防火防爆课程设计+1.docx

资源描述

防火防爆课程设计+1.docx

《防火防爆课程设计+1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《防火防爆课程设计+1.docx（37页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

防火防爆课程设计+1.docx

防火防爆课程设计+1

课

程

设

计

课程防火与防爆技术

题目某CNG加气站消防系统设计

院系安全与环境工程学院

专业班级安全技术管理

学生姓名甘昭幸

学生学号***********

指导教师王秋衡刘美英

设计任务书

一、防火与防爆技术课程设计的目的

本环节是在专业基础课和专业课的基础上，通过具体的工程案例的分析和设计，使学生更好地熟悉和理解防火防爆安全技术的基本理论。

通过防火防爆课程设计，掌握生产过程中引起火灾爆炸的原因和基本规律，为分析和解决生产过程中的已经存在的或尚未出现的不安全因素问题提供坚实的实践基础和处理预防措施。

1、进一步理解和掌握防火防爆的基本理论；

2、熟悉危险性生产或储存装置或场所存在的主要危险、有害因素；

3、了解生产工艺流程、熟悉安全生产规程和安全管理制度；

4、运用防火防爆安全技术的基本理论和安全管理原理提出针对性的安全对策措施。

二、课程设计的主要内容

1、准备和熟悉有关参考资料（1天）；

2、了解生产工艺过程，分析确定工艺过程中所存在的主要危险及各个生产环节和存储场所的火灾危险类别（2天）；

3、设定工厂内的生产场所、附属设施、存储区的建、构筑物的功能，确定建、构筑的耐火等级，进行工厂区域规划和总平面布置（2天）；

4、分析选择某一厂房进行爆炸危险区域划分（1天）；

5、主要防爆电气设备进行分析、选型（1天）；

6、对某一有爆炸危险的厂房计算其泄爆面积，并选择确定泄爆方式（1天）；

7、绘制厂区总平面布置图和厂房爆炸危险区域划分图（1天）；

8、报告的编制与修改（3天）。

三、课程设计要求

1、完成时间：

2周；

2、要求每个学生完成课程设计书一份，约5000字。

要求学生对所设计的内容必须概念准确，参数选择合理，符合设计手册与设计规范及相关参考书籍的要求，计算正确，计算书书写工整、清晰，文笔流畅。

设计合理，图表清晰，符合规范。

3、分组讨论、独立完成。

四、主要参考资料

1、《建筑设计防火规范》GB50016-2006

2、《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008

3、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92

4、其它有关规范标准

5、有关化工生产工艺、防火防爆安全技术图书资料

五、设计主要内容（仅供参考）

前言

在现代生产与社会活动中，火灾与爆炸灾害是最主要的灾害之一。

火灾具有发生频率高，损失大，而爆炸灾害则具有损害最为惨重的特点。

为了有效预防和控制火灾与爆炸灾害，我们安全专业的学生须认真掌握火灾与爆炸灾害的发生、发展和蔓延规律，以及灾害的控制技术与方法。

因此做这个设计巩固对《火灾与爆炸灾害安全工程学》课程的学习。

随着汽车工业的不断发展和车辆保有量的增加，汽车尾气的排放对大气环境的污染也进一步加剧。

随着天然气资源的开发利用，为改善汽油、柴油燃烧后对环境造成的污染，压缩天然气（CNG）汽车得到了广泛的推广和应用，压缩天然气（CNG）汽车加气站也随之建立，以满足天然气汽车燃料的需要。

然而，天然气具有火灾爆炸危险性，尤其是高压运载与储存、油气双燃料站等安全技术问题，必须引起高度重视。

举个例子，1995年9月29日，四川自贡富顺华油公司压缩天然气加气站因钢瓶泄漏燃烧发生爆炸，造成重大经济损失和人员伤亡事故。

针对某CNG汽车加气站可能发生爆炸的潜在危险，本人结合学习《建筑设计防火规》GB50016-2006、CNG汽车加气站火灾爆炸危险分析与预防、《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005等，对工厂进行选址探讨，危险区域划分，防火防爆设计，对安全管理方面制定了必要的措施。

