液氨儲罐區(qū)風(fēng)險評估與安全設(shè)計摘要氨作為一種重要的化工產(chǎn)品和基本工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，如:化工、制藥、農(nóng)業(yè)、煉油、制冷。氨作為大型的合成氨裝置、尿素裝置以及有關(guān)化工裝置中的基本原料，一般都以液態(tài)形式儲存。而液氨具有腐蝕性、毒性等特點，近年來在我國發(fā)生過重大事故，造成嚴(yán)重的人員傷亡以及財產(chǎn)損失，因此，液氨儲罐區(qū)的安全設(shè)計變得尤為重要。作為一種特殊的壓力容器，液氨儲罐在行業(yè)中被廣泛使用。本次設(shè)計將針對南京江北地區(qū)某大型化工企業(yè)的液氨罐區(qū)進行總體設(shè)計以及風(fēng)險評估，罐區(qū)儲存總量為8000m3，采用球形儲罐，并根據(jù)該罐區(qū)的周圍環(huán)境、天氣、地理位置等因素，分別從罐區(qū)布局、消防系統(tǒng)、危險因素、安全對策等方面進行分析，從而提出安全經(jīng)濟可靠的對策措施，以保證罐區(qū)的日常生產(chǎn)安全。關(guān)鍵詞：液氨球形儲罐風(fēng)險評估安全設(shè)計ABSTEACTAmmonia,asanimportantchemicalproductandbasicindustrialrawmaterial,iswidelyusedinvariousindustries,suchaschemicalindustry,pharmaceuticalindustry,agriculture,refiningandrefrigeration.Ammoniaisstoredinliquidformasabasicmaterialforlarge-scaleammoniaplants,ureaplants,andrelatedchemicalplants.Inrecentyears,thecorrosionandtoxicityofliquidammoniahaveoccurredinChina,causingseriouscasualtiesandpropertyloss.Therefore,thesafetydesignoftheliquidammoniatankareahasbecomeparticularlyimportant.Asaspecialpressurevessel,liquidammoniastoragetankiswidelyusedintheindustry.ThisdesignwillcarryouttheoveralldesignandriskassessmentoftheliquidammoniatankareaofalargechemicalenterpriseinJiangbeiareaofNanjing.Thetotalamountofstorageinthetankareais8000m3,thesphericaltankisadopted,andthelayoutofthetankarea,thefirecontrolsystem,theriskfactors,thesafetycountermeasuresandsoonarerespectivelybasedonthesurroundingenvironment,theweatherandthegeographicallocationofthetankarea.Thesurfaceisanalyzed,andthesafe,economicandreliablecountermeasuresareputforwardtoensurethedailyproductionsafetyofthetankfarm.KeyWords:liquidammonia;sphericaltank;riskassessment;safetydesign目錄TOC\o"1-3"\u摘要 1ABSTEACT 2第一章緒論 71.1課題的背景和意義 71.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 71.2.1球罐建造的歷史概論 71.2.2國內(nèi)球罐建造概論 81.3液氨的定義及理化性質(zhì) 81.3.1液氨的定義 81.3.2液氨的理化性質(zhì) 81.4液氨存儲的工藝方案與設(shè)備選型 91.4.1液氨儲存的工藝方案及比較 9第二章儲罐的選型與設(shè)計 112.1工藝參數(shù)的設(shè)定 112.1.1設(shè)計溫度 112.1.2設(shè)計壓力 112.1.2選材 112.1.3參數(shù)計算 112.2附件.的選擇 132.2.1封頭的選擇 132.2.2人孔的選擇 132.2.3法蘭的選擇 132.2.4液位計的選擇 142.2.5壓力表 142.2.6進出料接管的選擇 152.2.7梯子平臺 152.2.8安全閥選擇 16第三章罐區(qū)平面設(shè)計 183.1儲罐區(qū)的方位布置 183.1.1儲罐區(qū)風(fēng)向 183.1.2儲罐區(qū)布置 183.2罐區(qū)與廠區(qū)周邊建構(gòu)筑物安全距離 183.2.1辦公用房 183.2.2門衛(wèi) 183.2.3發(fā)配電間 183.2.4壓縮機房 183.2.5消防泵房 193.2.6事故存液池 193.3消防道路的布置 193.4防火堤的設(shè)計 203.4.1防火堤的布置 203.4.2防火堤的選型 213.4.3防火堤基礎(chǔ)及其保護措施 213.4.4防火堤及其內(nèi)部的其他安全布置 21第四章消防系統(tǒng) 234.1液氨的火災(zāi)危險性分類 234.2液氨罐區(qū)消防系統(tǒng)設(shè)計 234.2.1移動式消防用水量 234.2.2固定式消防冷卻用水量 234.2.3總消防冷卻用水量 244.3消火栓的布置 244.3.1消火栓布置要求 244.3.2消火栓的選型 244.3.3消火栓保護半徑與最大布置間距 254.2.5消火栓的數(shù)量 254.2.6消火栓的用水量 254.4滅火器設(shè)置 254.4.1滅火器的數(shù)量 254.4.2滅火器的選型及布置 264.5罐區(qū)報警系統(tǒng) 264.5.1報警儀的選型 264.5.2探測器的選型 264.5.3探測器的布置 274.5.4報警器的選型 274.5.5報警器的布置 274.6事故存液池容量 27第五章罐區(qū)危險特性分析 295.1危險特性分析 295.2重大危險性辨識 295.3罐區(qū)危險有害因素辨識 295.3.1高空墜落危險有害因素分析 295.3.2物理爆炸危險有害因素分析 305.3.3火災(zāi)、化學(xué)爆炸危險有害因素辨識 305.3.4中毒危險有害因素辨識 315.4罐區(qū)危險性分析（道化學(xué)分析） 315.4.1評價程序和計算公式 315.4.2火災(zāi)爆炸指數(shù)的計算 325.4.3物質(zhì)系數(shù)（MF）的計算 335.4.4火災(zāi)爆炸指數(shù)F&EI的計算 335.4.5最大可能財產(chǎn)損失計算 345.4.6基本MPPD和實際MPPD的計算 365.4.7結(jié)論 36第六章防火防爆安全對策措施 376.1防止可燃可爆系統(tǒng)的形成 376.2消除、控制引燃能源 376.3有效監(jiān)控 386.4消防設(shè)施 386.5應(yīng)急處治方案： 39第七章結(jié)論 40參考文獻 41第一章緒論1.1課題的背景和意義目前液氨已經(jīng)應(yīng)用于冷藏、化肥、制藥、石化等各個行業(yè)。