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精細化工企業(yè)的防火設計探討
發(fā)布時(shí)間:
2023-10-10 10:14
精細化工,它是由化學(xué)合成( 或從天然物質(zhì)中分離、提取) 、精制加工和商品化等三個(gè)部分組成,大多以靈活性較大的多功能裝置和間歇方式進(jìn)行小批量生產(chǎn),化學(xué)合成多數采用液相反應、流程長(cháng)、精制復雜、需要精密的工程技術(shù) 。 精細化工生產(chǎn)過(guò)程會(huì )使用大量有機溶劑( 甲 醇、 乙醇、 乙酸乙酯、 醋酸等) ,反應過(guò)程中通常在高溫、高壓下進(jìn)行。 大多數的有機溶劑具有易燃、易爆的特性,在生產(chǎn)過(guò)程中有機溶劑的揮發(fā)和不正常泄漏,會(huì )形成爆炸危險環(huán)境,設計本身存在缺陷或生產(chǎn)過(guò)程中稍有操作不當產(chǎn)生點(diǎn)火源,便會(huì )引起火災爆炸事故。 這就要求在設計過(guò)程中,要認真研究介質(zhì)的爆炸特性,綜合考慮安全、 環(huán)保、 合理、有效的防火防爆措施,確保精細化工生產(chǎn)過(guò)程中人員、廠(chǎng)房和設備的安全。
1 精細化工企業(yè)防火設計的標準規范問(wèn)題
在工程設計中,對于化學(xué)品的火災危險性、 燃爆特性等要高度重視,設計應特別謹慎。 精細化工的生產(chǎn)與石油化工的生產(chǎn)有著(zhù)很大的不同,精細化工生產(chǎn)有著(zhù)其工程設計的特殊性,精細化工多為間歇操作,自 動(dòng)化程度相對較低,設備小靈活性大,設備多布置在封閉式廠(chǎng)( 庫) 房建筑內,而石油化工多為連續化生產(chǎn),自動(dòng)化程度高,設備多布置在露天框架內。
現行的有關(guān)工業(yè)防火防爆標準規范主要有: 《工業(yè)企業(yè)總平面設計規范》( GB50187) 、 《化工企業(yè)總圖 運輸設計規范》( GB50489) 、《石油天然氣工程設計防火規范》( GB50183) 、《石油化工企業(yè)設計防火規范》( GB50160) 、《建筑設計防火規范》( GB50016) 、《石油庫設計規范》( GB50074) 、《爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規范》( GB50058) 、《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范》( GB50493) 等。
按照國家安全監管總局和住房城鄉 建設部《關(guān)于進(jìn)一步加強危險化學(xué)品 建設項目 安全設計管理的 通知》 安監總管三〔2013〕 76 號的相關(guān)要求: “具有爆炸危險性的建設項目 ,其防火間距應至少滿(mǎn)足 GB50160 的要求。 當國家標準規范沒(méi)有明確要求時(shí),可根據相關(guān)標準采用定量風(fēng)險分析計算并確定裝置或設施之間的安全距離”。
《石油化工企業(yè)設計防火規范》( GB50160)中規定了工石油化工產(chǎn)品的煉油廠(chǎng)、 石油化工廠(chǎng)、 化纖廠(chǎng)等裝置的設計間距要求,而對精細化工企業(yè)廠(chǎng)房的防火間距沒(méi)有明確要求,在規范 P86 頁(yè)的條文解釋中做了說(shuō)明: 其中,對建筑物之間的防火間距,本規范未做規定的均按現行國家標準《建設設計防火規范》GB50016 執行。
