液化石油氣球罐區(qū)的安全設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目6ⅹ1000m3液化石油氣球罐區(qū)安全設(shè)計(jì)學(xué)院城建學(xué)院專業(yè)安全工程班級(jí)安全1003起訖日期2013.6.27——2012.7.10指導(dǎo)教師鮑靜姓名張凱奇學(xué)號(hào)1905100329目錄TOC\o"1-3"\h\u1液化石油氣球罐設(shè)計(jì)[1][2][3][4][5][6][7][8] 11.1液化石油氣儲(chǔ)存方式及比較 11.2液化石油氣儲(chǔ)存的工藝條件 21.3液化石油氣球罐罐體的基本設(shè)計(jì) 31.3.1罐體材料的選擇 31.3.2球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 51.3.3球罐的強(qiáng)度設(shè)計(jì) 101.3.4球罐的支座結(jié)構(gòu) 121.3.5球罐加工工藝要求 121.4球罐的附件 131.4.1人孔和開孔 131.4.2梯子和平臺(tái) 141.4.3液位計(jì) 141.4.4壓力表 151.4.5溫度計(jì) 151.5安全附件及水噴淋裝置 151.5.1安全閥 151.5.2水噴淋裝置 172總平面布置及罐區(qū)安全設(shè)計(jì) 222.1功能分區(qū) 222.2合理劃分儲(chǔ)LPG罐區(qū) 222.2.1球罐間和球罐與防火堤間的防火間距[5] 222.3防火堤的選型與構(gòu)造 232.3.1選型[6] 232.3.2防火堤參數(shù)設(shè)計(jì)[6][4] 242.4隔堤的設(shè)計(jì) 252.5消防設(shè)計(jì) 262.5.1消防車道[5] 262.5.2消防水池[4][5] 272.5.3消防給水設(shè)計(jì)[4][5][9] 282.6廠區(qū)其余建筑設(shè)計(jì)[4] 302.7LPG球罐區(qū)布置說(shuō)明及平面圖 313LPG罐區(qū)重大危險(xiǎn)源辨識(shí)及危險(xiǎn)性分析 323.1LPG罐區(qū)重大危險(xiǎn)源辨[10] 323.2LPG的危險(xiǎn)特性分析 323.3LPG罐區(qū)的危險(xiǎn)性分析 343.3.1液化石油氣球罐區(qū)的危險(xiǎn)性分析[12] 343.3.2泄漏引起的蒸汽云爆炸危害分析 403.2.4泄漏引起的其他危害分析[11] 444LPG罐區(qū)安全措施及安全管理制度 444.1安全措施 444.1.1防超壓措施 444.1.2防泄漏措施 454.1.3防火災(zāi)措施 454.1.4防液位過(guò)低過(guò)高措施 454.1.5防爆措施 464.1.6防雷、防靜電措施 464.2LPG罐區(qū)安全管理制度 464.2.1人員與機(jī)構(gòu)配置 464.2.2安全管理制度 465LPG罐區(qū)安全設(shè)施與自動(dòng)化控制 485.1罐區(qū)安全設(shè)施 485.1.1工藝設(shè)備 485.1.2電氣設(shè)備[4][18] 485.1.3自動(dòng)化安全儀表設(shè)備 485.1.4安全泄壓設(shè)備 495.1.5事故注水設(shè)備 495.1.6消防設(shè)備 495.2自動(dòng)化控制設(shè)計(jì) 495.2.1高危儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施辨識(shí) 495.2.2自動(dòng)化控制要求[16] 505.2.3溫度、壓力、液位的超限報(bào)警裝置 505.2.4可燃和有毒氣體泄漏檢測(cè)報(bào)警 505.2.5火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 505.2.6罐區(qū)自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成[17] 51設(shè)計(jì)背景：本部分設(shè)計(jì)主要完成球罐體的機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算以及安全附件的設(shè)計(jì)。1液化石油氣球罐設(shè)計(jì)[1][2][3][4][5][6][7][8]針對(duì)1000m3液化石油氣大型球罐設(shè)計(jì)中的幾個(gè)關(guān)鍵部分：球罐選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安全附件等方面進(jìn)行了研究。（1）閱讀查找大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，在系統(tǒng)了解球罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造方法的基礎(chǔ)上，并對(duì)比國(guó)內(nèi)和國(guó)外球罐技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)，完成緒論的撰寫。

（2）對(duì)球罐選材進(jìn)行分析比較，對(duì)球罐進(jìn)行工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸計(jì)算；根據(jù)GB12337-1998《鋼制球形儲(chǔ)罐》對(duì)球罐進(jìn)行結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。根據(jù)球罐的要求選出相關(guān)附件，并根據(jù)技術(shù)要求對(duì)球罐進(jìn)行制造安裝。