很多化工企業(yè)在日常生產(chǎn)中都需要液氨，而液氨一旦泄漏，極易發(fā)生爆炸和人員中毒事故，同時也會嚴(yán)重污染環(huán)境。近年來，國內(nèi)外因氨氣泄漏導(dǎo)致急性中毒的各類重大事故時有發(fā)生，因此液氨儲罐的設(shè)計在化工生產(chǎn)中是非常必要的?；すI(yè)和其它工業(yè)的生產(chǎn)都需要容器，容器廣泛應(yīng)用于航空、航海、機械制造等各種領(lǐng)域。在各種容器中，化工容器需要符合化學(xué)工藝所要求的壓力和溫度條件，還要承受所盛裝化學(xué)物質(zhì)對其的作用，因此要使化工容器能長期的安全工作且具有良好的密封性，在設(shè)計的過程中，應(yīng)綜合考慮各方面的因素，使之達(dá)到最優(yōu)。1.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r1.2.1球罐建造的歷史概論球罐作為一種工業(yè)儲存物質(zhì)的壓力容器，起始于本世紀(jì)的三十年代。在三十年代出現(xiàn)的工業(yè)球罐，特點是容量小，結(jié)構(gòu)笨重，耗材高，技術(shù)管理差，沒有形成專業(yè)化生產(chǎn)。在四十年代，焊接技術(shù)開始出現(xiàn)，球罐的建造出現(xiàn)較大的進展。但由于當(dāng)時工業(yè)整體水平較低，領(lǐng)域窄，因此由于材料、技術(shù)等的限制，發(fā)展水平依然不快。到了五十年代，由于焊接技術(shù)的發(fā)展及高強度鋼材料的出現(xiàn)，隨著工業(yè)部門對球罐的大量需求，球罐建造開始迅速發(fā)展起來。六十年代，隨著冶金工業(yè)、石油化工工業(yè)的發(fā)展，建造球罐的水平進入了一個新的臺階，球罐的建造逐漸容量變大，數(shù)量增多，質(zhì)量變高，同時對工藝條件的要求也比較苛刻。由于六十年代球罐發(fā)生多次破裂事故，球罐的安全性漸漸得到重視。在七十年代，建造出現(xiàn)了不平衡的情況，由于各國發(fā)展了低溫儲存雙層立式儲罐，球罐又在某些國家迅速發(fā)展，這段時期球罐質(zhì)量得到較好的控制，大量液化氣貯存事業(yè)發(fā)展，推動建球技術(shù)的發(fā)展。[22]1.2.2國內(nèi)球罐建造概論我國最早建造球罐是在1958年以后，至1980年在運行生產(chǎn)的各類球罐約為1000臺左右。回顧我國的球罐建造史，歷時短，發(fā)展速度快，目前國內(nèi)建造球罐技術(shù)僅僅達(dá)到世界先進國家的八十年代水平，綜合技術(shù)水平還是比較落后的。1.3液氨的定義及理化性質(zhì)1.3.1液氨的定義液氨，又名無水氨，是一種無色、有強烈刺激性氣味的液體。在化工生產(chǎn)中，氨是一種重要的化工原料，為了方便運輸及存儲，通常會將氨氣通過加壓或冷卻的方式得到液態(tài)的氨。液氨易溶于水，溶于水后水解形成銨根離子NH4+和氫氧根離子OH-，因此呈堿性溶液。儲存液氨的容器多為耐壓鋼瓶或鋼槽，且液氨與乙醛、丙烯醛、硼等物質(zhì)不能共存。在工業(yè)上，液氨應(yīng)用廣泛，但因其具有腐蝕性、毒性和易揮發(fā)性，所以發(fā)生化學(xué)事故的機率很高。[1]1.3.2液氨的理化性質(zhì)表1-1液氨的理化性質(zhì)存在自偶電離:NH3+NH3?NH4++NH2-。因此，在液氨中NH4Cl中是酸，NaNH2中是堿。一般液氨可作致冷劑，接觸液氨可引起嚴(yán)重凍傷。氨氣爆炸極限為15.7~27.4%，其火災(zāi)危險性屬于乙類2項物品。在儲存、運輸、使用等環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)采取必要的防火措施，防止發(fā)生泄漏爆炸事故。因此、氨氣與空氣或氧氣混和會形成爆炸性混合物，儲存容器受熱時也極有可能發(fā)生爆炸。氨氣具有高毒性，能侵襲濕皮膚、粘膜和眼睛，可引起嚴(yán)重咳嗽、支氣管痙攣、急性肺水腫，甚至?xí)斐墒骱椭舷⑺劳觥?.4液氨存儲的工藝方案與設(shè)備選型1.4.1液氨儲存的工藝方案及比較根據(jù)液氨的蒸汽壓可知:標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，當(dāng)氨冷卻至-33.4℃時，可液化為液態(tài)氨。液氨的儲存方式通常是由存儲的總量、前期的投資和后期運行的費用以及工藝系統(tǒng)等因素來確定的，常用的儲存方式有常溫中壓、降溫低壓、低溫常壓三種。(1)常溫中壓儲存液氨的常溫中壓儲存工藝指液氨在儲存時的溫度與環(huán)境溫度相同或相近，儲罐采用壓力容器。(2)降溫低壓儲存利用制冷系統(tǒng)將液氨適當(dāng)冷凍儲存，并相應(yīng)降低儲存設(shè)備的設(shè)計壓力以減薄容器壁厚，從而達(dá)到降低儲罐的投資目的的是液氨的降溫低壓儲存工藝。如將液氨的儲存溫度降20℃，則液氨儲罐的設(shè)計壓力相應(yīng)可降至0.95MPa。(3)低溫常壓工藝液氨的低溫常壓儲存工藝是將液氨冷凍到不高于其沸點(低于-33℃，視當(dāng)?shù)卮髿鈮憾?，使得液氨對應(yīng)的氣相壓力與大氣壓力相同或相近，從而采用常壓容器裝盛儲存，最大限度地降低儲罐投資。[2]在液氨的三種儲存工藝中:全壓力儲存的工藝流程最簡單，操作及運行費用最節(jié)省，公用工程依賴程度最低，但工程投資最高；常壓低溫工藝雖其工藝流程最復(fù)雜，對公用工程的依賴程度也最高，但其工程投資最少；降溫低壓儲存工藝的各項指標(biāo)介于全壓力儲存與常壓低溫儲存工藝之間。本設(shè)計采用常溫中壓儲存。第二章儲罐的選型與設(shè)計2.1工藝參數(shù)的設(shè)定2.1.1設(shè)計溫度經(jīng)過查閱資料得到南京歷年最高溫度達(dá)到43℃，所以取設(shè)計溫度45℃。2.1.2設(shè)計壓力根據(jù)《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》查得50℃蒸汽壓為2.03Mpa，可以判斷設(shè)計的容器為儲存內(nèi)壓壓力容器，按規(guī)定，盛裝液化氣體無保冷設(shè)施的壓力容器，其設(shè)計壓力應(yīng)不低于液化氣50℃時的飽和蒸汽壓力，可取液氨容器的設(shè)計壓力為2.16Mpa，屬于中壓容器。而且設(shè)計溫度為45℃低于50℃，當(dāng)容器上裝有安全閥時，取1.05~1.3倍的最高工作壓力作為設(shè)計壓力，所以取2.16Mpa的壓力合適。2.1.2選材已知純液氨的腐蝕性并不大，所以液氨儲罐可選擇一般鋼材，但考慮到壓力比較大，可以考慮20R、16MnR這兩種鋼材。如果只從技術(shù)角度分析，可以考慮選用20R類的低碳鋼板，20R鋼板的價格還要比16MnR鋼板便宜，但16MnR強度較高，塑韌性良好，同等重量設(shè)備在制造費用方面，16MnR要便宜一些，且16MnR的抗拉性能、延伸率要比普通鋼好些，它的力學(xué)性能和工藝性能都很好，所以制造罐體和附件材料都可以選擇16MnR鋼板。