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2000 m×6液氨储罐区防货防爆课程设计

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设计题目 学 院 专 业 姓 名 班 级 学 号 指导教师

2000 m3×6液氨储罐区防火防爆设计

城市建设与安全工程学院

安全工程

指导教师评语及成绩： 指导教师： 2014年 1 月 12 日

摘要

论文的第1,2,3章是根据《球罐和大型储罐》进行储罐的选型与设计；根据《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008和《建筑设计防火规范》GB50016-2006进行罐区平面布置；根据《GB50219-95水喷雾灭火系统设计规范》进行水喷雾系统设计与消防水量计算。

第四章根据规范《爆炸性气体环境用电气设备第14部分：危险场所分类》（GB3836.14-2000）和《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92），对罐区及厂区内有火灾爆炸危险的区域进行了分析，按规范，分别确定释放源等级。根据释放源性质假设释放量，根据所处位置假设通风次数，按公式算出新鲜空气最小体积流动速率，释放的持续时间，判断通风等级及有效性。综合数据对危险区域定性，根据规范对释放源进行危险区域划分，结合实际情况，确定各个分区的范围，最后根据以上的数据，画出火灾爆炸危险区域。

第五、六章是有毒气体探测器分布和罐区的防雷设计。罐区可燃或有毒气体报警仪布置首先是确定罐区内是否存在可燃气体和有毒气体，然后针对可燃气体有毒气体分布情况解决检（探）测点确定、检测报警系统以及指示报警设备的设置等问题。有毒气体探测点设置中由于缺乏化工管线设计图等依据较难设计。 防雷设计是根据火灾爆炸危险分区划分是第几类防雷建筑物，然后依据规范进行设计。

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第1章 液氨储罐设计参数的确定 ................................................................................................. 1

1.1储罐的选型 ......................................................................................................................... 1 1.2储罐的设计参数及材料 ..................................................................................................... 1 1.3储罐的附件 ......................................................................................................................... 1

1.3.1梯子平台 .................................................................................................................. 1 1.3.2水喷雾冷却系统 ...................................................................................................... 2

第2章 防火堤设计 ......................................................................................................................... 6

2.1储罐的防火间距 ................................................................................................................. 6 2.2防火堤的设计 ..................................................................................................................... 7 第3章 罐区总平面布置 ................................................................................................................. 8

3.1.罐区布置 ............................................................................................................................. 8

3.1.1压缩机液氨泵房 ...................................................................................................... 8 3.1.2汽车装卸站台 .......................................................................................................... 8 3.1.3消防通道 .................................................................................................................. 8 3.1.4消防水池及事故存液池 .......................................................................................... 8 3.2 消防栓和灭火器 .............................................................................................................. 10

3.2.1消防栓 .................................................................................................................... 10 3.2.2灭火器 .................................................................................................................... 11

第4章 火灾爆炸危险区域划分 ................................................................................................... 13

4.1 法律依据 .......................................................................................................................... 13 4.2 一般规定 .......................................................................................................................... 13

4.2.1危险区域划分的目的 ............................................................................................ 13 4.2.2 危险区的类别 ....................................................................................................... 13 4.2.3 释放源 ................................................................................................................... 13 4.2.4 通风等级及有效性 ............................................................................................... 14 4.3 防火防爆区域的划分 ...................................................................................................... 14

4.3.1 氨气的性质介绍 ................................................................................................... 14 4.3.2 确定可能的释放源 ............................................................................................... 14 4.3.3 通风等级的计算 ................................................................................................... 15

第5章 罐区可燃或有毒气体报警仪布置 ................................................................................... 22

5.1一般规定 ........................................................................................................................... 22 5.2检（探）测点的确定 ....................................................................................................... 23 5.3有毒气体检测报警系统 ................................................................................................... 24 5.4检探测器和指示报警设备的安装 ................................................................................... 25 第6章 避雷针设计 ....................................................................................................................... 26

6.1液氨罐区防直击雷措施 .................................................................................................. 26 6.2液氨罐区防雷电感应措施 .............................................................................................. 27 6.3液氨罐区防雷电波侵入措施 .......................................................................................... 28 6.4其他防雷措施 .................................................................................................................. 28 6.5接闪杆的确定 .................................................................................................................. 31