以通过技术和管理的创新来保证安全生产的可靠性。

由于时间仓促，本人水平有限，如有错误还请读者见谅。

摘要：

　了解生产工艺过程，分析确定工艺过程中所存在的主要危险及各个生产环节和存储场所的火灾危险类别。

设定工厂内的生产场所、附属设施、存储区的建、构筑物的功能，确定建、构筑的耐火等级，进行工厂区域规划和总平面布置。

分析选择某一厂房进行爆炸危险区域划分对该厂房的主要防爆电气设备进行分析、选型。

本文对CNG加气站进行了火灾危险性分析和爆炸危险区域的划分,分析了防爆电气设备的选型,提出预防CNG加气站火灾爆炸事故应采取的措施。

对某一有爆炸危险的厂房计算其泄爆面积，并选择确定泄爆方式。

计算消防灭火器的配备。

关键词：

CNG汽车加气站火灾爆炸危险分析耐火等级

危险区域划分防火防爆设计

1．工程概况

本防火防爆设计是针对某CNG汽车加气站的设计，该CNG加气站建于XX区XX路中段，该交通方便，加气区内地面基本平整，符合CNG去、加气站的建站要求。

该加气站选用天然气压缩机，分子筛脱水装置，日工作16小时生产压缩天然气10000m³，设置2台售气机，日充装CNG汽车220---300辆。

储气量按1500m³设计，采用储气容器50L水容积储气罐。

根据对其防火防爆危险性因素的预测与分析，设计可靠的具体防火防爆措施，实现安全生产的目的。

2．工程项目分析

2.1工作原理

加气站的工作原理是将通过管线输送到加气站的天然气，先进行净化处理，再通过压缩系统使其压力达到25MPa，最后由高压储气瓶组和售气机将压缩天然气加入车辆储气瓶。

压缩天然气加气站通常由六个系统组成，即调压计量系统，净化干燥系统，气体压缩系统，气体储存系统，设备控制系统和售气系统。

2.2生产工艺流程

低压原料气进入CNG加气站后，经调压计量、脱硫、脱水、加压、储存、充装等环节，最后输出高压压力大于（20MPa）车用压缩天然气。

流程图如下所示：

图2.1压缩天然气生产工艺流程图

3．火灾危险性分析

3.1天然气具有危险性

　天然气的主要成分甲烷属一级可燃气体，甲类火灾危险性，爆炸极限为5％—15％　（V／V），最小点火能量仅为0．28mJ，燃烧速度快，燃烧热值高（平均热值为33440kJ／m3），对空气的比重为0．55，扩散系数为0．196，极易燃烧、爆炸，并且扩散能力强，火势蔓延迅速，一旦发生火灾难以施救。

3.2泄漏引发事故

站内工艺过程处于高压状态，工艺设备容易造成泄漏，气体外泄可能发生地点很多，管道焊缝、阀门、法兰盘、气瓶、压缩机、干燥器、回收罐、过滤罐等都有可能发生泄漏；当压缩天然气管道被拉脱或加气车辆意外失控而撞毁加气机时会造成天然气大量泄漏。