[3]2.1.3參數(shù)計算根據(jù)GB17261-2011-T《鋼制球形儲罐形式與基本參數(shù)》可知：公稱容積2000m3的橘瓣式球罐，球殼內(nèi)直徑為15700mm，主要參數(shù)為：[4]公稱容積/m3球殼內(nèi)直徑/mm幾何容積/m3支柱底板底面至球殼赤道平面的距離/mm球殼分帶數(shù)支柱根數(shù)2000157002026980071216MnR的密度為7.85t/m3，熔點為1430℃，許用應(yīng)力列于下表：鋼號板厚/mm在下列溫度（℃）下的許用應(yīng)力/Mpa≤2010015020025030016MnR6~1617017017017015614416~3616316316315914713436~6015715715715013812560~100153153150141128116球殼的計算壓力為2.16Mpa，縱焊縫應(yīng)采用全焊透雙面對焊且100％無損探傷，所以焊接系數(shù)=1。取許用應(yīng)力為163Mpa。球殼計算厚度：式中：—球殼的計算厚度，mm；—計算壓力，MPa；—焊接接頭系數(shù)；—筒體的內(nèi)直徑，mm；—設(shè)計溫度下球體材料的許用應(yīng)力，MPa鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.8，查材料腐蝕手冊得50℃下液氨對鋼板的腐蝕速率小于0.05mm/年，所以雙面腐蝕取腐蝕裕量C2=2mm。所以設(shè)計厚度為：d=1+C1+C2=54.99mm圓整后取名義厚度55mm。[5]2.2附件.的選擇2.2.1封頭的選擇壓力容器封頭的種類有很多，綜合考慮制造和受力情況，球形封頭應(yīng)該作為首選。但球形封頭也不是完美的，它的深度比較大，在沖壓的時候不容易沖壓，半球形封頭在目前的中低壓容器中得到了廣泛的應(yīng)用。平板封頭由于制造和安裝不夠方便，存在一些困難，在用材上也不夠省材料，故也不經(jīng)常使用。橢圓封頭用材最少，從各制造，安裝方面綜合考慮，采用橢圓形封頭為最佳方案。封頭厚度取和儲罐同樣厚度。2.2.2人孔的選擇壓力容器人孔是用于設(shè)備內(nèi)部空間的檢查、清洗、安裝和拆卸設(shè)備的一種內(nèi)部構(gòu)件。人孔分為圓形和長圓兩種。由于人孔的種類之多，所以在選擇和使用方面就比較多樣化。多數(shù)情況下考慮操作的需求，而在本次設(shè)計中由于直徑較大所以水平吊蓋人孔作為首選。儲罐設(shè)置人孔是作為工作人員進出儲罐以進行檢驗和維修之用，如果設(shè)備的公稱直徑小于一定數(shù)值時，可以不開人孔，可適當(dāng)開一些手孔，來方便檢驗和維修，當(dāng)公稱直徑大于一定數(shù)值時就需要開設(shè)人孔。所以在這次設(shè)計中用公稱直徑為500mm的人孔。2.2.3法蘭的選擇在法蘭的連接方面，最主要的特點應(yīng)該是有較高的強度、良好的密封性能、在用途方面比較廣。平焊法蘭與對焊法蘭是壓力容器法蘭類型的兩種。在法蘭的設(shè)計方面應(yīng)該遵守這樣的原則:一定要使每一項的應(yīng)力都要與材料的許用應(yīng)力值相差無幾，也就是說要讓每一部分結(jié)構(gòu)材料在每一個方向的強度都能夠體現(xiàn)自己的價值。在此次設(shè)計中板式平焊凸面法蘭應(yīng)該作為首選。2.2.4液位計的選擇液位計本著實用新型涉及一種在液位計使用時觀察裝置內(nèi)部液位變化的裝置，為設(shè)備操作提供了部分依據(jù)。液位計的作用①從觀察到的也未變化來得出容器內(nèi)的物理數(shù)量，最終目的是使生產(chǎn)過程中物料能夠以一定數(shù)量出來；②從觀察液面的變化來得出生產(chǎn)過程中反應(yīng)是否正常，從而能夠很好的控制反應(yīng)過程。玻璃管液位計和玻璃板液位計是中低壓容器中常用的兩種液位計。玻璃管液面計，適用物料溫度在0~250℃的范圍，工作壓力不大于1.6MPa。玻璃板液面計，它經(jīng)常在介質(zhì)透明或較透明的場合下使用，玻璃管液面計公稱壓力要小于它，它最高公稱壓力可達(dá)6.3MPa。玻璃板液面計不僅有結(jié)構(gòu)簡單、觀察直觀、安裝方便、維修簡單等優(yōu)點，且比玻璃管液面計適用范圍更為廣泛。磁性液面計，常在液體密度不小于0.45g/cm3的液體中使用，介質(zhì)主要分為透明和半透明兩種，偶爾檢測原油等較高粘度介質(zhì)也會用磁性液位計，其測量范圍較之玻璃管液面計和玻璃板液面計大很多，最大可達(dá)到7m，用于溫度在-40℃~300℃的范圍，且能夠在最高公稱壓力為16MPa情況下適用。其優(yōu)點除了有讀數(shù)直觀，而且不容易被腐蝕，能夠防爆，一般不論貯槽高度有多少，它都可以使用，不易出現(xiàn)觀察盲點。但其也有缺點，浮子卡阻及減弱經(jīng)常是因為浮力固體雜質(zhì)和磁性雜質(zhì)存在于筒體，所以還得經(jīng)常對筒體和磁性液面計進行檢查和清洗，以便不影響測量結(jié)果；故混合介質(zhì)的測量效果不好。應(yīng)用在化工生產(chǎn)中的液面計，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的操作條件(溫度、壓力)、介質(zhì)的特性、安裝位置及環(huán)境條件等因素合理地選用合適的液面計。液面計與容器的連接型式有好幾種，分別用于不同場合、不同類型的液面計。因此，根據(jù)液氨的物理性質(zhì)，干凈、易透光、不會有雜物堵塞，故選用磁性液面計，壓力等級為2.5MPa。2.2.5壓力表壓力表是用來測量壓力的。因為它可以測出容器內(nèi)介質(zhì)的壓力，使操作人員可以根據(jù)壓力表所指示的壓力進行操作，將壓力控制在允許范圍內(nèi)，所以壓力表是壓力容器的重要安全附件。在壓力容器上尤其是高壓容器，壓力表是必裝之物。壓力表有很多種，例如彈性元件式、活塞式、液柱式和電量式等等。選用壓力表的注意事項:安裝在鍋爐和壓力容器上的壓力表的測量范圍，測量范圍過大，絕對偏差允許的眼睛和更多的錯誤，會影響壓力讀數(shù)的準(zhǔn)確性；反之，如果壓力表的測量范圍太小，工作壓力就會接近極限值校準(zhǔn)，將在最大的長期變形的狀態(tài)，使彈性壓力計，易產(chǎn)生永久變形，通過壓力表和服務(wù)年限的增加而引起的誤差減小。此外，壓力表的范圍太小，在超壓操作的情況下，指針在最大范圍內(nèi)接近于零，如果由于工作人員的疏忽，造成大的危害就不好了。表盤上的壓力值要清楚，工作人員能夠很方便很容易的看到，壓力表盡量做的大一些，當(dāng)壓力表安裝在工人不容易看到的地方時，壓力表應(yīng)做的更大些。在平時工作中要對壓力表及其關(guān)注，經(jīng)常檢查、清洗、維修和記錄。壓力表有一定的檢定周期，必須按時按量對其進行嚴(yán)格的檢定，這樣按規(guī)定進行檢測了，才能保證壓力表在生產(chǎn)過程中少出現(xiàn)問題，避免一些不必要的危險事故發(fā)生。本次設(shè)計決定采用彈性元件式壓力表中的單圈彈簧管式。它具有結(jié)構(gòu)堅固，不易泄露，測量范圍寬，具有較高的準(zhǔn)確度，對使用的條件也不高。但在使用期間必須經(jīng)常檢驗。2.2.6進出料接管的選擇容器接管一般應(yīng)采用厚壁管或整體鍛件凸緣等補強措施以提高其強度。無縫鋼管用于液體進出料口接管，無縫鋼管的特殊結(jié)構(gòu)使得物料沿設(shè)備內(nèi)壁不能夠流動，因此其內(nèi)壁不能夠被磨損和腐蝕。與殼體相焊的接管最好選用與殼體相同或相近的材料，一般情況下，壁厚不宜小于殼體壁厚的一半，接管除特殊工藝要求外，應(yīng)盡量布置在上下級板上，以便集中控制。本次設(shè)計采用與殼體相同的16MnR鋼，壁厚采用35mm。2.2.7梯子平臺在本設(shè)計中球罐外部設(shè)有頂部平臺，中間平臺以及為了從地面進入這些平臺的下部斜梯，上部盤梯。由于球罐的工藝接管及人孔絕大部分都設(shè)置在上級板處，頂部平臺是作為工藝操作用的平臺。中間平臺的設(shè)置是為了操作人員上下頂部平臺時中間休息，或者是作為檢查球罐赤道部位外部情況用的。