（3）進(jìn)行球罐圖紙繪制，完成球罐裝配圖及各主要零部件圖1.1液化石油氣儲(chǔ)存方式及比較液化石油氣儲(chǔ)存方式分為常溫高壓、低溫壓力、低溫常壓三種。（1）常溫高壓法此工藝較簡(jiǎn)單也較成熟,目前為我國(guó)主要儲(chǔ)存方式。由于常溫下LPG的壓力較大,儲(chǔ)罐為高壓容器(設(shè)計(jì)壓力為1.8MPa),目前國(guó)內(nèi)常用的有圓筒型臥罐和球罐兩種。由于球罐用料省、受力好、用地少、造價(jià)低,所以大多數(shù)儲(chǔ)罐為球型罐。但即便是球型罐同樣存在罐壁越厚,焊接應(yīng)力消除越困難的問(wèn)題。因此,在“球型儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)定”等規(guī)定中作了壁厚小于或等于50mm的規(guī)定。這樣就限制了球罐的容積。要增大儲(chǔ)量就要增加罐數(shù),由于消防間距的要求,相應(yīng)就得增加占地,增大投資,從而限制了大規(guī)模的儲(chǔ)存和發(fā)展。（2）低溫壓力法為減小儲(chǔ)罐壁厚、增大罐容,只有適當(dāng)降低罐內(nèi)的壓力。但儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低,就會(huì)使罐內(nèi)的LPG飽和溫度低于當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度,需增設(shè)一套制冷系統(tǒng)以滿足要求。但如果選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)膲毫ぷ鼽c(diǎn),使罐內(nèi)的LPG飽和溫度保持一個(gè)合適的值,就會(huì)既降低了儲(chǔ)罐的壓力、減少了壁厚、增大了罐容,又減少了制冷系統(tǒng)的運(yùn)行天數(shù),降低了全年制冷開支,從而提高了經(jīng)濟(jì)效益。尤其是對(duì)那些四季分明,年平均氣溫與夏季最高氣溫相差很大的地區(qū)就更顯示出其優(yōu)越性。（3）低溫常壓法由于我國(guó)沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)普遍能源緊張,全年溫度又較高,低溫壓力儲(chǔ)存中轉(zhuǎn)LPG仍無(wú)法大幅度地增大儲(chǔ)罐容積,因此用低溫壓力法大規(guī)模地儲(chǔ)存中轉(zhuǎn)LPG顯然不是最經(jīng)濟(jì)的方式。只有把儲(chǔ)罐內(nèi)壓力再降低,使儲(chǔ)罐容積大幅度地增大,減少占用土地、降低耗鋼量,才能使大規(guī)模地儲(chǔ)存中轉(zhuǎn)LPG經(jīng)濟(jì)可行。低溫常壓法就是指罐內(nèi)工作壓力略高于常壓,基本維持在0～10kPa,對(duì)應(yīng)的LPG飽和溫度雖較低(丙烷為-45℃左右,丁烷為-5℃左右),但由于儲(chǔ)罐耐壓低,容積不受太多限制,儲(chǔ)罐容積可大幅度地增大,單罐容積可達(dá)十幾萬(wàn)立方米。這樣在這些地區(qū)采取低溫常壓法儲(chǔ)存中轉(zhuǎn)液化石油氣便具有占地少、投資省、經(jīng)濟(jì)效益好的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)比較可以看到:常溫壓力儲(chǔ)存LPG方式由于受材料焊接、加工組裝等因素限制,單個(gè)儲(chǔ)罐容量?jī)H為2000m3。無(wú)法大規(guī)?；?而且投資大,經(jīng)濟(jì)效益較低。低溫儲(chǔ)存LPG法由于罐內(nèi)壓力降低,使罐容積增大變?yōu)榭赡?。尤其是低溫常壓?單罐容積可達(dá)十幾萬(wàn)立方米,雖增設(shè)了制冷等系統(tǒng),但可大幅度增大儲(chǔ)量、節(jié)約用地、減少耗鋼量、從而降低了投資、提高了經(jīng)濟(jì)效益。綜上所述，選用低溫壓力儲(chǔ)存方式。1.2液化石油氣儲(chǔ)存的工藝條件按照TSGR0004-2009固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程6中的相關(guān)規(guī)定，壓力選取原則為工作壓力應(yīng)當(dāng)不低于50℃飽和蒸汽壓力。丙烯、丙烷和異丁烷50℃飽和蒸汽壓力分別為2.05MPa、1.71MPa和0.69MPa。因此,根據(jù)介質(zhì)種類以及最高工作溫度,選取球罐的設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa。設(shè)計(jì)溫度考慮為-20~40℃。表1-1混合液化石油氣的設(shè)計(jì)壓力混合液化石油氣50℃飽和蒸氣壓力，MPa設(shè)計(jì)壓力，MPa無(wú)保冷措施有可靠保冷措施《異丁烷50℃飽和蒸氣壓力等于50℃異丁烷飽和蒸氣壓力可能達(dá)到的最高工作溫度下異丁烷的飽和蒸氣壓〉異丁烷50℃飽和蒸氣壓力，《丙烷50℃飽和蒸氣壓力等于50℃丙烷飽和蒸氣壓力可能達(dá)到的最高工作溫度下丙烷的飽和蒸氣壓〉丙烷50℃飽和蒸氣壓力等于50℃丙烯飽和蒸氣壓力可能達(dá)到的最高工作溫度下丙烯的飽和蒸氣壓1.3液化石油氣球罐罐體的基本設(shè)計(jì)罐體球殼分為三層，內(nèi)層為合金鋼材料，夾層為保溫材料，外層為防腐材料。夾層一般采用聚氨酯泡沫塑料，外層采用噴砂除銹（石英砂）。因時(shí)間關(guān)系，下面重點(diǎn)設(shè)計(jì)球殼內(nèi)層。1.3.1罐體材料的選擇（1）球罐用鋼的選擇原則是在滿足強(qiáng)度要求的前提下，應(yīng)保證有良好的成型性、優(yōu)良的焊接性能、足夠好的缺口韌性值和長(zhǎng)期可靠的使用性能。球罐用鋼是球罐制造和設(shè)計(jì)的主要參數(shù)，對(duì)其質(zhì)量?jī)?yōu)劣具有舉足輕重的影響。選材時(shí)需綜合考慮鋼材的抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、剛性、韌性、可焊性以及其可靠性和經(jīng)濟(jì)性。