泄漏气体一旦遇引火源，就会发生火灾和爆炸。

3.3高压运行危险性大

压缩天然气加气站技术要求充装站的压缩机必须加压至25MPa以上，才能将天然气压缩到钢瓶内，这是目前国内可燃气体的最高压力贮存容器。

若钢瓶质量或加压设备不能满足基本的技术要求，稍有疏忽，便可发生爆炸或火灾事故。

系统高压运行容易发生超压，系统压力超过了其能够承受的许用压力，最终超过设备及配件的强度极限而爆炸或局部炸裂。

3.4天然气质量差带来危险

在天然气中的游离水未脱净的情况下，积水中的硫化氢容易引起钢瓶腐蚀。

从理论上讲，硫化氢的水溶液在高压状态下对钢瓶或容器的腐蚀，比在4MPa以下的管网中进行得更快、更容易。

从以往事故被炸裂钢瓶的检查情况看，瓶内积存伴有刺鼻气味的黑水，有的达到了2．5-5kg，其中积水里的硫化氢含量超过了8．083mg／L。

3.5存在多种引火源

商业性汽车加气站绝大多数建立在车辆来往频繁的交通干道之侧，周围环境较复杂，受外部点火源的威胁较大，如邻近建筑烟囱的飞火，邻近建筑的火灾，频繁出入的车辆，人为带人的烟火、打火机火焰、手机电磁火花、穿钉鞋摩擦、撞击火花、化纤服装穿脱产生的静电火花，燃放鞭炮的散落火星，雷击等，均可成为加气站火灾的点火源。

　　操作中也存在多种引火源，加气站设备控制系统是对站内各种设备实施手动或自动控制的系统，潜在着电气火花；售气系统工作时，天然气在管道中高速流动，易产生静电火源；操作中使用工具不当，或因不慎造成的摩擦、撞击火花等。

3.6安全培训不规范

　新建CNG加气站的操作人员因不熟悉CNG新技术和未经过必要的培训就上岗操作，或没有定期复训，容易出现违章作业或违反安全操作规程，对安全知识尤其是消防知识知之甚少，不能及时发现火灾隐患和没有处理突发事故的能力。

随着燃气行业多种经营体制的发展，部分经营不规范的中小型企业，严重忽视操作人员的业务培训。

4．区域划分

4.1生产区

根据生产需要，每个环节单独设置一个车间，相互独立，减小发生事故时的连锁反应的概率。

各生产车间编号分别为1、2、3、4、5，且各个生产车间的功能与规模见（表4-1）。

（表4-1）各个生产车间的功能与规模

编号

车间名称

生产车间功能

长（m）

宽（m）

高（m）

面积（㎡）

调压车间

过滤，分离，调压，计量，缓冲

1050

脱硫车间

除去S

600

脱水车间

除去水，干燥

750

压缩车间

给天然气加压

750

加气机车间

为客户提供加气

500

4.2存储区

库房主要存储的物质为压缩天然气，一般用储气瓶或储气井，并且宜存放在阴凉干燥处。

具体功能和规模见（表4-2）。

（表4-2）储存库的功能与规模

编号

储存库名称

储存库功能

长（m）

宽（m）

高（m）

面积（㎡）

储气组区

存储压缩天然气

300

4.3其他设施

根据化工厂生产和生活需要，工厂内还包括以下附属设施：

门卫室、办公楼、技术安全处、停车场、污水处理站、锅炉房、变配电站和消防水池。

编号分别为7、8、9、10、11、12、13、14。

具体功能和规模见（表4-3）。

（表4-3）工厂内其他设施的功能及规模

编号

名称

功能介绍

长（m）

宽（m）

层数

面积（㎡）

门卫室

负责维护厂区正常秩序，检查人员出入

办公楼

供厂区主要负责人办公进行决策

1200

技术安全处

负责厂区各项工作安全问题

400

停车场

停放各种车辆

100

2000

污水处理站

处理污水

400

锅炉房

为整个企业的各项生产与生活提供动力、蒸汽和热水

450

变、配电站

负责企业的生产与生活供电

225

消防水池

负责企业消防用水

225

5．火灾危险类别的分类

火灾危险性分类的目的是为了在建筑防火要求上便于区别对待，使厂房和库房安全又经济。

生产与贮存的火灾危险性分类原则是在综合考虑全面情况的基础上，确定生产过程和贮存的火灾危险性类别。

主要根据生产和贮存中物料的燃爆性质及其火灾爆炸危险程度，反应中所用物质的数量，采取的反应温度、压力以及使用密闭的还是敞开的设备进行生产操作等条件来进行分类的。

建筑防火设计采取的措施，是根据生产和存储物品的火灾危险类别提出的。

生产类别决定了厂房应有的耐火等级，存储物品的类别决定了库房应有的耐火等级。

生产和贮存物品的火灾危险性分类，是确定建（构）筑物的耐火等级、布置工艺装置、选择电器设备型式等，以及采取防火防爆措施的重要依据，而且依此确定防爆泄压面积、安全疏散距离、消防用火、采暧通风方式以及灭火器设置数量等，举例见附录I表3。