在本設(shè)計中采用的梯子（上部盤梯）是球體和橢柱體相貫的相貫線，這種梯子結(jié)構(gòu)彌補了球面螺線盤體的剛開始梯子的上升角太大，后來上升角太小的缺點，故這種結(jié)構(gòu)行走舒適，沒有陡升陡降的感覺。[8]2.2.8安全閥選擇安全閥主要有彈簧式安全閥、杠桿重錘式安全閥、脈沖式安全閥、全啟式安全閥、微啟式安全閥、全封閉式安全閥、半封閉式安全閥、敞開式安全閥、先導(dǎo)式安全閥。[8]本設(shè)計選用彈簧全啟封閉式安全閥。安全閥可根據(jù)不同的驅(qū)動方式分為直接和先導(dǎo)式。為了防范一旦儲罐周圍引發(fā)火災(zāi)或者由于一些失誤的運作從而令儲罐內(nèi)的壓力瞬間變大，應(yīng)在氣相部分設(shè)置一個以上的異常時用安全閥，以便及時排除部分氣相物料，自動的將內(nèi)壓回復(fù)到設(shè)計壓力以下。安全閥的泄放量：對無絕緣材料保溫層的液化氣體球罐的安全泄放量：—壓力容器安全泄放量，；—在泄放壓力下液化氣體的汽化潛熱，；—壓力容器表面積折減系數(shù)，本設(shè)計為地上儲罐，系數(shù)取1；—儲罐受熱面積。本設(shè)計安全閥的泄放量為56658.11。第三章罐區(qū)平面設(shè)計3.1儲罐區(qū)的方位布置3.1.1儲罐區(qū)風(fēng)向儲罐內(nèi)裝的液氨是有毒液體且有火災(zāi)爆炸的危險，宜布置在人員集中場所及明火或散發(fā)火地點的全年最小頻率風(fēng)的上風(fēng)側(cè)。當(dāng)?shù)爻Ｄ曛鲗?dǎo)風(fēng)為東南風(fēng)，則全年最小頻率風(fēng)為西北風(fēng)。所以本設(shè)計罐區(qū)位于西北風(fēng)的上風(fēng)側(cè)。3.1.2儲罐區(qū)布置根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定，本設(shè)計中采用四個球罐單排布置，兩個相鄰液氨儲罐的最小防火間距應(yīng)為0.5D=0.5×15700=7850mm，取整到7900mm。[8]3.2罐區(qū)與廠區(qū)周邊建構(gòu)筑物安全距離依據(jù)規(guī)范，液氨的火災(zāi)危險性為乙類，且依據(jù)4.3.7液氨儲罐與建筑物、儲罐、堆場等的防火間距可按下表相應(yīng)減少25%。[8]3.2.1辦公用房長15m，寬7m，距離儲罐55m，設(shè)在工廠大門附近，耐火等級選擇為二級。3.2.2門衛(wèi)長6m，寬6m，緊挨工廠大門，其耐火等級為二級。3.2.3發(fā)配電間長9m，寬6m，距離儲罐35m，耐火等級選擇為一級。3.2.4壓縮機房長6m，寬7m，距離儲罐20m，其耐火等級為二級。3.2.5消防泵房長10m，寬6m，距離儲罐40m，耐火等級為二級。3.2.6事故存液池長40m，寬25m，深2m，距儲罐外壁30m，耐火等級為一級。[12]小結(jié)：為減少液氨儲罐區(qū)與周邊廠房、道路、泵站、室外變電站之間由于發(fā)生火災(zāi)泄漏事故時產(chǎn)生的相互影響，降低損害程度，應(yīng)該合理設(shè)置儲罐區(qū)與建筑物的安全距離?，F(xiàn)將儲罐區(qū)安全距離設(shè)計匯總?cè)缦卤硭?。[8]儲罐區(qū)與周圍建筑物距離匯總表周圍建筑物消防泵房辦公樓發(fā)配電間門衛(wèi)事故存液池壓縮機房間距/m4055356030203.3消防道路的布置根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》第4.3.5條，罐區(qū)內(nèi)，任何儲罐的中心距至少兩條消防車道的距離不應(yīng)大于120m。當(dāng)不能滿足此要求時，任何儲罐中心與最近的消防車道之間的距離不應(yīng)大于80m，且最近消防車道的路面寬度不應(yīng)小于9m。根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》表4.2.9規(guī)定：表3-6甲、乙、丙類液體儲罐與鐵路、道路的防火間距(m)名稱廠外鐵路線（中心線）廠內(nèi)鐵路線（中心線）廠外道路（路邊）廠內(nèi)道路路邊主要次要甲、乙類液體儲罐35.025.020.015.010.0丙類液體儲罐30.020.015.010.05.0本設(shè)計防火堤外鋪設(shè)7.0m寬的綠化帶，因此儲罐外壁距消防車道距離為7.5+7.0+0.5=15m。消防車道路面寬度取值為10m，路面內(nèi)緣轉(zhuǎn)彎半徑取12m，儲罐罐壁距消防車道15m。3.4防火堤的設(shè)計防火堤是用于常壓液體儲蓄組，在油罐和其他液態(tài)危險品儲罐發(fā)生泄漏事故時，防止液體外流和火災(zāi)蔓延的構(gòu)筑物。防火堤亦稱圍堰，通過低溫，使氣態(tài)變成液態(tài)物質(zhì)的儲罐組在發(fā)生泄漏時，防止冷凍液體驟變成氣體前外流，能有效防止火勢蔓延。通常用于常壓條件下。[9]3.4.1防火堤的布置根據(jù)規(guī)范，罐組應(yīng)設(shè)防火堤。（一）防火堤設(shè)置要求

由《儲罐區(qū)防火堤設(shè)計規(guī)范》第3.3.1條可知:

全壓力式、半冷凍式儲罐組內(nèi)罐體發(fā)生事故以后，液體卸壓后變?yōu)橄鲁翚猓谝欢ǜ叨确秶鷥?nèi)對其進行防護，因此規(guī)定防護墻高度宜為0.6m、隔墻高度宜為0.3m。[9]

由《儲罐區(qū)防火堤設(shè)計規(guī)范》第4.2.7條鋼筋混凝土防火堤的構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定：

(1)堤身及基礎(chǔ)底板的厚度應(yīng)由強度及穩(wěn)定性計算確定且不應(yīng)小于200mm；

(2)受力鋼筋應(yīng)由強度計算確定并滿足下列要求：

①鋼筋混凝土防火堤應(yīng)雙向雙面配筋；豎向鋼筋直徑不宜小于12mm，水平鋼筋直徑不宜小于10mm；鋼筋間距不宜大于200mm；

②豎向鋼筋的保護層厚度不應(yīng)小于30mm；基礎(chǔ)底板受力鋼筋的保護層厚度當(dāng)有墊層時不應(yīng)小于40mm，無墊層時不應(yīng)小于70mm。[9]

（二）防火堤高度

設(shè)防火堤高度為H，罐組內(nèi)單罐最大容積為V，防火堤內(nèi)的面積為(長94.5m、寬23.7m，防火堤到儲罐間距4m)A0，其有效面積為A1，貯罐占地面積為A2。忽略隔墻、支座、防護墻的體積，則：

A1=A0-A2=2239.65-773.9786=1465.6714m2

H=V/A1=2000/1465.6714=1.36m

