新江煤气站防火防爆课程设计修改.doc

北京理工大学珠海学院课程设计任务书20232023学年第一学期学生姓名： 廖政辉 专业班级： 11安全工程2班 指导教师： 刘英炎 工作部门： 化工与材料学院 一、课程设计题目 新江煤气站防火防爆安全设计 二、课程设计内容1收集课题对象的现场资料（工艺、尺寸、环境参数、存在的问题和运营情况等资料），调查课题的国内外现状、呈现的特性、存在的问题以及指出研究的意义和目的。2分析拟定工艺过程中所存在的重要危险及各个生产环节和存储场合的火灾危险类别。3设定课题对象的生产场合、附属设施、存储区的建、构筑物的功能，拟定建、构筑的耐火等级，进行工厂区域规划和总平面布置。4.分析选择某一建构筑物进行爆炸危险区域划分。5.重要防爆电气设备进行分析、选型。6、对某一有爆炸危险的建构筑物计算其泄爆面积，并选择拟定泄爆方式。7、绘制厂区总平面布置图和厂房爆炸危险区域划分图。三、进度安排1第3周至第5周，集中讲授防火防爆控制技术措施、课程设计的基本知识与规定，学生拟定选题，收集与设计有关的资料。2第5周周四至第9周周六，完毕课程设计。3第9周周日答辩。四、基本规定1学生应按照规定独立分析、解决问题，按计划完毕课程设计任务。不得抄袭或找人代做，否则按考试作弊解决。2规定每个小组完毕课程设计说明书一份，约5000字。规定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规定，计算对的，文笔流畅。设计合理，图表清楚，符合规范。图纸用CAD绘制，绘图必须符合规范。设计说明书用A4纸打印，胶印装订。3说明书结构为：（1）封面，（2）任务书，（3）摘要，（4）关键词，（5）目录，（6）正文，（7）参考文献。排版格式要符合北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）撰写结构与格式规范的规定。教研室主任署名：年月日新江煤气站防火防爆安全设计摘要介绍新江煤气站的基本概况和工作任务，并根据液化石油气（LPG）的物理化学性质和防火防爆原理，拟定LPG气站的火灾危险类别和站内建、构筑物的耐火等级，并对LPG气站进行爆炸危险区域划分。对重要防爆电气设备进行分析、选型。对站内罐区布置进行安全设计，并绘制出厂区总平面布置图和厂房爆炸危险区域划分图。关键词：液化石油气（LPG）、防火防爆、安全设计目录摘要III1 概述11.1新江煤气站简介11.2新江煤气站的工作任务11.3新江煤气站平面图12 LPG的性质32.1 LPG的物理化学性质32.2 LPG的火灾危险特性42.2.1火灾危险性分类42.2.2 LPG危险特性53 新江煤气站的危险性分析63.1危险区域等级划分依据63.2新江煤气站的危险区域等级划分63.3新江煤气站的泄爆73.4新江煤气站的危险区域划分图74 新江煤气站的建筑和设备分析94.1新江煤气站的建筑耐火等级拟定94.1.1建筑耐火等级划分依据94.1.2 新江煤气站的建筑耐火等级拟定104.2新江煤气站的电气设备选型104.2.1电气设备选型依据104.2.2 新江煤气站的电气设备选型125 新江煤气站LPG储罐区的布置设计135.1罐区位置135.2储罐与道路的防火间距136 总结14参考文献15致谢161概述1.1新江煤气站简介新江煤气站将建于广东省江门市新会区古井镇牛牯岭，它将是五邑地区最大的液化石油气充装站。该煤气站靠近江边，其供应的液化石油气大部分通过槽船运送，由码头的管道输入站内储罐储存。站内将设有30个液化石油气储罐和1个残液罐，并设钢瓶充装台和槽车充装台。1.2新江煤气站的工作任务新江煤气站的工作任务是经营液化石油气，即接受和储存由槽船运送送来的液化石油气，并将其灌装到罐车或钢瓶内，分送到供应点或用户的手中。具体内容如下：（1）接纳槽船运送送来的液化石油气，并通过机泵将液化石油气输入站内的储罐储存。（2）将储罐内的液化石油气通过机泵灌装到罐车或钢瓶中，并向外发送。（3）从有缺陷的钢瓶中回收液化石油气，从待灌装瓶中通过压缩机回收残液，并进行解决。（4）对自有产权钢瓶进行建档管理，对所充装调换钢瓶的安全负责。（5）按照有关规定对灌装前的钢瓶进行检查，对不符合灌装条件的钢瓶送检查单位解决。（6）认真贯彻贯彻国家有关规定，保证液化石油气站的安全运营。