如果一座厂房或者防火墙间，有许多不同的火灾危险性的生产时，它的级别就要按其中火灾危险性较大的部分来确定。

但是如果火灾危险性较大的部分所占面积小于厂房或者防火分隔间总面积的5％时，且又不足以蔓延到其它部位，或采取某种措施能阻止火势蔓延的，也可以按照火灾危险性较小的部分来确定。

在生产过程中使用或者产生易燃、可燃物质数量较少、不足以构成爆炸或火灾危险时，可以按实际情况确定它的火灾危险性类别。

5.1生产和贮存中的火灾危险性分类

根据生产车间内所存在的物质的火灾危险性的特征确定该厂房的火灾危险类别，且当同一房间内，布置有不同火灾危险性类别的设备时，应按火灾危险性类别最高的设备确定。

根据《建筑设计防火规范》中的生产的火灾危险性分类，生产过程中主要是天然气，其主要成分为甲烷，甲烷的各性质如下表4-1.

性质

物质

自然点/℃

爆炸极限

最低引爆能量/mJ

燃烧温度/℃

临界量/t

空气

氧气

生产区

储存区

甲烷

CH4

632

556

4.9%-15%

0.28

1800

表5-1

可确定：

车间名

危险类别

调压车间

甲类

脱硫车间

甲类

脱水车间

甲类

压缩车间

甲类

加气机车间

甲类

表5-2

根据储存库内所储存的物质的火灾危险性的特征确定该储存区的火灾危险类别，且当同一储存库内，布置有不同火灾危险性类别的设备时，应按火灾危险性类别最高的设备确定。

根据《建筑设计防火规范》中储存物品的火灾危险性分

类，存储区主要存储的是压缩天然气，所以可以确定：

车间名

危险类别

储气组区

甲类

表5-3

5.2耐火等级的确定

5.2.1耐火极限

建筑构件的耐火极限是指按照规定的火灾温升曲线，对建筑构件进行耐火试验，从受到火的作用开始到失去支持能力，发生穿透裂缝或背火面温度升高到220℃时为止的这一段对火的抵抗时间，一般用小时计。

建筑构件耐火极限可以按以下三个条件之一进行确定：

构件失去支持能力、稳定性而引起构件毁坏，或者产生的不可逆饶度太大，这种构件已失去使用价值；火烧时构件发生穿透性裂缝，使构件背火面易燃物着火（主要是薄壁构件容易产生这种情况）；背火面表面温度达到220℃，可以使易燃的棉花、纸张等物起火，一般是指薄壁构件。

