浅谈石油化工行业设计中安全因素对总平面布置的影响.pdf

设计技术石油化工设计()浅谈石油化工行业设计中安全因素对总平面布置的影响孙思源(中国石化工程建设有限公司 北京)摘要:随着相关标准不断地更新对新建或改扩建厂区的安全、防火、环保等方面的要求越来越严格化工装置因具有易燃、易爆等特点总平面布置更要注重安全消除不安全因素的影响积极合理地布局尽最大可能保证生产和工作人员的安全 文章通过分析新老厂建设项目总平面布置设计中不利于人员安全因素的影响在满足现行法律法规、节省投资及用地的前提下探讨工艺流程较短、占地面积较小、占地形状不规则但生产设施、辅助生产设施及管理设施相对齐全企业的总平面布置关键词:石油化工行业 安全因素 总平面布置:./.总平面布置相关规定与特点.总平面布置规定)遵循总体布置结合厂址自然环境 注重工程整体的效益和发展利用周边已有资源)节省投资节约用地降低能耗 整体考虑项目经济效益提高设计合理性)满足工艺流程的要求 工艺流程是项目运作之本也是对总平面布置的最根本的技术要求)满足防护距离要求 平面布置中必须达到的标准是衡量方案设计优劣的重要指标之一)符合外部供水、供电等条件及废水排放的要求 厂内外设施与公用工程的衔接要达标、合理)与现有交通条件协调一致 合理布置运输流线满足厂区运输要求)结合场地已有条件合理设计竖向 因地制宜设计与地形条件相符合的方案)满足改、扩建施工检修的规定 设计时将检修或施工期间的技术要求考虑在内)预留厂区未来发展空间 根据建设时间特点不同统一规划预留发展端或相应设施的发展用地.总平面布置特点.一般设施组成石油化工行业的总平面一般由工艺装置区、动力及公用工程设施区、辅助生产设施区、储罐区、仓库及装卸区、生产及行政管理区、火炬设施区组成)工艺装置区:工艺生产装置及其专用的变配电间、机柜室等)动力及公用工程区:变电站、动力站、空分空压设施、循环水场、水处理设施、净水场、给水加压泵站等)辅助生产设施区:污水处理场、雨水监控池、中水回用、事故池等)储罐区:储罐组、罐区专用泵房、首末站设施等)仓库及装卸区:各类原料、产品的对外运输设施区以及仓库、堆场等)生产及行政管理区:办公楼、中心化验室、中央控制室、消防站、传达室、汽车库、食堂等)火炬设施区:火炬、分液罐等.功能分区特点)功能分区间的相对位置应根据生产工艺流收稿日期:作者简介:孙思源女 年毕业于香港中文大学都市设计专业理学硕士工程师主要从事石油化工总图运输专业的设计工作 联系电话:.石 油 化 工 设 计 年第 期(第 卷)程及当地风向、厂外运输及公用工程的条件确定)功能分区内生产关系密切、性质相同或者功能相近的设施应采用集中、联合的布置并与相邻功能分区协调)功能分区内的物料输送和动力供应应经济合理、便捷顺畅 动力站、循环水场等动力及公用工程设施应靠近负荷中心或自成一区布置 总平面布置设计的安全要求以往工程设计多数情况仅考虑防火安全距离对防爆、防毒等考虑相对欠缺 随着社会的发展以人为本的设计理念赢得了广大工程设计人员认可即本质设计安全因素是总平面布置时考虑的最重要因素之一总平面布置及其相应调整应满足安全规定要求 规划布局方式及安全间距的设定会对总平面设计的安全级别产生影响.规划布局.外部建设条件总平面布置前首先要确认建设项目的外部建设条件如城镇或园区总体规划、当地气象条件、交通运输条件、公用工程条件等并依据外部条件合理安排生产、储存、运输和管理等设施并使其相互协调且有机结合.新老厂区关系当新厂区临近老厂区且老厂区不能提供足够预留地满足扩建时根据不同功能的需求合理安排不同设施在新老厂区中插空位置最大限度地利用原有资源减少重复建设和投资.