根據(jù)規(guī)定，防火堤防火堤的實際高度（H）應(yīng)比計算高度（Hj）高出0.2m。因此，本設(shè)計防火堤高度取1.6m，防火堤寬度選擇0.5m。[10]3.4.2防火堤的選型根據(jù)《儲罐區(qū)防火堤設(shè)計規(guī)范》第4.1條選型的要求：（1）防火堤、防護墻的設(shè)計，應(yīng)在滿足各項技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，因地制宜；（2）防火堤的選型應(yīng)符合下列規(guī)定：“鋼筋混凝土防火堤，一般地區(qū)均可采用。在用地緊張地區(qū)、大型油罐區(qū)及儲存大宗化學(xué)品的罐區(qū)可優(yōu)先選用?！保?）防火堤(土堤除外)應(yīng)采取在堤內(nèi)側(cè)培土或噴涂隔熱防火涂料等保護措施。因此本設(shè)計優(yōu)先選用鋼筋混凝土防火堤，且在堤內(nèi)側(cè)噴涂隔熱防火涂料。[9]3.4.3防火堤基礎(chǔ)及其保護措施=1\*GB2⑴防火堤基礎(chǔ)設(shè)計：根據(jù)規(guī)定，防火堤基礎(chǔ)埋深不宜小于0.5m，地面以下0.5m深度范圍內(nèi)的地基土的壓實系數(shù)不應(yīng)小于0.95。=2\*GB2⑵防火堤保護措施：根據(jù)規(guī)定要求，在堤內(nèi)側(cè)噴涂隔熱防火涂料。一，防火涂層的抗壓強度不應(yīng)低于1.5MPa，與混凝土的粘結(jié)強度不應(yīng)小于0.15MPa，耐火極限不應(yīng)小于2h，凍融實驗15次強度無變化。二，防火涂層應(yīng)乃雨水沖刷并能適應(yīng)潮濕工作環(huán)境。[10]3.4.4防火堤及其內(nèi)部的其他安全布置=1\*GB2⑴根據(jù)規(guī)定，防火堤內(nèi)的地面坡度宜為5%。=2\*GB2⑵考慮在南京（年降雨量大于200mm且雨水24小時內(nèi)難滲完）地區(qū)，防火堤內(nèi)應(yīng)設(shè)置集水設(shè)施。連接集水設(shè)施的雨水排放管道應(yīng)從防火堤內(nèi)設(shè)計地面以下通出堤外，并應(yīng)設(shè)置安全可靠的排水裝置。=3\*GB2⑶在防火堤上應(yīng)設(shè)置不少于兩處越堤人行踏步或坡道，并設(shè)置在不同方位上。防火堤高度大于等于1.5m時，應(yīng)在兩個踏步或坡道之間增設(shè)踏步或逃逸爬梯。=4\*GB2⑷儲罐組內(nèi)的隔堤、隔墻的設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定：全壓力式儲罐組總?cè)莘e大于8000m3時應(yīng)設(shè)隔墻，隔墻內(nèi)各儲罐容積之和不應(yīng)大于8000m3，當(dāng)單罐容量大于或等于5000m3時應(yīng)每罐一隔。本設(shè)計不設(shè)置隔堤。[10]第四章消防系統(tǒng)4.1液氨的火災(zāi)危險性分類氨氣在空氣中的爆炸極限是15.7%~27.4%，屬于乙類可燃?xì)怏w，同時液氨屬于28℃≤閃點≤45℃的乙A類可燃液體。4.2液氨罐區(qū)消防系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定，本設(shè)計將采用固定式水噴霧和移動式消防冷卻水系統(tǒng)。[8]4.2.1移動式消防用水量由于單個儲罐容積為2000m3，根據(jù)規(guī)定移動式消防用水量不小于80L/s，所以本設(shè)計移動式消防用水量采用90L/s。4.2.2固定式消防冷卻用水量根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》GB50160—2008，全壓力式及半冷凍式液化烴儲罐固定式消防冷卻水系統(tǒng)的用水量計算應(yīng)符合下列規(guī)定：[8]（1）著火罐冷卻水供給強度不應(yīng)小于9L/（min·m2）；（2）距著火罐罐壁1.5倍著火罐直徑范圍內(nèi)的鄰近罐冷卻水供給強度不應(yīng)小于9L/（min·m2）；（3）著火罐冷卻面積應(yīng)按其罐體表面積計算；鄰近罐冷卻面積應(yīng)按其半個罐體表面積計算；（4）距著火罐罐壁1.5倍著火罐直徑范圍的鄰罐超過3個時，冷卻水量可按3個罐的用水量計算。本設(shè)計中距著火罐罐壁1.5倍著火罐直徑范圍內(nèi)的臨近罐取最大有2個。因此固定式消防冷卻用水量：Q1=q著火×A著火＋q相鄰×A相鄰＝10×773.98＋10×773.98＝15479.6L/min＝258L/s式中：Q1—固定式消防冷卻用水量；q著火—著火罐冷卻水的供給強度，本設(shè)計取10L/min·m2；q相鄰—相鄰罐冷卻水的供給強度，本設(shè)計取10L/min·m2；A著火—著火罐表面積，773.98m2；A相鄰—相鄰罐表面積，773.98m2。4.2.3總消防冷卻用水量液氨罐區(qū)火災(zāi)延續(xù)時間按6h計，所以總消防冷卻用水量為移動式消防用水量和固定式消防冷卻用水量之和。[11]總消防冷卻用水量：（258＋90）×60×60×6＝7514800L4.3消火栓的布置4.3.1消火栓布置要求根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》第8.5.5條，消火栓的設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定：1.宜選用地上式消火栓；2.宜沿道路敷設(shè)；3.距路面邊不宜大于5m；距建筑物外墻不宜小于5m；4.地上式消火栓的大口徑出水口應(yīng)面向道路。當(dāng)其設(shè)置場所有可能受到車輛沖撞時，應(yīng)在其周圍設(shè)置防護設(shè)施；5.應(yīng)有明顯標(biāo)志。6.罐區(qū)及工藝裝置區(qū)的消火栓應(yīng)在其四周道路邊設(shè)置，消火栓的間距不宜超過60m。4.3.2消火栓的選型消火栓根據(jù)其設(shè)置方式分為地上式和地下式，本設(shè)計中選擇地上式消火栓，且型號為SS100-1.6，具體參數(shù)見下表。地上式消火栓主要參數(shù)：型號進水口直徑（mm）出水口直徑（mm）公稱壓力（Mpa）SS100-1.6100100×65×651.6SS150-1.6150150×65×6消火栓保護半徑與最大布置間距1.消火栓的保護半徑根據(jù)要求，本設(shè)計消火栓的保護半徑選擇100m。2.室外消火栓的布置間距由規(guī)范可知，罐區(qū)及工藝裝置區(qū)的消火栓應(yīng)在其四周道路邊設(shè)置，消火栓的間距不宜超過60m。因此本設(shè)計消火栓的布置間距為60m。4.2.5消火栓的數(shù)量設(shè)計中消火栓應(yīng)布置在罐區(qū)的道路邊，由于防火堤區(qū)的長為94.5m、寬為23.7m，所以罐區(qū)周圍需要2個消火栓。[13]4.2.6消火栓的用水量液化烴罐區(qū)的消防用水持續(xù)時間按6h計算，又根據(jù)要求選擇消火栓的出水量為30L/s，則儲罐區(qū)消火栓的用水量為：30×60×60×6×2=1296000L4.4滅火器設(shè)置4.4.1滅火器的數(shù)量罐組宜按防火堤內(nèi)面積每400㎡配置一個手提式滅火器，但每個儲罐配置的數(shù)量不宜超過三個。[14]因此，本設(shè)計的液氨儲罐區(qū)防火堤內(nèi)滅火器數(shù)量為：94.5×23.7÷400=5.5991個，取整為6個。4.4.2滅火器的選型及布置根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》，生產(chǎn)區(qū)內(nèi)設(shè)置的單個滅火器的規(guī)格應(yīng)按下表選用：滅火器的規(guī)格滅火器類型干粉型泡沫型二氧化碳手提式推車式手提式推車式手提式推車式滅火器充裝量容量（L）——960——重量（kg）6或820或50——5或730因此，本設(shè)計選擇8Kg的手提式干粉滅火器，型號為MF/ABC8，并按每兩個儲罐之間兩個滅火器布置。4.5罐區(qū)報警系統(tǒng)為保障企業(yè)的生產(chǎn)安全和人身安全，檢測泄漏的有毒氣體的濃度并及時報警以預(yù)防火災(zāi)、爆炸和人身事故的發(fā)生，根據(jù)《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范》（GB50493-2009）規(guī)范，對液氨罐區(qū)進行有毒氣體報警儀設(shè)計和布置。