其次考慮到在我國(guó)，由于液化石油氣產(chǎn)品中所含的H2S量較高，因此在選用盛裝液化石油氣球罐的材質(zhì)時(shí)，除要求具有足夠的強(qiáng)度外，鋼材的抗應(yīng)力腐蝕性能也是不可忽視的因素。綜合考慮，選用16MnR。（2）16MnR鋼板是我國(guó)目前使用最多、最普遍的一種低合金高強(qiáng)度壓力容器用鋼。鋼材的焊接性能較好，抗腐蝕性能較好，具有良好的綜合力學(xué)性能和制造工藝性能，廣泛用于建造各類壓力容器和中小型球罐，對(duì)于16MnR鋼板制造的球罐無(wú)論是技術(shù)還是經(jīng)驗(yàn)更加成熟，且價(jià)錢相對(duì)于其它鋼板更便宜且能滿足液化石油氣儲(chǔ)存的要求。表1-2化學(xué)成分如下表（GB6654-1996、GB150-1998）鋼號(hào)CSiMnVWNiSP16MnR≤0.20.20~0.551.20~1.60___≤0.020≤0.030表1-3力學(xué)性能和工藝性能如下表（GB6654-1996）鋼號(hào)交貨狀態(tài)鋼板厚度拉伸試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)冷彎試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)率溫度℃V形沖擊功Akv/jb=2a16MnR熱軋或正火6～16510~540≥3452120≥31d=2a>16~36490~620≥325>36~60470~600≥305>60~100460~590≥28520>100~120450~580≥275注：表中b為試樣寬度，d旁心直徑,a鋼板厚度表1-4許用應(yīng)力：鋼號(hào)鋼板標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)厚度常溫強(qiáng)度指標(biāo)在下列溫度下的許用應(yīng)力，MPaσb/MPaσs/MPa≤2010015020016MnRGB6654熱軋，正火6～16510345170170170170>16～36400325163163163159>36～60470305157157157150>60～100460285153153150141>100～1204502751501501471381.3.2球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)球殼結(jié)構(gòu)采用三帶八支柱混合式結(jié)構(gòu)（圖1）。該結(jié)構(gòu)的極板尺寸大,赤道板數(shù)量少,充分利用了板材的長(zhǎng)度與寬度,因而減少了焊縫長(zhǎng)度。圖1-1符號(hào)：R--球罐半徑6150mmN--赤道分瓣數(shù)16α--赤道帶周向球角22.5°β0--赤道帶球心角67.5°β1--極中板球心角22.5°β2--極側(cè)板球心角22.5°β3--極邊板球心角22.5°1赤道板尺寸計(jì)算：圖1-2弧長(zhǎng)（1-1）弦長(zhǎng)（1-2）弧長(zhǎng)（1-3）弦長(zhǎng)（1-4）弧長(zhǎng)（1-5）弦長(zhǎng)（1-6）弦長(zhǎng):（1-7）弧長(zhǎng)（1-8）極板尺寸計(jì)算：圖1-3對(duì)角線弧長(zhǎng)與弦長(zhǎng)最大間距：（1-9）弦長(zhǎng):（1-10）弧長(zhǎng):（1-11）弦長(zhǎng)（1-12）弧長(zhǎng)（1-13）弦長(zhǎng)（1-14）弧長(zhǎng)（1-15）極中板尺寸計(jì)算：圖1-4對(duì)角線弦長(zhǎng)與弧長(zhǎng)的最大間距：（1-16）弧長(zhǎng)（1-17）弦長(zhǎng)（1-18）弧長(zhǎng)（1-19）弦長(zhǎng)（1-20）弦長(zhǎng)（1-21）弧長(zhǎng)（1-22）弦長(zhǎng)（1-23）弧長(zhǎng)（1-24）弦長(zhǎng)（1-25）弧長(zhǎng)（1-26）側(cè)極板尺寸計(jì)算：圖1-5弦長(zhǎng):（1-27）弧長(zhǎng)（1-28）弦長(zhǎng)（1-29）弧長(zhǎng):（1-30）（1-31）式中A、H同前（1-32）弧長(zhǎng):（1-33）弦長(zhǎng)（1-34）弧長(zhǎng)（1-35）弦長(zhǎng)（1-36）弦長(zhǎng)（1-37）弧長(zhǎng)（1-38）極邊板尺寸計(jì)算：圖1-6弧長(zhǎng)（1-39）弦長(zhǎng)（1-40）弦長(zhǎng)（1-41）弧長(zhǎng)（1-42）弧長(zhǎng)（1-43）弦長(zhǎng)（1-44）式中:（1-45）（1-46）（1-47）（1-48）弧長(zhǎng)（1-49）弦長(zhǎng)（1-50）弦長(zhǎng)（1-51）弧長(zhǎng)（1-52）弧長(zhǎng)（1-53）弦長(zhǎng)（1-54）1.3.3球罐的強(qiáng)度設(shè)計(jì)1.液化油氣在平衡狀態(tài)時(shí)的飽和蒸汽壓隨溫度的升高而增大，其液體的膨脹性較強(qiáng)，因此儲(chǔ)存液化石油氣的球罐必須留有一定的氣相空間，以防止由于溫度升高而導(dǎo)致球罐內(nèi)的壓力劇增。球罐的儲(chǔ)存量直接影響到球罐的工作壓力，關(guān)系到球罐的設(shè)計(jì)和安全使用。按照TSGR0004—2009，固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程第3.13條款的規(guī)定，儲(chǔ)存液化石油氣的壓力容器應(yīng)當(dāng)規(guī)定設(shè)計(jì)儲(chǔ)存量，裝量系數(shù)不得大于0.95。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，盛裝液化石油氣球罐的裝量系數(shù)一般為0.9。