1.3新江煤气站平面图新江煤气站的平面图如下：2LPG的性质2.1LPG的物理化学性质液化石油气（Liquefiedpetroleumgas简称LPG）为丙烷、丁烷、丙烯、丁烯等轻烃组成的混合物，其各组分的物理化学性质如下表2-1，一般LPG的重要组分为前两者。常温常压下为无色低毒气体。当临界温度高达90以上，510个大气压下即能使之液化。表2.1LPG各组分的物理化学性质1项目甲烷乙烷丙烷正丁烷异丁烷分子式CH4C2H6C3H8n-C4H10i-C4H10相对分子量16.0430.0744.00458.12458.12蒸气压/Mpa0-2.430.4760.1040.10720-3.750.81040.2030.299气体密度/(kg/m3)00.71681.35622.0202.59852.672615.50.6771.2691.8602.4522.452沸点(0.1013Mpa)/-161.5-88.63-42.07-0.5-11.73汽化潜热(沸点及0.1013Mpa下)/(kJ/kg)569.4489.9427.1386.0367.6临界压力/Mpa4.644.884.253.8O3.66临界密度/(kg/L)0.1620.2030.2360.2270.233临界温度-82.532.396.8152.0134.9低热值（0，1013MPa,15.6）(kJ/kg)液态-460994535845375气态342076075388388115561115268气态比热容（0，1013Mpa,15.6）(kJ/kgk)定压比热容2.211.721.631.661.62定容比热容1.681.441.441.521.47爆炸极限（体积分数）/%下限5.33.22.371.861.80上限14.012.59.508.418.442.2LPG的火灾危险特性2.2.1火灾危险性分类火灾危险性分类原则是在综合考虑的基础上拟定生产过程和储存的火灾危险性类别，重要根据生产和储存中物料的燃爆性质及其火灾爆炸危险限度，反映中所用物质的数量，采用的反映温度、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进行分类。表2.2储存物品的火灾危险性分类2储存物类别火灾与爆炸危险性特性甲（1）闪点小于28的液体；（2）爆炸下限小于10%的可燃气体，以及受到水或空气中的水蒸气作用，能产生爆炸下限小于10%的固体物质；（3）常温下能自行分解或在空气中氧化即能导致迅速自燃或爆炸物质；（4）常温下受到水或空气中的水蒸气作用，能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸的物质；（5）遇酸、受热、撞击、摩擦以及遇有机物质或硫磺等易燃无机物，极易引起燃烧或者爆炸的强氧化剂；（6）受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质乙（1）闪点为2860（不含）的液体；（2）爆炸下限不小于10%的可燃气体；（3）不属于甲类氧化剂；（4）不属于甲类化学危险易燃固体；（5）助燃气体；（6）常温下与空气接触能缓慢氧化，积热不散引起自燃的危险物品丙（1）闪点大于60的液体；（2）可燃固体丁难燃烧物品戊不燃烧物品2.2.2LPG危险特性根据表2.1可知LPG的爆炸下限在1.805.3%之间，并由表2.2可知LPG属于甲类危险性物质。LPG燃烧随着爆炸、破坏性大、火焰温度高，辐射热强、易形成二次爆炸、火灾初发面积大。LPG有以下危险特性3：（1）易燃性LPG只需极小的能量(0.2-0.3mJ)即可引燃，每万立方米的爆炸性混合物，遇火花即可发生化学性爆炸。（2）易聚积性LPG在充足气化后，气体的密度比空气要大1.52倍，极易在厂房和房屋等不通风或地面的坑、沟、下水道等低洼处聚积，不易挥发飘散而形成爆炸性混合物。（3）易扩散性LPG是由多种低碳数的烃类组分组成的，其中有些轻组分物质的密度小于或接近空气。在空气中扩散的范围和空间极大，引燃一点即可导致大面积的化学性爆炸。（4）易产生静电LPG在机泵管线中输送、充装和移动的过程中，极易与输送管道、充装设备、LPG钢瓶因摩擦产生高位静电。（5）易冻伤LPG的沸点在6.347.70之间，在气化过程中，需要大量吸取热量导致局部温度骤降，特别是在事故状态下，容易导致人员冻伤。（6）易膨胀性LPG的饱和蒸汽压随温度升高而急剧增长，其膨胀系数也比较大。一般为水的10倍以上，气化后体积可急剧膨胀250300倍左右。