[15]4.5.1報警儀的選型報警儀由探測器和報警器兩部分組成。4.5.2探測器的選型根據(jù)《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范》，對于液氨罐區(qū)本設(shè)計選用有毒氣體探測器，且采用固定式探測器。氨氣宜選用電化學(xué)型或半導(dǎo)體型探測器。，常用檢測器的采樣方式，應(yīng)根據(jù)使用場所確定。有毒氣體的檢測應(yīng)采用擴散式檢測器。綜上，本設(shè)計采用固定式、擴散式半導(dǎo)體型探測器。[15]4.5.3探測器的布置由于氨氣密度比空氣低，且當(dāng)?shù)爻Ｄ觑L(fēng)向為東南風(fēng)，所以根據(jù)《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范》，本設(shè)計選用探測器布置在液氨儲罐的東南方中上部距離儲罐罐頂1.5m位置，且每個罐布置一個探測器。[15]4.5.4報警器的選型有毒氣體檢測系統(tǒng)應(yīng)采用兩級報警，本設(shè)計報警器選用兩級報警，操作室報警器選用聲光報警、現(xiàn)場報警器選用音響器。氨氣的報警設(shè)定值應(yīng)不超過最高允許濃度，氨氣在空氣中的最高允許濃度為30mg/m3，合39.53ppm。本設(shè)計采用一級報警（高限）設(shè)定值為39ppm；二級報警（高限）設(shè)定值為10ppm。根據(jù)規(guī)定，報警系統(tǒng)應(yīng)采用不間斷電源（UPS）供電；本設(shè)計采用不間斷電源（UPS）供電。4.5.5報警器的布置本設(shè)計指示報警器安裝在中心控制室，現(xiàn)場報警器就近安裝在探測器所在的區(qū)域。4.6事故存液池容量事故存液池設(shè)置要求：（1）設(shè)有事故存液池的罐組四周，應(yīng)設(shè)導(dǎo)液溝，使溢漏液體能順利地流出罐組并自流入存液池內(nèi)；（2）事故存液池距儲罐不應(yīng)小于30m；（3）事故存液池和導(dǎo)液溝距明火地點不應(yīng)小于30m；（4）事故存液池應(yīng)有排水措施；（5）對于固定頂罐，事故存液池的容積不應(yīng)小于罐組內(nèi)一個最大儲罐的容積。本設(shè)計中事故存液池容積為2000m3。第五章罐區(qū)危險特性分析5.1危險特性分析液氨，無色透明流動液體，有特殊的刺激氣味（臭），易溶于水、乙醇、乙醚。能溶解堿金屬和堿土金屬、硝酸及亞硝酸鹽、碘化物。與空氣能形成爆炸混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氟、氯等接觸會發(fā)生強烈的化學(xué)反應(yīng)。氨氣具有高毒性，對皮膚、粘膜等具有強烈的腐蝕性，也可產(chǎn)生凍傷，高濃度還可引起嚴(yán)重咳嗽、窒息。急性毒性：LD50350mg/kg（大鼠經(jīng)口），LC501390mg/m3，4小時（大鼠經(jīng)口）[16]5.2重大危險性辨識根據(jù)《重大危險源辨識標(biāo)準(zhǔn)》，液氨的危險臨界量是50噸，本罐區(qū)液氨儲量是8000m3，質(zhì)量為4.8224噸。[17]重大危險源辨識公式：帶入數(shù)值：所以本罐區(qū)構(gòu)不成重大危險源。5.3罐區(qū)危險有害因素辨識液氨儲罐為液化氣體儲罐，屬于壓力容器，在日常生產(chǎn)中可能發(fā)生高空墜落、火災(zāi)、爆炸和中毒事故，而爆炸又分為物理爆炸和化學(xué)爆炸。[18]5.3.1高空墜落危險有害因素分析本設(shè)計中儲罐高度大于15m，根據(jù)高空墜落的定義，指在高處作業(yè)中發(fā)生墜落的事故，而凡在墜落高度基準(zhǔn)面2m以上（含2m）高處進行的作業(yè)就是高處作業(yè)。所以在儲罐日常檢修、維護和測量時均有可能發(fā)生高空墜落。引起高空墜落的主要原因：（1）違規(guī)操作：未正確使用或未使用高處作業(yè)防護用品；未經(jīng)上級批準(zhǔn)對拆改儲罐防護措施；作業(yè)區(qū)域有污水、油污、障礙物；雨、雪、大霧天氣和風(fēng)力在5級以上時進行作業(yè)；（2）防護缺失：儲罐頂部防護欄老化、破損；企業(yè)未按有關(guān)規(guī)定搭建防護欄、防護網(wǎng)。[23]5.3.2物理爆炸危險有害因素分析物理爆炸主要是由爆炸產(chǎn)生的沖擊波和爆炸碎片對人和財產(chǎn)造成傷害和損失。引起物理爆炸的主要原因：安全閥、壓力表等安全附件不齊或未按時檢修失靈造成儲罐超壓爆炸；儲罐壁材料強度不達(dá)標(biāo)在生產(chǎn)中發(fā)生嚴(yán)重形變導(dǎo)致爆炸；內(nèi)外介質(zhì)腐蝕造成儲罐壁變??；液氨引起的應(yīng)力腐蝕；儲罐在充裝液氨時未進行嚴(yán)格控制導(dǎo)致超過最大充裝量。5.3.3火災(zāi)、化學(xué)爆炸危險有害因素辨識氨氣與空氣混合的爆炸極限是15.7%~27.4%，液氨儲罐一旦泄漏在空氣中形成氨氣與空氣混合物達(dá)到爆炸極限時，再遇明火等火源，就會引起火災(zāi)和化學(xué)爆炸事故，如周圍有其他可燃物還會加劇燃燒。[24]引起儲罐泄漏的原因：作業(yè)人員違反操作流程，在充裝時連接進料管密封不嚴(yán)導(dǎo)致氨氣泄漏；罐體、設(shè)備、管道、閥門、法蘭等質(zhì)量不過關(guān)是導(dǎo)致液氨泄漏的直接原因；在裝卸車時車輛突然移動；由于罐區(qū)位于南京，夏季溫度較高時，未及時采取噴淋措施降低罐內(nèi)溫度導(dǎo)致儲罐壓力過高，造成罐體破裂。罐區(qū)周圍可能存在的火源：作業(yè)人員未遵守規(guī)定在罐區(qū)內(nèi)吸煙，焊接產(chǎn)生的火花；電氣設(shè)備不符合要求，配電室距離罐區(qū)過近；罐區(qū)內(nèi)照明裝置的短路、燈具的破裂；進入罐區(qū)的作業(yè)人員、車輛等未按規(guī)定進行除靜電操作。5.3.4中毒危險有害因素辨識氨氣有明顯的刺激性氣味，當(dāng)濃度過高會引起嚴(yán)重咳嗽、肺水腫，嚴(yán)重可導(dǎo)致窒息，屬于高毒化學(xué)品。此外，長期吸入低濃度的蒸氣也可導(dǎo)致慢性中毒。[18]另外，如果氨氣泄漏到空氣中，且室外環(huán)境溫度過高，有可能發(fā)生氨氣的催化氧化反應(yīng)：4NH3+5O2=4NO+6H2ONO+O2=NO23NO2+H2O=2HNO3+NO經(jīng)加和：NH3+2O2=HNO3+H2O由方程式可以看出最終會得到產(chǎn)物硝酸，而硝酸易溶于水，在空氣中形成硝酸煙霧可使人產(chǎn)生急性中毒。5.4罐區(qū)危險性分析（道化學(xué)分析）本設(shè)計采用美國DOW（道）化學(xué)公司火災(zāi)爆炸指數(shù)評價方法對液氨罐區(qū)進行火災(zāi)危險性分析。5.4.1評價程序和計算公式根據(jù)表格確定物質(zhì)系數(shù)MF；計算一般工藝系數(shù)F1和特殊工藝系數(shù)F2（分別等于基本系數(shù)1.00與各項修正系數(shù)之和）；單元工藝危險系數(shù)F3＝F1×F2；火災(zāi)爆炸指數(shù)F&EI＝F3×MF； 暴露區(qū)域內(nèi)基本最大可能損失（BaseMPPD）：①暴露區(qū)域半徑R＝F&EI×0.267。②暴露區(qū)域面積S＝π·R2。③由F3、MF值用圖表查出單元危害系數(shù)。④暴露區(qū)域內(nèi)財產(chǎn)損失A。