表1-5系數(shù)K1與裝量系數(shù)Φ關(guān)系Φ0.600.650.700.750.800.850.900.951.0K11.13411.20281.27351.34731/42571.51121.60841.72932.00002.壁厚計(jì)算選取充裝系數(shù)為0.9,計(jì)算出的球罐充液高度為,自上而下每帶的液柱高度分別是325mm、7158mm、9892mm。液化石油氣密度，16MnR常溫下許用應(yīng)力為，取焊縫系數(shù)，腐蝕裕量（腐蝕性較強(qiáng)），鋼板負(fù)偏差，附加壁厚,，，，，。(1-55)(1-56)(1-57)(1-58)圓整后可取34mm(1-59)圓整后可取34mm(1-60)圓整后可取36mm(1-61)圓整后可取36mm表1-6球殼各帶壁厚計(jì)算值分帶號(hào)（自上而下）1234各帶有效壁厚32.76mm32.78mm33．53mm33.82mm各帶圓整壁厚34mm34mm36mm36mm1.3.4球罐的支座結(jié)構(gòu)支座是球形儲(chǔ)罐中用以支承本體重量和儲(chǔ)存物料重量的結(jié)構(gòu)部件。本設(shè)計(jì)中，1000m3液化石油氣的球形儲(chǔ)罐確定采用赤道正切U形柱結(jié)構(gòu),支柱與球殼連接端部采用半球式結(jié)構(gòu)。1.3.5球罐加工工藝要求（1）接管補(bǔ)強(qiáng)球殼接管補(bǔ)強(qiáng)常采用的結(jié)構(gòu)型式有厚壁管補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)和鍛制凸緣。鍛制凸緣可大大降低應(yīng)力集中部位的峰值應(yīng)力,所以人孔和直徑不小于DN80mm的接管采用鍛制凸緣進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),小于DN80mm的接管采用厚壁管進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。為了降低邊緣處的應(yīng)力集中系數(shù),適當(dāng)增加了接管壁厚,加大了過(guò)渡圓弧半徑。球殼板S、P雜質(zhì)的含量鋼材中除了含有鐵、碳與合金元素外,不可避免地要帶入一些雜質(zhì),如M、Si、S、P、非金屬夾雜物以及某些氣體,這些雜質(zhì)對(duì)鋼的質(zhì)量有很大影響,其中S、P的有害性最大。降低球殼板中的S含量,可有效防止熱裂紋;降低鋼板中的P含量,可有效防止冷裂紋。但降低鋼板中的S、P含量會(huì)使鋼板冶煉成本增加。（2）球殼板超聲檢測(cè)通過(guò)球殼板超聲檢測(cè)可發(fā)現(xiàn)鋼板中的裂紋和氣孔等有害缺陷,避免將有缺陷的鋼板用到球罐上。由于極帶板和與支柱焊接的赤道板受力更加復(fù)雜,是事故多發(fā)的地方,另外液化石油氣的球形儲(chǔ)罐容積較大,一旦出事后果不堪設(shè)想,應(yīng)適當(dāng)提高要求,以提高球罐的安全性,但也要考慮經(jīng)濟(jì)因素。因此球殼板按JB4730-945壓力容器無(wú)損檢測(cè)6逐張進(jìn)行100%超聲檢測(cè),其中40%的鋼板為I級(jí)合格,其余為II級(jí)合格。I級(jí)板用于受力復(fù)雜的極帶中板和與支柱焊接的赤道板。（3）鍛件鍛件全部采用16Mn鋼鍛件,人孔凸緣、人孔法蘭、開口接管等受壓元件符合JB4726-20005壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件6的規(guī)定,合格級(jí)別人孔凸緣、人孔法蘭為IV級(jí),其余為III級(jí)。（4）焊接材料焊接采用電弧焊。當(dāng)采用手工電弧焊時(shí),采用規(guī)格為f312mm,f410mm的堿性低氫焊條,禁止采用f510mm的焊條。（5）檢測(cè)要求①球殼上所有對(duì)接焊接接頭均按JB4730進(jìn)行100%射線檢測(cè),II級(jí)為合格;并應(yīng)局部超聲檢測(cè)復(fù)驗(yàn),復(fù)驗(yàn)長(zhǎng)度不得少于焊縫總長(zhǎng)度的50%,復(fù)驗(yàn)部位應(yīng)包括球殼全部環(huán)焊縫和距環(huán)焊縫500mm內(nèi)的交叉焊縫、上下極帶Y形焊縫及射線檢測(cè)有缺陷和疑問(wèn)的部位,超聲檢測(cè)以I級(jí)合格。無(wú)損檢測(cè)應(yīng)在焊接完畢后至少24h后進(jìn)行。②球罐熱處理前,按JB4730-94對(duì)球殼所有對(duì)接焊接接頭的內(nèi)外表面,人孔、接管與球殼對(duì)接焊接接頭的內(nèi)外表面,人孔及接管對(duì)接焊接接頭的內(nèi)外表面,墊板、支柱與球殼角接接頭的外表面,工卡具拆除處的痕跡打磨表面、缺陷修補(bǔ)和打磨后的表面進(jìn)行100%磁粉檢測(cè),合格級(jí)別均為I級(jí)。球罐水壓試驗(yàn)后,氣密性試驗(yàn)之前對(duì)以上所規(guī)定的所有焊接接頭的表面、工卡具焊跡打磨和殼體缺陷焊接修補(bǔ)和打磨后的部位按JB4730-94進(jìn)行了100%磁粉檢測(cè)復(fù)驗(yàn),合格級(jí)別為I級(jí)。（6）焊后整體熱處理球罐熱處理前后分別進(jìn)行了硬度測(cè)定,測(cè)定部位為每帶縱焊縫測(cè)3條各1處;2條大環(huán)焊縫各測(cè)3處;上下人孔環(huán)焊縫各1處。每處包括焊縫金屬1點(diǎn)、熱影響區(qū)和母材每側(cè)各1點(diǎn),共5點(diǎn)。熱處理后的硬度以小于或等于HB200為合格,硬度的測(cè)定在接觸介質(zhì)的一側(cè)。1.4球罐的附件1.4.1人孔和開孔1.球罐的人孔是操作人員進(jìn)出球罐進(jìn)行檢驗(yàn)及維修用的，在現(xiàn)場(chǎng)組焊需要進(jìn)行焊后整體熱處理的球罐，人孔又成為進(jìn)風(fēng)、燃燒口及煙氣排出煙囪用。