生产功能关系各装置之间、装置与辅助设施、装置与公用工程等相关功能及设施应满足相关规范关注生产性质、危险等级保证设计安全合理.安全间距.周边间距总平面布置要保证厂区与周边设施之间的距离符合安全间距如重要铁路枢纽站、大型桥梁、大型地面油库、国防军事工程、机场、河道、山峰、村庄、企业等确保工程建设在安全距离的范围内实施并满足相关规范要求.内部间距总平面布置要保证厂区内部设施之间的距离符合规范要求的安全间距对于可能泄漏或散发有毒或腐蚀性气体、可能散发可燃气体的工艺装置粉尘装置或设施应集中布置尽量避开人员集中场所且保证火灾爆炸危险区处于相对人员安全范围之外 某项目平面设计实例分析.项目介绍.地理情况某项目位于国内某省某市 其北部是在风蚀作用下形成的风沙地貌中南部为黄土丘陵沟壑地貌 项目所处地势西北高东南低最大相对高差约 总体而言该项目用地属于地质结构比较稳定的区域很少发生地震活动.交通状况该项目位于某化工园区内其周边有 条园区已建公路便于运输和对外交通(见图)图 某项目基地周边环境示意图 规划范围示意.项目概述项目选址位于已建老厂区东部如图 红色框线所示 计划新增几套工艺装置以及与工艺装置相关的动力及公用工程区、储罐区、火炬区、汽车装卸区及行政管理区等 由于该项目占地范围形状不规则故将其分为上下厂区新厂区围墙距老厂区围墙有一段距离 项目用地范围内除部分园区电力线路外无其他需要拆迁的设施.设计难点)需新建设施较多而提供的用地面积较小且形状不规则)新厂周边有在建或已建成的企业)原有地形高差较大整体为西部高于东 年第 期(第 卷)孙思源.浅谈石油化工行业设计中安全因素对总平面布置的影响 部北部高于南部下厂区南部为最低处)虽然老厂规模相对较小但公用工程、辅助生产设施等均需新建(除办公设施和污水处理场可依托老厂).总平面规划依据老厂的厂前管理区位置、工艺流程、厂址地形及周边情况并针对以上设计难点对新厂区做了总体规划 新建厂区一共布置 大功能分区如图 所示北侧为行政管理区西侧为动力及公用工程区中部为工艺装置区东侧为储罐区南侧为储罐区、装卸区、辅助生产设施区和火炬设施区等图 新厂区功能分区.行政管理区常规设计中考虑新厂区的办公、中心化验室、中心控制室和消防站等是厂区与外界联系的枢纽宜靠近老厂区的管理区方便人员出入、交通往来、对外联系 消防站作为全厂重要设施宜布置在交通便利的地区一旦有爆炸事故发生消防车能迅速、安全及时到达火灾现场快速施行消防救助 但依据此项目的实际情况如用地宽度较窄、靠近老厂区一侧竖向布置则其属于挖方区且长度宽度方向均较窄同时新厂区公用工程设施规模较小按现有规范“具有 爆炸源和有毒源等设施应远离厂前管理区”的规定无论横向或竖向布置行政管理区均会使较大型设备且需要较好地址条件安置的部分装置位于填方区域会使项目投资增大 因此综合交通、风向等考虑将行政管理区选择与储罐区临近布置(见图)图 工艺装置 爆炸源对行政管理区的影响范围.工艺装置区将工艺装置区紧邻老厂边界布置较为合理但因老厂区的行政管理区紧邻新厂西侧边界线为使其与 爆炸源有足够的安全距离只得将装置区适当远移在爆炸源外的安全间距内布置部分辅助生产设施此举既可保护有人居于其内的建、构筑物又不至于使装置区占据较大的填方区域在满足安全和流程的条件下将项目中的工艺装置集中布置和联合布置以提高土地利用率.