6.5.1单支接闪杆 ............................................................................................................ 31 6.5.2双支等高接闪杆 .................................................................................................... 32

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第1章 液氨储罐设计参数的确定

1.1储罐的选型

根据《球罐和大型储罐》中的1.3节储罐种类和选型知道，储罐种类按几何形状可分为五大类，即立式圆筒形储罐、卧式圆筒形储罐、球形储罐、双曲线储罐和悬链式储罐。球形储罐适用于容量较大有一定压力的液体。如液氨、液化石油气、乙烯等。由此可知液氨储罐选用球形储罐。

1.2储罐的设计参数及材料

（1）、根据《球罐和大型储罐》中1.2节球罐分类知道球灌按储存温度分为常温球罐和低温球罐，而氨是使用常温球罐。常温球罐的设计温度大于-20℃，且目前国内使用的球罐，设计温度在-40～50℃之间。设计温度选择为50℃。

（2）、液氨在50℃是的饱和蒸汽压为2.0325Mpa，由于按《压力容器安全技术监察规程》规定，盛装液化气体无保冷设施的压力容器，其设计压力应不低于液化气50℃时的饱和蒸汽压力Pv=2.0325Mpa，大气压Pa=0.1Mpa. 而最高工作压力指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压可取液氨容器的设计压力为最大工作压力的1.1倍。即P=(2.0325-0.1)×1.1=2.126Mpa。

（3）、根据设备的使用温度(-20~45℃)选用16MnR。

（4）、查《球罐和大型储罐》中的许用应力表，结合相关信息，得到许用应力为163Mpa。

1.3储罐的附件

1.3.1梯子平台

大型球罐，一般采用每一台球馆一个单独的梯子。梯子结构分为：上部盘梯和下部斜梯两部分（也有把下部梯子做成圆柱面螺线盘梯或其他形式梯子）。上部盘梯的较好形式是把它造成近似于球面螺线型。

球面螺线型的特点：第一，由赤道处中专平台可以一直连接到容器顶部的圆

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形平台，中间不再需要增加中转平台，行程较短，行走舒适，没有陡升陡降的感觉；第二，耗用钢材较少；第三，梯子与球面的距离始终保持不变。

这样，不仅梯子与球面曲率协调一致，美观大方，还有利于保温工程的施工。 1.3.2水喷雾冷却系统 1.3.2.1设计基本参数的确定

（1）、设计喷雾强度和持续喷雾时间

为使喷雾的强度可以达到有效降温、灭火的效果, ?水喷雾规?第3. 1. 2 条、表3. 1.

（2）、规定了设计喷雾强度及持续喷雾时间:

2设计喷雾强度为W?9L/min?m

持续喷雾时间为6h。

（3）、保护面积 根据?水喷雾规?第3. 1. 5 条规定,采用水喷雾灭火系统的保护对象的保护面积按其外表面积确定:

体积为2000m3球罐的直径为:D?7.82?2?15.64m

222表面积为：A?4?R?4???7.82?768.46m

（4）、设计流量 Q = W ×A = 9 ×768.46 =6916.14L/min

（5）、喷头的工作压力 为了保证喷头喷出的水雾的喷雾强度, 《水喷雾规》第3. 1. 3 条规定了水雾喷头当用于灭火时不应小于0.35MPa；用于防护冷却时不应小于0.2MPa。

本工程设计时按照0.35MPa 进行设计。 1.3.2.2喷淋环管的布置

根据《GB50219-95水喷雾灭火系统设计规范》 ，水雾喷头的布置方式可为矩形或菱形,当按矩形布置时,水雾喷头之间的距离不应大于 1.4 倍水雾喷头的水雾锥底圆半径;当菱形布置时,水雾喷头之间的距离不应大于 1.7 倍水雾喷头的水雾锥底圆半径。当保护对象为球罐时,水雾喷头的喷口应面向球心;水雾锥沿纬线方向相交,沿经线方向相接;水雾喷头与储罐外壁之间的距离不大于 0.70m。无防护层的球罐钢支柱和罐体液位计、阀门等处应设水雾喷头保护。

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