针对每一个具体的构件，应根据不同情况进行具体分析，有所侧重，有所取舍，如梁和柱就不存在背火温面温度的问题。

上述三个条件只要达到任何一个条件就认为建筑构件达到了耐火极限，达到耐火极限又取决于火灾温升曲线这个基本条件。

建筑物发生火灾后，其温度总是随火灾延续的时间长短而变化。

根据无数次火灾中温度的发展变化规律，调查分析火灾现场情况和分析我国建筑物特点后得出的我国进行标准火灾温升曲线，如下图，基本上反应了火灾实际情况下的火灾温升过程。

图5.1标准火灾温升曲线图

（表5-1）标准火灾温升曲线数值表

时间/min

温度/℃

时间/min

温度/℃

时间/min

温度/℃

535

840

180

1050

700

925

240

1090

750

975

360

1130

5.2.2耐火等级

建筑物的耐火能力对限制火灾蔓延扩大和及对进行扑救、减少火灾损失具有重要意义。

耐火等级是衡量建筑物耐火程度的标准，建筑物的耐火等级是由建筑物构件的燃烧性能（非燃烧、难燃和燃烧材料）与耐火极限决定的。

按照我国建筑设计、施工以及建筑结构的实际情况，并考虑到今后的发展趋势，将建筑物的耐火等级分为四级。

各级建筑构件的耐火极限和燃烧性能均不能低于下表5-2的规定。

（表5-2）建筑物耐火等级

构件名称

燃烧性能和耐火极限/h

一级

二级

三级

四级

承载墙和楼梯间的墙

非燃烧体

难燃烧体

3.00

2.50

0.50

支承多层的柱

非燃烧体

难燃烧体

3.00

2.50

0.50

支承单层的柱

非燃烧体

燃烧体

2.50

2.00

梁

非燃烧体

难燃烧体

2.00

1.50

1.00

0.50

楼板

非燃烧体

难燃烧体

1.50

1.00

0.50

0.25

吊顶（包括吊顶格栅）

非燃烧体

难燃烧体

燃烧体

0.25

0.15

屋顶的承重结构

非燃烧体

燃烧体

1.50

0.50

疏散楼梯

非燃烧体

燃烧体

1.50

1.00

框架填充墙

非燃烧体

难燃烧体

1.00

0.50

0.25

隔墙

非燃烧体

难燃烧体

1.00

0.50

0.25

防火墙

非燃烧体

4.00

各区域耐火等级的确定：

各区域耐火等级应该根据《建筑设计防火规范》GB50016-2006来确定。

该厂内建筑物的火灾危险类别、耐火等级、层数、面积见（表5-3）化工厂内各个建筑物的火灾危险类别、耐火等级、层数、面积。

（表5-3）化工厂内各个建筑物的火灾危险类别、耐火等级、层数、面积

类别

项目

编号

建筑物名称

火灾危险类别

耐火等级

层数

占地面积（m2）

生产区

调压车间

甲类

一级

单层

1050

脱硫车间

甲类

一级

单层

600

脱水车间

甲类

一级

单层

750

压缩机车间

甲类

一级

单层

750

加气机车间

甲类

一级

单层

500

存储区

储气组区

甲类

一级

单层

300

附属设施区

门卫室

三级

单层

办公楼

二级

六层

1200

技术安全处

三级

单层

400

停车场

2000

污水处理站

二级

单层

400

锅炉房

二级

单层

450

变，配电站

一级

单层

225

消防水池

225

6.防火间距

6.1防火间距设计原则

本次设计各建构筑物之间的防火间距的设计主要根据《建筑设计防火规范》GB50016-2006的规定。

可燃、助燃气体储罐与铁路、道路的防火间距不应小于表6-1的规定。

表6-1

6.2防火间距的确定

生产区，存储区和附属设施区的防火间距应该根据《建筑设计防火规范》确定，其中厂房甲类-甲类为12m，各生产厂房、储存库房，附属设施区各个建构筑物之间的防火间距。

首先确定各生产、存储区厂房、库房的火灾危险类别，生活区、附属设施区个建构筑物的耐火等级以及厂内所有建构筑物的面积及它们之间的防火间距，再综合考虑总体布置及甲类厂房和库房与厂区围墙和厂内主要、次要道路之间的距离。