A＝原投資×0.82×物價系數(shù)（萬元）⑤基本最大可能財產(chǎn)損失（基本MPPD），基本MPPD＝A×DF。實際最大可能財產(chǎn)損失（ActualMPPD）；①安全補償措施系數(shù)C。C＝C1×C2×C3式中：C1—工藝控制措施補償系數(shù)；C2—物質(zhì)隔離措施補償系數(shù)；C3—防火措施補償系數(shù)。②實際最大可能財產(chǎn)損失。實際MPPD＝基本MPPD×C最大可能工作日損失MPDO。將最大可能財產(chǎn)損失MPPD代入評估方法提供的圖表中，就可以得出最大可能工作日損失MPDO。5.4.2火災(zāi)爆炸指數(shù)的計算一般工藝危險危險系數(shù)采用危險系數(shù)選取原因基本系數(shù)1.001.00物料處理與運輸0.20~1.050.85對NF＝3或NF=4的易燃液體或氣體，系數(shù)取0．85通道0.20~0.350.20排放和泄漏控制0.20~0.500.50設(shè)有堤防已防止泄漏液流到其他區(qū)域，但堤防內(nèi)所有設(shè)備露天放置時，系數(shù)取0.50一般工藝危險系數(shù)（F1）2.55一般工藝危險系數(shù)（F1）的計算（見表1）表1特殊工藝危險系數(shù)（F2）的計算（見表2）特殊工藝危險危險系數(shù)采用危險系數(shù)選取原因基本系數(shù)1.001.00毒性物質(zhì)0.20~0.800.20毒性物質(zhì)的危險系數(shù)為0.2NH儲存中的液體及氣體0.50計算的總能量為9.9×109Btu，查表得到系數(shù)腐蝕與磨損0.10~0.750.10腐蝕速率小于0.127mm/a時取0.10泄漏0.10~1.500.10壓縮密封處可能出現(xiàn)輕微泄漏時，系數(shù)為0.10特殊工藝危險系數(shù)（F2）1.90表2工藝單元危險系數(shù)（F3）的計算F3＝F1×F2＝2.55×1.90＝4.8455.4.3物質(zhì)系數(shù)（MF）的計算物質(zhì)系數(shù)是計算火災(zāi)爆炸指數(shù)的一個基本數(shù)據(jù)，表示在火災(zāi)爆炸事故中所釋放能量大小的特征。按物質(zhì)系數(shù)查表得MF＝21。5.4.4火災(zāi)爆炸指數(shù)F&EI的計算F&EI＝F3×MF＝4.845×21＝101.745F&EI值與危險程度的關(guān)系，見表3.表3F&EI值危險等級1—60最輕61—96較輕97—127中等128—158很大＞159非常大儲罐的F&EI值達(dá)到101.745，火災(zāi)爆炸危險等級屬于中等。5.4.5最大可能財產(chǎn)損失計算破壞暴露區(qū)域半徑R＝101.745×0.267＝27.17（m）暴露區(qū)域面積S＝3.14×27.17×27.17＝2318（m2）暴露區(qū)域內(nèi)設(shè)備、建筑等原投資為500萬元，物價系數(shù)取值為1A＝500×0.82×1＝410（萬元）單元危險系數(shù)DF的計算查表得DF＝0.72 安全措施補償系數(shù)C①工藝措施安全補償系數(shù)（C1），見表4表4項目補償系數(shù)范圍采用補償系數(shù)選取原因應(yīng)急電源0.980.98配備了應(yīng)急電源，系數(shù)取0.98冷卻0.97~0.990.97有備用設(shè)備，冷卻能力為正常需要的1.5倍，且至少維持10min，系數(shù)為0.97操作規(guī)范0.91~0.990.91具備列舉操作規(guī)范，系數(shù)取0.91化學(xué)活潑性物質(zhì)檢查0.91~0.980.98需要時進行檢查，系數(shù)取0.98其他工藝危險分析0.91~0.980.94進行危險和可操作性研究，系數(shù)取0.94C1＝0.98×0.97×0.91×0.98×0.94＝0.80②物質(zhì)隔離安全補償系數(shù)（C2），見表5表5項目補償系數(shù)范圍采用補償系數(shù)選取原因有遠(yuǎn)距離控制閥0.96-0.980.96有遠(yuǎn)距離控制閥,系數(shù)取0.98排放系統(tǒng)0.91-0.970.95排放裝置能處理中等數(shù)量的系統(tǒng)物料時,系數(shù)取0.95C2=0.97×0.95=0.931③防火設(shè)施安全補償系數(shù)(C1),見表6表6項目補償系數(shù)范圍采用補償系數(shù)選取原因泄漏檢測裝置0.94~0.980.98安裝了有毒氣體檢測，但只能報警和確定為險范圍，系數(shù)取0.98消防水供應(yīng)系統(tǒng)0.94~0.970.94消防水壓力大于690kPa，系數(shù)取0.94灑水滅火系統(tǒng)0.74~0.970.97灑水滅火系統(tǒng)補償系數(shù)為0.97手提式滅火器材0.93~0.980.98配備了與火災(zāi)危險相應(yīng)的手提式滅火器，系數(shù)取0.98電纜防護0.94~0.980.98采用金屬罩，罩上涂漆，系數(shù)取0.98C3＝0.98×0.94×0.97×0.98×0.98＝0.85安全補償措施系數(shù)：C＝C1×C2×C3＝0.80×0.931×0.85＝0.63F&EI＝101.745×0.63＝645.4.6基本MPPD和實際MPPD的計算基本MPPD＝410×0.72＝295（萬元）實際MPPD＝295×0.63＝186（萬元）5.4.7結(jié)論應(yīng)用美國道化學(xué)公司的火災(zāi)爆炸危險指數(shù)評價方法,從一般工藝危險性,特殊工藝危險性和安全補償措施等方面對選取單元進行安全分析與評價。分析認(rèn)為如果儲罐發(fā)生危險，導(dǎo)致的后果和損失都是很嚴(yán)重的，只有盡可能的完善防火防爆措施才能降低危險發(fā)生的可能性。[19]第六章防火防爆安全對策措施氨氣屬于乙類可燃?xì)怏w，液氨屬于乙A類可燃液體。6.1防止可燃可爆系統(tǒng)的形成為防止氨氣與空氣混合形成危險狀態(tài)，在生產(chǎn)過程中，首先，應(yīng)加強對液氨罐區(qū)的管理和控制，其次是防止泄漏的氨氣與空氣混合。（1）取代或控制用量在工藝上可行的條件下，在生產(chǎn)過程中不用或少用可燃可爆物質(zhì)等。（2）加強密閉，應(yīng)設(shè)法使儲罐盡可能密閉操作。為保證設(shè)備的密閉性，對處理液氨的設(shè)備及管路系統(tǒng)應(yīng)盡量少用法蘭連接，但要保證安裝檢修方便；輸送液氨的管道應(yīng)采用無縫鋼管；在投產(chǎn)前和定期檢修后應(yīng)檢查密閉性和耐壓程度；所有壓縮機、液泵、導(dǎo)管、閥門、法蘭接頭等容易漏氣部位應(yīng)經(jīng)常檢查；填料如有損壞應(yīng)立即調(diào)換以防泄漏；儲存溫度和壓力必須嚴(yán)格控制，不允許超溫、超壓運行。應(yīng)定期清洗傳動裝置，及時更換潤滑劑，以免傳動部分因摩擦發(fā)熱而導(dǎo)致燃燒爆炸。[22]6.2消除、控制引燃能源為預(yù)防火災(zāi)及爆炸，對點火源進行控制是一個重要措施。引起火災(zāi)爆炸事故的點火源主要有明火、高溫?zé)岜砻?、摩擦和撞擊、絕熱壓縮、化學(xué)反應(yīng)熱、電氣火花、靜電火花、雷擊和光熱射線等。在液氨罐區(qū)，對這些點火源都應(yīng)引起充分的注意，并采取嚴(yán)格的控制措施：（1）在儲罐區(qū)必須進行明火作業(yè)時應(yīng)按動火制度進行。汽車、拖拉機、柴油機等在未采取防火措施時不得進入罐區(qū)。