（7）破坏性大LPG爆燃的速度可达20233000m/s以上，其火焰的燃烧温度达2023以上。在标准情况下，1m3LPG完全燃烧其发热量高达25000Kal。3新江煤气站的危险性分析3.1危险区域等级划分依据根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-924，根据工作场合是否正常运营、爆炸性气体混合物出现的频繁限度和连续时间，将爆炸性气体危险场合分为0区、1区和2区三个区域：0区是指爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场合，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合。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区场合。这里，虽然高于爆炸上限的混合物不能作为爆炸性混合物，但是对于有也许进入空气而使其达成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。1区是指在正常运营时，也许出现爆炸性气体环境的场合。2区是指在正常运营时，不也许出现爆炸性气体环境，假如出现也是偶尔发生且仅是短时间存在的场合。注：正常运营指设备的正常启动、停止、正常运营和维修，且所有设备都在其设计参数范围内工作；不正常情况是指有也许发生的设备故障或误操作。3.2新江煤气站的危险区域等级划分根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-924和液化石油气（LPG）的危险特性，新江煤气站可划分为以下三个等级的危险区域：表3.1LPG气站的危险区域等级划分区域名称危险等级备注LPG气库1敞开式钢瓶充装台1敞开式槽车充装台1敞开式地磅2敞开式3.3新江煤气站的泄爆由于新江煤气站内气库、钢瓶充装台、槽车充装台等为敞开式建筑，故不存在泄爆面积的计算。3.4新江煤气站的危险区域划分图新江煤气站的危险区域划分图如下：4新江煤气站的建筑和设备分析4.1新江煤气站的建筑耐火等级拟定4.1.1建筑耐火等级划分依据根据建筑设计防火规范GB50016-20232得出库房的耐火等级、层数和面积如下表：表4.1库房的耐火等级、层数和面积2储存物品类别耐火等级最多允许层数最大允许占地面积/m2单层库房多层库房高层库房库房的地下室和半地下室每座库房防火墙间每座库房防火墙间每座库房防火墙间防火墙间甲(3)、(4)项(1)、(2)、(3)、(4)项一级一、二级1118075060250-乙(1)、(3)、(4)项一、二级三级312023500800500900-300-(2)、(5)、(6)项一、二级三级5128009007003001500-500-丙(1)项一、二级三级514000120010004002100-700-150-(2)项一、二级三级不限36000210015007003000120010004002800-700-300-丁一、二级三级四级不限31不限3000210030001000700不限1500-1500500-4000-1000-500-戊一、二级三级四级不限31不限30002100不限1000700不限2100-2023700-6000-1500-1000-4.1.2新江煤气站的建筑耐火等级拟定根据表4.1划分LPG气站的建筑耐火等级如下：表4.2LPG气站的建筑耐火等级划分区域名称层数火灾危险性等级耐火等级钢瓶、槽车充装台1甲类一级办公室3戊类三级门卫室1戊类三级4.2新江煤气站的电气设备选型4.2.1电气设备选型依据在爆炸危险场合内选用电气设备时，不仅要按爆炸危险场合的危险限度选型，并且所选用的防爆电气设备的防爆性能还要与爆炸性混合物的分级分组情况相适应。如下：表4.3爆炸危险场合电气设备的极限温度和极限温升5爆炸性混合物的组别防爆电气设备的外壳表面及也许与爆炸性混合物直接接触的零部件充油型的油面极限温度极限温升极限温度极限温升abcde360240160110803202001207040100100100100806060606040注：极限温度指环境温度为40的允许温升。