最后考虑与相邻工厂或设施的防火间距。

7.电气防火防爆的设计

7.1爆炸性气体危险区域的划分

压缩天然气爆炸性气体危险场所区域划分按下表7-1确定：

表7-1压缩天然气加气站用电场所爆炸危险区域划分

释放源装置

设置地点

说明

从释放源计算（m）

水平距离

垂直距离

1区的

界限

2区的

界限

1区的

界限

2区的

界限

贮气瓶

开敞、半开敞室内

接头、阀密封等泄漏

室内

4.5

室内

7.5

贮气井管

开敞

接头、阀密封等泄漏

3.0

脱硫塔

室外

卸脱硫剂等

3.0

调压器

开敞、半开敞室内

法兰、阀密封等泄漏

室内

3.0

室内

4.5

压缩机

开敞、半开敞室内

轴填料函、法兰、阀密封等泄漏

室内

4.5

室内

7.5

冷凝液释放气罐

室外封闭

法兰等泄漏

3.0

冷凝液排水槽

露天

释放气

槽内

3.0

槽内

3.0

放散管排放口

室外

释放气运行排放

1.5

4.5

1.5

4.5

安全阀排放口

室外

瞬时事故排放

3.0

加气机

开敞

加气枪充、卸等泄漏

1.5

4.5

1.5

4.5

本次设计主要针对6号厂房储罐区，该区主要的爆炸危险性物质是压缩天然气，根据压缩天然气的性质，和GB3836.14-2000《爆炸性气体环境用电气设备第14部分：

危险场所分类》、GB50058—1992（爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》和《中华入民共和国爆炸危险场所电气安全规程》均根据爆炸性气体环境出现的频率和持续时间，把爆炸性气体危险场所分为0区、l区和2区三个区域（zone）。

下图7.1为储罐区危险区域的划分：

图7.1室外或棚内压缩天然气储气瓶组（储气井）爆炸危险区域的划分

①0区是指爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所，即在正常情况下，爆炸性气体混合物，连续地、短时间频繁地出现或长时间存在的场所。

一般情况下，除了封闭的空间。

如密闭的容器、储油罐等内部气体空间外，很少存在0区场所。

这里，虽然高于爆炸上限的混合物不能作为爆炸性混合物，但是对于有可能进入空气而使其达到爆炸极限范围以内的情况仍应划为0区。

如固定顶盖的易燃液体储罐，当液面以上空间未充惰性气体时，应划为0区。

②1区是指在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所。

③2区是指在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生且仅是短时间存在的场所。

正常运行指设备的正常启动、停止、正常运行和维修，且所有设备都在其设计参数范围内工作；不正常情况是指有可能发生的设备故障或误操作。

注：

正常运行是指正常的开车运转停车易燃物质产品的装卸密闭容器盖的开闭安全阀排放阀以及所有工厂设备都在其设计参数范围内工作的状态。

表7-2区域危险对应关系

中国、IEC标准

危险度

时间或然率h/班

0区

高

低

1区

10-1——10-3

2区

10-4

7.2爆炸性混合物的分类、分级和分组

根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058—92，以及压缩天然气的性质，确定压缩天然气属于IIA，T1组。

根据以上分析该厂房储罐区爆炸性气体环境内爆炸性气体混合物的级别和组别为2区ⅡA级T1组。

7.3电气防爆原理

在爆炸危险场所（环境）中，应不设置或尽可能少设置电气设备，以减少因电气设备或电气线路发生故障而成为引爆源引起的爆炸事故。

必须设置电气设备时，应选用适用于该危险区中的防爆电气设备。

图6是电气设备的防爆原理。

图7.2电气设备的防爆原理

7.4电气防爆设备的选型

选择防爆电气设备前，要对使用设备的环境条件。

设备的结构以及对设备的使用维修保养等都要有全面实际的了解。

7.4.1设备选型的原则

选择防爆电气设备必须遵循下列原则。

1．设备选型原则

选择爆电气设备必须与爆炸性混合物的危险程度相适应。

所谓爆炸性混合物的危险程度是指爆炸性混合物的传爆级别、点燃温度的组别而言。

选用的防爆电气设备必须与爆炸性混合物的传爆级别、组别、危险区域的级别相适应，否则就不能保证安全。

此外，如同一区域内存在两种以上不同铖险等级的爆炸性物质时，必须选择与危险程度最高的爆炸等级及自然温度

展开阅读全文