設(shè)立固定動火區(qū)應(yīng)符合有關(guān)防火規(guī)范的防火間距要求；在生產(chǎn)裝置正常充裝、放空時氨氣應(yīng)不致擴散到到動火區(qū)；區(qū)內(nèi)備有足夠的滅火器具，有關(guān)動火審批、動火分析等要求，必須按有關(guān)規(guī)范規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行，采取預(yù)防措施，并加強監(jiān)督檢查，以確保安全作業(yè)。（2）摩擦與撞擊摩擦與撞擊往往成為引起火災(zāi)爆炸事故的原因。在儲罐區(qū)應(yīng)采取防止火花生成的措施：①機器上的軸承等轉(zhuǎn)動部件，應(yīng)保證有良好的潤滑，要及時加油并經(jīng)常清除附著的可燃污垢。②錘子、扳手等工具應(yīng)防爆③輸送液氨的管道應(yīng)定期進行耐壓試驗，防止破裂或接口松脫泄漏引起火災(zāi)爆炸事故。④凡是撞擊或摩擦的兩部分都應(yīng)采用不同的金屬(如銅與鋼)制成。⑤罐區(qū)內(nèi)作業(yè)時，禁止穿帶鐵釘?shù)男?。根?jù)整體防爆的要求，按危險區(qū)域等級和爆炸性混合物的類別、級別、組別配備相應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的防爆等級的電氣設(shè)備，并按國家規(guī)定的要求施工、安裝、維護和檢修。6.3有效監(jiān)控在氨氣可能泄漏的區(qū)域設(shè)置探測報警儀，這是預(yù)防火災(zāi)爆炸事故的重要措施。當(dāng)氨氣一旦發(fā)生泄漏而操作人員尚未發(fā)現(xiàn)時，探測報警儀可在設(shè)定的安全濃度范圍內(nèi)發(fā)生警報，便于及時處理泄漏點，從而避免發(fā)生重大事故的發(fā)生。6.4消防設(shè)施在進行工廠設(shè)計時，必須同時進行消防設(shè)計。根據(jù)工廠罐區(qū)的規(guī)模、火災(zāi)危險性，設(shè)置相應(yīng)的滅火設(shè)施。[20]（1）在考慮消防用水時，首先應(yīng)確定工廠在同一時間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù)一次滅火用水量應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)裝置區(qū)、輔助設(shè)施區(qū)的火災(zāi)危險性、規(guī)模、占地面積、生產(chǎn)工藝的成熟性以及所采用的防火設(shè)施等情況，綜合考慮確定（2）消防給水設(shè)施①消防水池或天然水源，可作為消防供水源。當(dāng)利用此類水源時，應(yīng)有可靠的吸水設(shè)施，并保證枯水時最低消防用水量，消防水池不得被易燃可燃液體污染。②消防給水管道，是保證消防用水的給水管道，可與生活、生產(chǎn)用水的水道合并，低壓消防給水系統(tǒng)不宜與循環(huán)冷卻水系統(tǒng)合并，但可作備用水源。③消防給水管網(wǎng)應(yīng)采用環(huán)狀布置，其輸水干管不應(yīng)少于兩條，目的在于當(dāng)其中一條發(fā)生事故時仍能保證供水。④室外消火栓應(yīng)沿道路設(shè)置，便于消防車吸水，設(shè)置數(shù)量由消火栓的保護半徑和室外消防用水量確定。滅火器應(yīng)根據(jù)罐區(qū)的火災(zāi)危險性、占地面積及有無其他消防設(shè)施等情況綜合全面考慮滅火器類型的選擇。6.5應(yīng)急處治方案：（1）發(fā)現(xiàn)事件第一人：①迅速向班組長報告。②在確保自身和他人安全的情況下，采取措施控制事態(tài)。（2）當(dāng)班班長：①立即成為現(xiàn)場指揮員，啟動應(yīng)急響應(yīng)程序。②立即組織向調(diào)度室報警③向部門負(fù)責(zé)人、應(yīng)急指揮部報告。④組織本班應(yīng)急響應(yīng)人員進行應(yīng)急處理。（3）當(dāng)班崗位人員：①發(fā)生物料大量泄漏事故時，立即啟動本崗位應(yīng)急操作程序，對泄漏設(shè)備、管道內(nèi)物料進行停泵等處置。②對火災(zāi)、爆炸事故，選用相應(yīng)的滅火器材，迅速控制火勢和撲滅火災(zāi)。③對具有火災(zāi)性質(zhì)的危險點進行監(jiān)控和保護，防止事故擴大及二次事故。④負(fù)責(zé)搶修設(shè)備，切斷電源，防止事故擴大，降低事故損失。（4）事故救援小組：負(fù)責(zé)報警、初起警戒、通信聯(lián)絡(luò)、應(yīng)急物資的準(zhǔn)備、人員搶救工作。[21]第七章結(jié)論本次設(shè)計全面系統(tǒng)地運用本專業(yè)所學(xué)知識,通過查閱設(shè)計規(guī)范、安全法規(guī)和其他文獻資料,完成了對4×2000m3液氨罐區(qū)的安全設(shè)計及風(fēng)險評估,具體完成的內(nèi)容如下:1、根據(jù)液氨的性質(zhì),確定相關(guān)設(shè)計參數(shù),對其儲罐的選材、安全附件進行設(shè)計；2、根據(jù)相關(guān)規(guī)范,確定防火間距,對儲罐區(qū)和公共設(shè)施展開總平面布置,繪制總平面布置圖；3、確定儲罐的滅火系統(tǒng),完成其消防用水量計算；4、通過對儲罐區(qū)危險源的辨識,確定是否為重大危險源，并用道化學(xué)方法對儲罐區(qū)進行風(fēng)險評估；5、根據(jù)罐區(qū)可能發(fā)生的事故,完成防火防爆安全對策措施、安全管理制度和應(yīng)急預(yù)案。本次畢業(yè)設(shè)計應(yīng)用了罐區(qū)安全設(shè)計的基本內(nèi)容、步驟和方法,但由于時間和資料的不足,部分內(nèi)容還可以有待深分析。參考文獻[1]丁曉曄，蔣軍成，黃琴.液氨儲罐事故性泄漏擴散過程模擬分析[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2007,3(3).7-11.[2]張洪江.大型氨站液氨儲存工藝的選擇和優(yōu)化[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊)，2017(5).143-144.[3]楊金富，吳如慶，湯曉英.CF2-62鋼制無水液氨球罐的應(yīng)力腐蝕[J].壓力容器，1999(6).5-8.[4]GB17261-2011-T.鋼制球形儲罐形式與基本參數(shù)[S].[5]HG/T20581-2011.鋼制化工容器材料選用規(guī)定[S].[6]徐英，楊一凡等．球罐和大型儲罐[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.[7]GB50016-2014.建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].[8]GB50160-2008.石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范[S].[9]GB50351-2014.儲罐區(qū)防火堤設(shè)計規(guī)范[S].[10]SH3125-2001.石油化工防火堤設(shè)計規(guī)范[S].[11]HYPERLINK"/kns/popup/knetsearchNew.aspx?sdb=CJFQ&sfield=%e4%bd%9c%e8%80%8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