國家現在還沒(méi)有針對精細化工企業(yè)的防火規范,導致各地精細化工企業(yè)的設計參考的標準不一致,各地安監部門(mén)和安全專(zhuān)家有著(zhù)不同的理解,在安全審查時(shí)有的地方按《石油化工企業(yè)設計防火規范》GB50160 的工藝裝置來(lái)要求防火間距( 例如甲類(lèi)裝置之間要求 30 m) ,有的地方按《建設設計防火規范》GB50016 來(lái)要求防火間距( 例如甲類(lèi)廠(chǎng)房之間要求 12 m) ,存在不同的理解,各地要求不一致,增加了設計的難度,影響了項目建設進(jìn)度。 對于精細化工廠(chǎng),按石化規設計,顯然間距過(guò)大,不僅浪費土地資料,增加企業(yè)成本,也難以達到各地規劃部門(mén)規定的投資強度、容積率等指標要求。
2 廠(chǎng)房?jì)确阑鸱辣陌踩O計要點(diǎn)
精細化工廠(chǎng)房?jì)鹊姆阑鹪O計主要從工藝設計、 設備布置、設備及管道設計等方面進(jìn)行考慮,其他專(zhuān)業(yè)內容諸如: 電氣儀表設計、建筑設計、通風(fēng)系統設計、給排水設計等按照相關(guān)專(zhuān)業(yè)標準規范設計,本文不做論述。
2.1 工藝設計
( 1) 選擇物質(zhì)危險性相對較小、 工藝過(guò)程較緩和成熟的工藝路線(xiàn)。 宜采取較低的溫度和壓力,將可燃物質(zhì)限制在密閉的容器內。
( 2) 對涉及“兩重點(diǎn)一重大”的項目,按照國家相關(guān)規定,采用自動(dòng)化控制技術(shù)控制工藝操作程序和工藝過(guò)程的物料比、溫度、壓力、液位等工藝參數。 工藝系統應采用安全可靠的生產(chǎn)技術(shù)和設備,并根據其生產(chǎn)的火災危險性、 工藝過(guò)程危險和風(fēng)險分析結果,確定安全完整性等級( SIL) ,設置相應的安全聯(lián)鎖、緊急停車(chē)系統及安全儀表系統( SIS) 。
( 3) 盡量防止易燃易爆物料泄漏、 外逸,實(shí)現密閉化、 管道化生產(chǎn)。 控制物料的泄漏量,推薦采用 泄漏檢測與修復技術(shù)( LDAR) 設置固定或移動(dòng)檢測設備,定期檢測各類(lèi)反應釜、物料輸送管道、泵、閥門(mén)、法蘭等泄漏點(diǎn),及時(shí)修復超過(guò)一定濃度的泄漏點(diǎn),控制泄漏。
2. 2 設備布置
( 1) 精細化工廠(chǎng)房平面布置,其外形一般分為 長(cháng)方形、 L形、T 行等。 長(cháng)方形便于總平面圖的布置,節約用地,有利于設備布置,縮短管線(xiàn),易于安排疏散通道,有利于自 然采光和通風(fēng)。 廠(chǎng)房一般采用鋼筋混凝土框架和排架結構,抗爆性能好,一般經(jīng)濟跨度控制在 6 m 一跨,廠(chǎng)房寬度一般控制在 21 m 以?xún)?,以利于利用外墻泄壓?/span>
( 2) 在滿(mǎn)足工藝流程、安全環(huán)保的前提下,平面布置要合理分區,設備布置應緊湊,限制和減少爆炸危險區域的范圍,將爆炸區域與非爆炸區域、 不同等級爆炸區域用防爆墻體隔開(kāi),連通處應設置門(mén)斗等防護措施。 有爆炸危險的甲、乙類(lèi)設備布置在廠(chǎng)房的一端或一側或多層建筑的頂層,采用易于泄壓的門(mén)窗及輕質(zhì)屋頂泄壓。
( 3) 設備布置要滿(mǎn)足工藝流程順序,保證水平方向和連續方向的連續性。 充分利用高低位差布置,計量槽、高位槽、冷凝器布置在最高層,主要反應設備布置在中層,儲罐、泵等布置在最下層。