储罐区石油化工建设工程的占地一般比较大大多数总平面会将原料罐区和成品罐区布置在同一区域便于管理和节约空间 此项目储罐区原料及产品品种较多储罐数量较多单罐罐容较小考虑全厂原料、产品均由公路运输以及罐区与工艺装置的关系将原料、中间原料罐区及部分产品罐区集中在上厂区东部布置临近工艺装置 受占地范围的限制将部分产品罐区布局在下厂区 储罐区在紧邻装置右侧的填方区可缩短装置和罐区之间的管道长度减少储罐的基础投资.动力及公用工程区)根据厂区建设的功能需求和工艺装置设备间的安全距离要求在工艺装置区西侧布置危险性较小的给水及消防加压泵站、循环水场、除盐水站、空压站等部分公用工程设施 既保障了用水 石 油 化 工 设 计 年第 期(第 卷)量较大的荷载用户和周边其它公用工程小负荷的供水又使设备间留有足够的安全距离和节约用地)动力站(其南侧为园区已建道路)作为厂区的动力设施宜布置在临近工艺装置或负荷较大的设施附近:在满足安全距离的基础上既靠近生产装置又方便燃料煤运入和灰渣外运)根据现场的外部环境条件上厂区北侧临近园区供电所如果将总变电站布置在厂区内部则需将线路架空引入厂区这会增加项目总体费用又带来安全隐患 故此将总变电所单独布置在厂区边缘即上厂区北侧最为安全经济.装卸区装卸区所在位置既不靠江海又不毗邻铁路其原料、产品均需借助公路运输而获得 因外运的液氨有毒从周边道路、未来道路规划、用地条件、占地范围和有人建筑位置等综合考虑装卸区布置在靠近园区待建道路和储罐区的下侧 根据工艺需求本项目将固体物流、液体物流分开设置固体只为动力站服务液体为全厂服务且本项目需要设置装卸的集中区 汽车运输装卸站存在一定的安全隐患如将其布置在生产区附近被认为是极其不安全的 因此设置两个出入口与西侧园区建设的道路相连同时设置围墙使装卸区与厂区内其他设施分开以切实保证现场操作人员的安全.火炬设施区火炬设施区布置有火炬、分液罐等设施 火炬设施一般规划在远离厂区的区域因本项目周边布满各类企业火炬只能尽量远离生产区布置为保证生产和人员安全根据项目所在地的风向资料以及相关专业计算结果在较强的热辐射区域禁止人员进入同时将火炬热辐射强度./区域控制在厂区用地红线内.辅助生产设施区本项目需新建雨水监控池及事故水池 因其占地范围较大和场地竖向影响、且与工艺装置联系较少故将雨水监控池及事故水池布于下厂区下厂区地势或地下水位较低处可充分利用地面高差将各类污水管道尽可能多地采用自流方式流入排出减少了管道长度及能源损耗 总结及经验.总图布置设计重点.注重现场调研)对于业主已选定的厂址应重点了解厂址周边已建企业性质和靠近厂址用地周边设施的火灾危险性以便在总体规划时与之一一对应尽量减少由于防护距离设置偏大而造成项目用地的浪费 对于改、扩建项目还应了解已建项目内容、预留地位置和面积以确定哪些新建设施可布置在老厂区、哪些可依托利旧、哪些可就地改造扩建)确定公用工程用水的接入位置和排出方位电、道路等公用工程的接入位置并依此规划总变电所、装卸设施等的位置)了解项目所在地的地形地貌状况和初步勘察的地质情况大型设备的设施尽量位于挖方区减少制作设备基础的投资.了解全厂工艺流程按流程规划全厂总平面布局使工艺管线、公用工程管线距离最短 本项目主要利用环烷基油和煤焦油为原料加氢精制再通过萃取精馏等工艺路线生产附加值更高的环己烷系列及溶剂油类根据市场供需行情确定是否进行再次加工外卖新建厂区充分利用老厂已有的煤焦油加氢精制工艺设施及管线既减少独立占地和厂区内装置施工可能对已有装置的干扰新建装置又与老厂的装置及管线进行安全可靠地衔接有效地利用原有管廊系统整体工艺流程顺畅.