表4.4爆炸危险场合电气设备选型6场合等级Q-1Q-2Q-3Q-4Q-5电机隔爆型、防爆通风充气型任意防爆类型H43型任意一级隔爆型、防爆通风充气型H44型电器和仪表固定安装隔爆型、防爆充油型、防爆通风充气型、安全火花型H45型H45型任意一级隔爆型、防爆通风充气型、防爆充油型H45型移动式隔爆型、防爆充气型、安全火花型隔爆型、防爆充气型、安全火花型防爆充油型外任意一种防爆类型乃至H57型任意一级隔爆型、防爆通风充气型携带式隔爆型、安全火花型隔爆型、安全火花型隔爆型、防爆安全型、H57型任意一级隔爆型照明灯具固定及移动防爆型、防爆充气型防爆安全型H45型任意一级隔爆型H45型携带式隔爆型隔爆型隔爆型、防爆安全型乃至H57型任意一级隔爆型任意一级隔爆型变压器隔爆型、防爆通风型防爆安全型、防爆充油型H45型任意一级隔爆型、防爆充油型、防爆通风充气型H45型通信电器隔爆型、防爆充油型、防爆通风充气型、安全火花型防爆安全型H57任意一级隔爆型、防爆充油型、防爆通风充气型H45型配电装置隔爆型、防爆通风充气型任意一级防爆类型H57任意一级隔爆型、防爆通风充气型H45型电动机正常发生火花的部件应在H44型的罩子内，事故排风机应选用任意一种防爆类型。电动机正常发生火花的部件（如滑环）应在下列类型之一的罩子内：任意一级隔爆型、防爆通风充气型乃至H57型。具有正常发生火花的部件或按工作条件发热超过80的电器和仪表，应选用任意一级防爆类型。事故排风机用电动机的控制设备（如按钮）应选用任意一种防爆类型。应有金属网保护。指干式或充以非燃性液体的变压器。4.2.2新江煤气站的电气设备选型LPG属于甲类危险性物质。根据表4.3和表4.4，在LPG气站中的电气设备须使用隔爆型防爆电气设备。如下：表4.5LPG气站的隔爆型电气设备选型名称型号隔爆型双螺杆压缩机SM455A10M3/0.7Mpa隔爆型干式变压器KBSG2-T-315/6隔爆高压真空配电装置BGP-200/10Y5新江煤气站LPG储罐区的布置设计5.1罐区位置根据建筑设计防火规范2GB50016-2023第4.1.1条规定：甲、乙、丙类液体储罐区，液化石油气储罐区，可燃、助燃气体储罐区，可燃材料堆场等，应设立在城市（区域）边沿或相对独立的安全地带，并宜设立在城市（区域）全年最小频率风向的上风侧。甲、乙、丙类液体储罐（区）宜布置在地势较低的地带。当布置在地势较高的地带时，应采用安全防护设施。液化石油气储罐（区）宜布置在地势平坦、开阔等不易积存液化石油气的地带。第4.1.3条规定：液化石油气储罐组或储罐区四周应设立高度不小于1.0m的不燃烧体实体防护墙。新江煤气站所在地理位置的主导风向是东南风，在不考虑居住建筑物条件下，罐区布置在加气站西北侧，防止储罐区与生产区、辅助区的互相影响。并在储罐区设立高度为1m的非燃烧体实体防护墙作为防护。5.2储罐与道路的防火间距根据建筑设计防火规范2GB50016-2023第4.2.9条规定：甲、乙、丙类液体储罐与铁路、道路的防火间距不应小于表4.2.9的规定。表4.2.9甲、乙、丙类液体储罐与铁路、道路的防火间距（m）名称厂外铁路中心线厂内铁路中心线厂外道路路边厂内道路路边重要次要甲、乙类液体储罐3525201510丙类液体储罐302015105因此储罐与厂外道路路边防火间距为20m，与厂内重要道路路边防火间距为15m，厂内次要道路路边防火间距为10m。6总结本次防火防爆课程设计是针对新江煤气站进行的，根据液化石油气（LPG）的物理化学性质、防火防爆原理和实地调研结果，分析拟定LPG气库的火灾危险类别，拟定气站建构筑物的耐火等级，并进行爆炸危险区域划分。根据其危险性拟定气库防爆电气设备分析和选型。由此对其提出厂房的布置设计。参考文献1戴路，燃气供应与安全管理M,北京：中国建筑工业出版社，20232GB50016-2023，建筑设计防火规范S3阿里巴巴化工频道，液化气的性质EB/OL.,2023-08-24.4GB50058-92,爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范S5解立峰、余永刚、韦爱勇、李斌，防火与防爆工程M，北京：冶金工业出版社，20236GB3836-2023,爆炸性环境用防爆电气设备、隔爆电气设备S致谢本设计是在导师刘英炎的细心指导下进行的。在设计每次碰到问题时是老师不辞辛劳的讲解才使得我的设计顺利的进行。从设计的选题到资料的搜集直到最后设计的修改的整个过程中，花费了老师很多的宝贵时间和精力，在此向刘英炎老师表达衷心的感谢！老师严谨的治学态度、开拓进取的精神和高度的责任心都将使我受益终生！