因此人孔直徑的選定必須考慮操作人員攜帶工具進(jìn)出球罐方便（在北方還要考慮冬天作業(yè)時(shí)操作人員穿棉工作服能進(jìn)出），以及熱處理時(shí)工藝氣流對(duì)截面的要求。一般選用DN500mm較適宜。通常球罐上應(yīng)設(shè)有兩個(gè)人孔，分別在上、下極帶上（若球罐必須焊后整體熱處理，則人孔應(yīng)設(shè)置在上、下極帶的中心）。人孔與球殼相焊部分應(yīng)選用與球殼相同或相當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)。人孔結(jié)構(gòu)在球罐上最好采用回轉(zhuǎn)蓋及水平吊蓋兩種。補(bǔ)強(qiáng)可采用整體鍛件凸緣補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)板補(bǔ)強(qiáng)兩種。2.球罐開孔應(yīng)盡量設(shè)計(jì)在上、下極帶上，便于集中控制，并使接管焊接能在制造廠完成，便于進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理，保證接管焊接部位的質(zhì)量。開孔應(yīng)與焊縫錯(cuò)開，其間距應(yīng)大于3倍的板厚，并且必須大于100mm。在球罐焊縫上不應(yīng)開孔，如不得不在焊縫上開孔時(shí)，則被開孔中心兩側(cè)，各不少于1.5倍開孔直徑的焊縫長(zhǎng)度必須經(jīng)100%檢測(cè)合格。1.4.2梯子和平臺(tái)大型球罐，一般采用每一臺(tái)球罐一個(gè)單獨(dú)的梯子。梯子結(jié)構(gòu)分成：上部盤梯和下部斜梯兩部分（也有把下部梯子做成圓柱面螺線盤梯或其他形式梯子）。上部盤梯的較好形式是把它造成近似于球面螺線形。因?yàn)榻朴谇蛎媛菥€型盤梯具有以下特點(diǎn)：第一，由赤道處中轉(zhuǎn)平臺(tái)可以一直連接到容器頂部的圓形平臺(tái)，中間不再需要增加中轉(zhuǎn)平臺(tái)，行程較短行走舒適，沒有陡升陡降的感覺；第二，耗用鋼材較少；第三，梯子與球面的距離始終保持不變。這樣，不僅梯子與球面曲率協(xié)調(diào)一致，美觀大方，還有利于保溫工程的施工。圖1-71.4.3液位計(jì)儲(chǔ)存液體和液化氣體的球罐中應(yīng)裝液位計(jì)。目前，球罐中采用的液位計(jì)主要有浮子-齒帶液位計(jì)（又稱浮子-鋼帶液位計(jì)）、玻璃式液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、超生波液位計(jì)等多種。國(guó)內(nèi)球罐常用連通管式液位計(jì)，它的特點(diǎn)是采用連通管把多個(gè)玻璃式液位計(jì)裝設(shè)在連通管上可以測(cè)量全液位。連通管要求采用大于DN40mm的鋼管制成，并與球罐操作用梯子平臺(tái)配合裝設(shè)，便能較易觀測(cè)液位情況。它的優(yōu)點(diǎn)是可使球殼上液位計(jì)的開孔減少至最少數(shù)量，且節(jié)省配管材料。液位計(jì)設(shè)置時(shí)要在高、低液位線有報(bào)警裝置，防止裝載過(guò)量、抽空，以免發(fā)生事故，特別在裝載液化氣時(shí)更要慎重。1.4.4壓力表為了測(cè)量容器內(nèi)壓力，球罐應(yīng)設(shè)置壓力表。考慮到壓力表由于某種原因而發(fā)生故障，或由于儀表檢查而取出等情況，應(yīng)在球殼的上部和下部各設(shè)一個(gè)以上的壓力表。壓力表的最大刻度為正常運(yùn)轉(zhuǎn)壓力的1.5倍以上（不要超過(guò)3倍）。為使壓力表讀數(shù)盡可能正確，壓力表的表面直徑應(yīng)大于150mm。壓力表前應(yīng)安裝截止閥，以便在儀表標(biāo)校時(shí)可以取下壓力表。1.4.5溫度計(jì)（1）在球罐上安裝1個(gè)以上的溫度計(jì)，此溫度計(jì)可以測(cè)量比最低使用溫度低10℃的溫度。（2）溫度計(jì)的保護(hù)管保護(hù)管的強(qiáng)度，應(yīng)能承受設(shè)計(jì)壓力1.5倍以上的外壓，并能充分承受使用過(guò)程中所加的最大載荷（流體阻力或外部沖擊）。保護(hù)管外徑，由于強(qiáng)度所限而不能太大。保護(hù)管的插入長(zhǎng)度應(yīng)對(duì)溫度計(jì)的敏感元件是足夠的。低溫球罐或在寒冷地區(qū)裝設(shè)的球罐，必須防止雨水、濕氣等流入測(cè)溫保護(hù)管內(nèi)而結(jié)冰，從而影響正確的溫度測(cè)定。1.5安全附件及水噴淋裝置1.5.1安全閥安全閥的選用應(yīng)根據(jù)壓力容器的工作壓力、工作溫度、介質(zhì)特性（毒性、腐蝕性、粘性、和清潔程度等）及容器有無(wú)震動(dòng)等綜合考慮。1.安全閥的選用（1）閥型的選定壓力容器所用安全閥的類型，取決于壓力容器的工藝條件及工作介質(zhì)的特性，可根據(jù)安全閥的結(jié)構(gòu)、排氣方式等選取。①按安全閥的加載機(jī)構(gòu)選用。一般壓力容器宜選用彈簧式安全閥，因其結(jié)構(gòu)緊湊、輕便，也可比較靈敏可靠;壓力較低、溫度較高且無(wú)振動(dòng)的壓力容器可采用重錘杠桿式安全閥。②按安全閥的排放方式選用。對(duì)有毒、易燃或如制冷劑等對(duì)大氣造成污染和危害的工作介質(zhì)的壓力容器，應(yīng)選用封閉式安全閥，對(duì)壓縮空氣、蒸汽或如氧氣、氮?dú)獾炔粫?huì)污染環(huán)境的氣體，采用開放式或半開放式安全閥。③按安全閥的封閉機(jī)構(gòu)選用。高壓容器以及安全閥泄放量較大而壁厚又不太富裕的中、低壓容器，最好采用全啟式安全閥。對(duì)于安全泄放量較小或操作壓力要求平穩(wěn)的壓力容器，宜采用微啟式安全閥。