结语综上所述通过实际项目对新建厂区总体布局和总平面布置中各功能分区布局的探讨明确了在石油化工行业中总平面布置对安全的影响是巨大的 保证生产安全和人员安全是总平面布置的先决条件特别是新建的工艺装置占地较大则其各类配套设施须齐全如用地形状不规则的小型石化企业更应做好前期工作和规划布局使全厂总平面布置既要满足工艺流程要求又要特 年第 期(第 卷)孙思源.浅谈石油化工行业设计中安全因素对总平面布置的影响 别注重有人建筑与具有 爆炸源和有毒源等设施的相对关系使总平面布置整体布局合理又不至于由于加大安全防护距离而造成用地的浪费总平面布置的合理性关乎企业的未来发展又关乎企业和社会人员安全因此总图设计人员要牢固树立安全创新的理念为企业创造安全、经济的发展条件参考文献:中国石化工程建设有限公司.石油化工工厂布置设计规范:.北京:中国计划出版社.中国石化集团洛阳石油化工工程公司.石油化工企业设计防火标准:(年版).北京:中国计划出版社.潘立楠.论石油化工企业总平面布置中的防火安全问题.中小企业管理与科技():.张雪.石油企业总平面布置中的防火安全问题.中国新技术新产品():.朱闫丽张鹏宇.石油化工厂总平面布置安全性分析.石化技术():.张秀敏.总图设计中的影响因素分析与处理.炼油技术与工程():.(上接第 页)此外赵尉普等对基于压力和流量的输油管道微弱泄漏特征值提取、泄漏判别给出了具体算法并对运用改进下降时间估计法进行微弱泄漏压力信号拐点的计算和泄漏定位进行了研究提出了适用于计算机处理的动态规划算法提高拐点估计算法的计算效率试验结果和判别精度显示良好 结语 开发是一项复杂的系统工程目前仍处于概念模型设计阶段且在行业内尚无成熟经验可供借鉴项目后期实施还要综合考虑企业的体制机制、发展规划、投资收益、技术条件等因素 当前阶段可参照石化系统设备完整性管理体系采用量化的关键性评价方法对管道属性进行 分级结合设备的重要性和特定需求分批分步开展实施先行试点 系统管道是石化企业生产运行的重要基础设备基于业务管理和决策需求开展系统管道普查和数据清洗建立数据库核心资产以应用和解决问题为价值导向构建系统管道监测信息化体系建设势在必行 系统的设计从根本上改变以经验为主的传统模式探索更加安全可靠、智能高效的新型模式在提升管理体系能力、推进精细化管理、建立系统化思维等方面具有很强的实用性参考文献:税碧垣.智慧管网的基本概念与总体建设思路.油气储运():.税碧垣张栋李莉等.智慧管网主要特征与建设构想.油气储运():.李强范多旺.基于 铁道设备微机监测系统软件的设计.信息技术():.戴亮.微机监测系统的 总线研究.北京:北京交通大学.梁建文肖笛张宏伟等.供水管网健康监测的压力监测点优化布置.防灾减灾工程学报():.陈彬朱臻涛张翔.基于物联网的供水管网智慧运维系统设计.现代信息科技():.袁文强郎宪明曹江涛等.基于声波法的管道泄漏检测技术研究进展.油气储运():.王佳豪柳文欣杨奕.管道泄漏检测与定位技术研究及应用现状.石油工业技术监督():.展明武钱中阳.智慧供水管网渗漏探测技术探讨.净水技术():.谢含宇王寿喜郭乔等.基于 滤波和时延估计的次声波法管道泄漏定位.油气储运():.高天野.基于压力流量双参数的天然气管道泄漏检测系统研究.北京:燕山大学.王桂增叶昊著.流体输送管道的泄漏检测与定位.北京:清华大学出版社.赵勇蔡立.负压波管道泄漏监测技术的探讨及改进.石油库与加油站():.余永辉彭宇兴.用压力流量法对输油管道泄漏进行检测定位.油气田地面工程():.赵堂玉.基于软件的输油气管道泄漏检测技术.油气储运():.赵尉普.基于压力和流量的输油管道微弱泄漏检测定位研究.天津:天津大学.():.:(.):.:():.:(.):/.:():().