( 4) 很多精細化工企業(yè)由于工藝的特性需求,多將生產(chǎn)、包裝、儲存、控制化驗、辦公等設施組合布置在聯(lián)合廠(chǎng)房?jì)取?但現在按照國家安全監管總局和住房城鄉 建設部《關(guān)于進(jìn)一步加強危險化學(xué)品建設項目 安全設計管理的通知》安監總管三〔2013〕76 號的相關(guān)要求,對涉及“兩重點(diǎn)一重大”的建設項目 ,應至少滿(mǎn)足《建筑設計防火規范》( GB50016) 和《石油化工企業(yè)設計防火規范》( GB50160) 等規范的要求,并以最嚴格的安全條款為準。 按照《建筑設計防火規范》( GB50016) ,供甲、 乙類(lèi)廠(chǎng)房專(zhuān)用的 10KV 及以下的變、配電站,當采用無(wú)門(mén)、窗、洞口的防火墻分隔時(shí),可一面貼鄰布置; 另 外分控制室也可貼鄰外墻設置。而根據《石油化工企業(yè)設計防火規范》GB50160,裝置的控制室、機柜間、變配電所等不得與設有甲、 乙 A 類(lèi)設備的房間布置在同一建筑物內。 甲 乙類(lèi)精細化工廠(chǎng)房?jì)仁欠襁€可以設置變配電室、控制室,目前各地在安全審查時(shí)還存在異議,說(shuō)法不一,需有關(guān)部門(mén)進(jìn)一步明確。
2.3 設備及管道設計
( 1) 可燃液體采用密閉設備,設備應具有承受超壓的性能和完善的生產(chǎn)工藝控制手段,設置可靠的溫度、 壓力、 流量、 液位等工藝參數的控制儀表和控制系統。
( 2) 易燃易爆設備內 可采用 氮氣或其他惰性氣體覆蓋的措施。
( 3) 易燃化學(xué)品通過(guò)重力、 惰性氣體加壓或者無(wú)軸封的泵( 如屏蔽泵或磁力泵) 進(jìn)行輸送。
( 4) 對易燃易爆的儲罐、 中間儲罐,相對集中布置在車(chē)間外,并采取相應的防護措施,如設置罐內氮氣保護系統,防止液體泄漏產(chǎn)生火災和爆炸的傷害; 同時(shí)對低溫液體貯罐、 高溫液體貯罐也應采取相應的保溫、 控( 降) 溫防護措施,如夾套冷卻系統和貯罐頂部噴淋系統。
( 5) 對有安全隱患的高溫高壓反應罐、儲罐或氣體鋼瓶等,應采取安全閥、爆破片等超壓泄放措施,設置事故安全排放裝置( 包括儲罐) 、自動(dòng)切換備用設備等,以達到生產(chǎn)安全的要求。
( 6) 管道系統的選型、設計等應符合《壓力管道安全技術(shù)監察規程 - 工業(yè)管道》( TSG D0001 - 2009) 、《壓力管道規范 工業(yè)管道》 ( GB/T20801 - 2006) 及《工 業(yè) 金 屬 管 道 設 計 規 范》( GB50316 - 2000) ( 2008 年版) 等的要求。
3 結語(yǔ)
以上介紹均為筆者在長(cháng)期的設計過(guò)程中,對精細化工企業(yè)如何進(jìn)行防火設計的一點(diǎn)心得及體會(huì ),所有的總結均基于精細化工車(chē)間的共性考慮,雖然不同的精細化工車(chē)間因為其生產(chǎn)性質(zhì)及業(yè)主的功能要求不同而有所不同,但在設計時(shí)都離不開(kāi)上述設計要點(diǎn)的考慮。 目 前國內還未制定精細化工企業(yè)防火規范的國家標準,造成了在精細化工企業(yè)設計中出現了一些問(wèn)題和困擾,望有關(guān)部門(mén)加快制定精細化工企業(yè)防火規范的進(jìn)度,以滿(mǎn)足精細化工行業(yè)快速發(fā)展的趨勢。
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