在兩者均可選取時(shí)，應(yīng)首選全啟式安全閥，因?yàn)橥瑯拥呐帕浚珕⑹桨踩y的直徑比微啟式的直徑要小得多，故采用全啟式安全閥可以減小容器的開孔尺寸。（2）規(guī)格的確定安全閥是根據(jù)公稱壓力標(biāo)準(zhǔn)系列進(jìn)行設(shè)計(jì)制造的。公稱壓力有1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa、6.4MPa、10MPa、16MPa和32MPa。公稱壓力表示安全閥在常溫狀態(tài)下的最高許用應(yīng)力，因此高溫容器選用安全閥時(shí)還應(yīng)考慮高溫下材料許用應(yīng)力的降低。安全閥的公稱壓力只表明安全閥閥體所能承受的強(qiáng)度，并不代表安全閥的排氣壓力，排氣壓力必須在公稱壓力范圍內(nèi)，不同的壓力容器對(duì)安全閥的排氣壓力有不同的要求。綜上所述，選擇彈簧全啟式安全閥（圖1-8），公稱壓力為1.6MPa。圖1-82.安全泄放量和額定泄放量的計(jì)算壓力容器的安全泄放量是指當(dāng)壓力容器出現(xiàn)超壓時(shí)，為了保證其壓力不再繼續(xù)升高而在單位時(shí)間內(nèi)所泄放的氣量。（1）安全泄放量的計(jì)算公式：（1-62）（2）額定泄放量的計(jì)算公式：（介質(zhì)為氣體）（1-63）1.5.2水噴淋裝置（1）球罐上裝設(shè)水噴淋裝置是為了內(nèi)盛的液化石油氣、可燃性氣體及毒性氣體（氧、氮除外）的隔熱需要，同時(shí)也可起消防的保護(hù)作用。但是隔熱和消防有不同的要求，一般淋水裝置的構(gòu)造為環(huán)形冷卻水管或?qū)Я魇搅芩b置。①隔熱用淋水裝置的要求液化石油氣或可燃性液化氣的球罐本體采用淋水裝置進(jìn)行隔熱時(shí)，要求淋水裝置可以向球罐整個(gè)表面均勻淋水，其淋水量按球罐本體表面積每平方米淋水2L/min進(jìn)行計(jì)算。②消防用淋水裝置的要求作為球罐消防噴淋保護(hù)時(shí)，要求淋水裝置也能向球罐整個(gè)表面均勻淋水，其淋水量按球罐本體表面積每平方米淋水大于9L/min。消防用的淋水裝置要求設(shè)置有能保證連續(xù)噴射20min以上的水源，并能在5m以上距離外的安全位置進(jìn)行操作。．淋水管的設(shè)計(jì)淋水管原則上要求采用鍍鋅水管或具有同等以上耐熱性、耐腐蝕性及強(qiáng)度的鋼管。淋水管的灑水孔口徑為4mm以上，以防止水垢灰塵堵塞灑水孔。淋水環(huán)形管灑水孔的個(gè)數(shù)按下式確定：(1-64)消防噴淋的設(shè)計(jì)（1-65）式中,qv為球罐消防噴淋冷卻用水的總體積流量,L/min;S為球罐的外表面積,m2;pi為球罐消防冷卻水供給強(qiáng)度,L/(min·m2),其值應(yīng)不小于9L/(min·m2);Di為球罐內(nèi)直徑,δ為球殼鋼板的名義厚度,mm。(1-66)式中,qV1為水霧噴頭體積流量,L/min;K為水霧噴頭平均特性系數(shù),由生產(chǎn)廠家提供;p為水霧噴頭工作壓力,MPa,其值應(yīng)不小于0.35MPa。水霧噴頭噴霧保護(hù)面積范圍可近似等效為以噴頭為頂點(diǎn),噴頭與球罐外表面間距為高的圓錐（圖1-9）圖1-9（1-67）式中,s為水霧噴頭噴霧的保護(hù)面積,m2;A為水霧噴頭的噴霧錐角,(°),一般可選α=125°的中速水霧噴頭;R為噴霧錐底半徑,h為水霧噴頭距離球罐外表面的距離,mm。水霧噴頭與液態(tài)烴儲(chǔ)罐之間的距離不應(yīng)大于0.7m。體積在1000m3以上的球罐,間距以0.5~0.6m為宜。環(huán)管圈間距根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算,相鄰層噴淋環(huán)管圈在球罐經(jīng)線方向的間距值應(yīng)是略大2R,但不超過(guò)其值的5%，因此,工程上相鄰層噴淋環(huán)管圈間距可以按2R計(jì)算:（1-68）式中,H為球罐經(jīng)線方向相鄰層噴淋環(huán)管圈的間距,R為噴霧錐底半徑,mm,其值按式（8-2）計(jì)算。環(huán)管圈層數(shù)（1-69）式中,N為環(huán)管圈的計(jì)算層數(shù);HV為環(huán)管圈的垂直間距,mm。為保證各層環(huán)管圈的壓力平衡環(huán)管圈應(yīng)盡量按球罐赤道線對(duì)稱布置,圓整后取N=7。沿經(jīng)線方向各相鄰層噴淋環(huán)管圈與球心形成的夾角β（圖1-10）,用下式表示:（1-70）式中,β為相鄰層噴淋環(huán)管圈與球心形成的夾角,(°);N為圓整后的環(huán)管圈計(jì)算層數(shù)。圖1-10⑥各層噴淋環(huán)管圈噴頭數(shù)量根據(jù)GB50219-95,水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]的規(guī)定,水霧錐線沿經(jīng)線方向應(yīng)相交,則每圈噴淋管噴頭的數(shù)量n用下式表示:(1-71)式中ΣHv為各層噴淋環(huán)管圈與球罐赤道線的垂直距離,mm。將各數(shù)值代入式（8-7）可計(jì)算出球罐赤道線及其自上而下各層環(huán)管圈布置的噴頭數(shù)量依次為26個(gè)、26個(gè)、24個(gè)、22個(gè)、16個(gè),整臺(tái)球罐的噴頭共計(jì)150個(gè)。表1-7噴淋環(huán)管圈噴頭數(shù)量分布球罐赤道線及其自上而下各層環(huán)管圈布置的噴頭數(shù)量總計(jì)2626242216150⑦供水豎管直徑為保證各層環(huán)管圈噴頭的工作壓力均衡,罐表面積的冷卻水強(qiáng)度相同,供水豎管應(yīng)選用2條對(duì)稱布置。單根供水豎管的直徑用下式表示:（1-72）式中Dst為單根供水豎管的直徑,mm;v為供水豎管內(nèi)水的流速,m/s,一般取不小于2.0m/s。⑧各層噴淋環(huán)管圈直徑根據(jù)各層上水霧噴頭的數(shù)量及流量確定環(huán)管直徑。同時(shí)考慮現(xiàn)場(chǎng)煨彎制作的問(wèn)題,各層噴淋環(huán)管的公稱直徑不宜大于100mm,見圖。噴淋環(huán)管內(nèi)徑規(guī)格為100mm、81mm及68mm。圖液態(tài)烴球罐消防管布置及管徑選擇示圖圖1-11設(shè)計(jì)背景：本部分設(shè)計(jì)主要進(jìn)行LPG球罐區(qū)防火間距、消防通道、防火堤等的設(shè)計(jì)，并繪制總平面布置圖。2總平面布置及罐區(qū)安全設(shè)計(jì)需要進(jìn)行安全設(shè)計(jì)的液化石油氣球罐區(qū)，地理?xiàng)l件及氣候條件適宜：該罐區(qū)交通較為發(fā)達(dá)，居民區(qū)離罐區(qū)較遠(yuǎn)，該地區(qū)常年風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)。2.1功能分區(qū)功能分區(qū)如：儲(chǔ)存區(qū)，公用工程區(qū)，辦公區(qū)。這里主要考慮的是儲(chǔ)罐區(qū)及其相應(yīng)機(jī)構(gòu)的布置。罐區(qū)周圍盡管有大型居住區(qū)，但距離較遠(yuǎn)，對(duì)罐區(qū)外危險(xiǎn)隱患小。因此，本設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮罐區(qū)本身及相關(guān)廠區(qū)的安全。一，由于常年風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)的緣故，辦公樓，主控室等較為關(guān)鍵的設(shè)施應(yīng)該設(shè)置在全年主導(dǎo)風(fēng)的上風(fēng)向。三，裝卸區(qū)的布置，因?yàn)檠b卸區(qū)意外的安全隱患較多，要制定相關(guān)的罐區(qū)運(yùn)行規(guī)定并且強(qiáng)制執(zhí)行。2.2合理劃分儲(chǔ)LPG罐區(qū)罐區(qū)內(nèi)放置6個(gè)1000立方米石油氣球罐，根據(jù)規(guī)范，采用兩排放置，每排3個(gè)。罐區(qū)長(zhǎng)73.8m，寬56.9m，中間采用隔堤分開。2.2.1球罐間和球罐與防火堤間的防火間距[5]L=D=12.3m0.5D=6.15m根據(jù)GB50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，本設(shè)計(jì)中球罐屬于半冷凍式儲(chǔ)罐且罐區(qū)總?cè)莘e大于5000立方米，所以儲(chǔ)罐間的防火間距為D，D L=D=12.3m0.5D=6.15m圖2-12.3防火堤的選型與構(gòu)造2.3.1選型[6]防火堤、防護(hù)墻的設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，因地制宜，合理選型，達(dá)到安全耐久、經(jīng)濟(jì)合理的效果。根據(jù)《儲(chǔ)罐區(qū)防火堤設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50352-2005),防火堤的選擇符合下列規(guī)定：土筑防火堤在占地、土質(zhì)等條件能滿足需要的地區(qū)選用。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(chǔ)存大宗化學(xué)品的罐區(qū)可優(yōu)先選用。漿砌毛石防火堤在抗震設(shè)防烈度不大于6度且地質(zhì)條件較好、不宜造成基礎(chǔ)不均勻沉降的地區(qū)可優(yōu)先選用。磚砌塊防火堤和夾芯式中心填土磚、磚塊防火堤，一般地區(qū)均可采用。防護(hù)墻宜采用砌體結(jié)構(gòu)。防火堤（土堤除外）應(yīng)該采取在堤內(nèi)側(cè)培土或噴涂隔熱防火涂料等保護(hù)措施。綜合考慮我們選擇采用鋼筋混凝土防火堤。在進(jìn)行防火堤選型時(shí)除考慮承受靜壓力外，還應(yīng)考慮當(dāng)油罐瞬間破裂時(shí)，防火堤能否承受一定的罐內(nèi)液體的沖擊載荷。從防火堤上網(wǎng)形式來(lái)說(shuō)，主要包括土堤、磚砌、毛石以及鋼筋混凝土幾種形式，這幾種形式各有優(yōu)缺點(diǎn)。從安全性來(lái)講，磚砌和毛石不夠好。從經(jīng)濟(jì)性來(lái)講，鋼筋混凝土不夠好。綜合來(lái)看，選擇磚土混合堤比較合適。土堤經(jīng)不起長(zhǎng)久的風(fēng)吹雨打，為了保證其實(shí)用性和長(zhǎng)久性，可以這樣設(shè)計(jì)：堤內(nèi)外兩面用砌筑240mm的磚墻，中間回填厚度500mm素土并夯實(shí)。堤外側(cè)和堤頂?shù)拇u墻部分抹灰，堤頂設(shè)為素土層部分鋪砌預(yù)制水泥板塊。堤內(nèi)側(cè)先鋪坡度為50的灰土坡（坡高H2/2m，節(jié)約占地面積），并在表面鋪砌造價(jià)低廉的薄型預(yù)制水泥板塊。如下圖所示。0.0.5m0.24m0.438m0.6m堤內(nèi)側(cè)0.3m圖2-22.3.2防火堤參數(shù)設(shè)計(jì)[6][4]根據(jù)《儲(chǔ)罐區(qū)防火堤設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50351-2005），對(duì)防火堤參數(shù)進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：儲(chǔ)罐罐組防火堤有效容積應(yīng)按下式計(jì)算:（2-1）V—防火堤有效容積（)；A一由防火堤中心線圍成的水平投影面積()；—設(shè)計(jì)液面高度(m)；—防火堤內(nèi)設(shè)計(jì)液面高度內(nèi)的一個(gè)最大儲(chǔ)罐的基礎(chǔ)體積()；—防火堤內(nèi)除一個(gè)最大油儲(chǔ)罐以外的其他儲(chǔ)罐在防火堤設(shè)計(jì)液面高度內(nèi)的液體體積和儲(chǔ)罐基礎(chǔ)體積之和()；—防火堤中心線以內(nèi)設(shè)計(jì)液面高度內(nèi)的防火堤體積和內(nèi)培土體積之和()；—防火堤內(nèi)設(shè)計(jì)液面高度內(nèi)的隔堤、配管、設(shè)備及其他構(gòu)筑物體積之和()。根據(jù)(2-1)式近似計(jì)算：由于球罐立于基座于拉桿之上，近視于懸空處理（即在防火堤內(nèi)設(shè)計(jì)液面高度內(nèi)所占容積忽略）。則(2-1)式簡(jiǎn)化為：（2-1）式中：V—防火堤有效容積（)；A一由防火堤中心線圍成的水平投影面積()—設(shè)計(jì)液面高度(m)；本設(shè)計(jì)中防火堤高度設(shè)為H(其中L是儲(chǔ)罐區(qū)的長(zhǎng)，S是儲(chǔ)罐區(qū)的寬)L=73.8m，S=56.9m（上文已提）解得根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-2009），本設(shè)計(jì)中防火堤高度應(yīng)加上0.2m，所以H=0.438m。2.4隔堤的設(shè)計(jì)由于隔堤的體積影響到防火堤高度的計(jì)算，所以先對(duì)隔堤進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)規(guī)范要求，可把隔堤分成兩組，一組3個(gè)罐，一組3個(gè)罐。（1）隔堤的高度根據(jù)規(guī)范的要求，液化烴全壓力式或半冷凍式儲(chǔ)罐組宜設(shè)不高于0.6m的防火堤，防火堤內(nèi)的隔堤不宜高于0.3m隔堤的選型與斷面尺寸高度確定為0.3m。隔堤的選擇，根據(jù)高寬比對(duì)隔堤穩(wěn)定性的影響，選擇隔堤的厚度要接近0.3m。再根據(jù)儲(chǔ)罐區(qū)防火堤規(guī)范，選擇不宜小于400mm的毛石隔堤。隔堤的方向大致與液流方向垂直，為了方便施工，把它的斷面設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方形。隔堤雙面水泥砂漿勾縫，堤頂設(shè)鋼筋混凝土壓頂，壓頂構(gòu)造應(yīng)符合以下規(guī)定：壓頂在變形縫處應(yīng)斷開，壓頂厚度不宜小于100mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20，壓頂內(nèi)縱向鋼筋直徑不宜小于，鋼筋間距不宜大于200mm。2.5消防設(shè)計(jì)2.5.1消防車道[5]根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016—2006），液化烴、可燃液體、可燃?xì)怏w的罐區(qū)內(nèi)，任何儲(chǔ)罐的中心距至少兩條消防車道的距離均不應(yīng)大于120m；當(dāng)不能滿足此要求時(shí)，任何儲(chǔ)罐中心與最近的消防車道之間的距離不應(yīng)大于80m?？扇疾牧下短於褕?chǎng)區(qū)，液化石油氣儲(chǔ)罐區(qū)，甲、乙、丙類液體儲(chǔ)罐區(qū)和可燃?xì)怏w儲(chǔ)罐區(qū)，應(yīng)設(shè)置消防車道。消防車道的設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定：儲(chǔ)量大于表2-1規(guī)定的堆場(chǎng)、儲(chǔ)罐區(qū)，宜設(shè)置環(huán)形消防車道。（2）面積大于30000m2的可燃材料堆場(chǎng)，應(yīng)設(shè)置與環(huán)形消防車道相連的中間消防車道，消防車道的間距不宜大于150.0m。液化石油氣儲(chǔ)罐區(qū)，甲、乙、丙類液體儲(chǔ)罐區(qū)，可燃?xì)怏w儲(chǔ)罐區(qū)，區(qū)內(nèi)的環(huán)形消防車道之間宜設(shè)置連通的消防車道。（3）材料堆場(chǎng)堆垛的最小距離不應(yīng)小于5.0m。（4）間消防車道與環(huán)形消防車道交接處應(yīng)滿足消防車轉(zhuǎn)彎半徑的要求。表2-1堆場(chǎng)、儲(chǔ)罐區(qū)的儲(chǔ)量名稱棉、麻、毛、化纖(t)稻草、麥秸、蘆葦(t)木材(m3)甲、乙、丙類液體儲(chǔ)罐(m3)液化石油氣儲(chǔ)罐(m3)可燃?xì)怏w儲(chǔ)罐(m3)儲(chǔ)量100050005000150050030000消防車道的凈寬度和凈空高度均不應(yīng)小于4.0m。供消防車停留的空地，其坡度不宜大于3%。消防車道與廠房（倉(cāng)庫(kù)）、民用建筑之間不應(yīng)設(shè)置妨礙消防車作業(yè)的障礙物。環(huán)形消防車道至少應(yīng)有兩處與其它車道連通。盡頭式消防車道應(yīng)設(shè)置回車道或回車場(chǎng)，回車場(chǎng)的面積不應(yīng)小于12.0m×12.0m；供大型消防車使用時(shí)，不宜小于18.0m×18.0m。消防車道路面、撲救作業(yè)場(chǎng)地及其下面的管道和暗溝等應(yīng)能承受大型消防車的壓力。消防車道可利用交通道路，但應(yīng)滿足消防車通行與停靠的要求。消防車道不宜與鐵路正線平交。如必須平交，應(yīng)設(shè)置備用車道，且兩車道之間的間距不應(yīng)小于一列火車的長(zhǎng)度。相鄰罐組防火堤的外堤腳線之間應(yīng)留有寬度不小于7m的消防空地。根據(jù)以上規(guī)范液化石油氣儲(chǔ)罐區(qū)的儲(chǔ)量為6000m3大于500m3，應(yīng)設(shè)置環(huán)形消防車道。儲(chǔ)罐與消防車道的距離，應(yīng)符合下列規(guī)定：1.任何儲(chǔ)罐的中心至不同方向的兩條消防車道的距離，均不應(yīng)大于120m；2.當(dāng)僅一側(cè)有消防車道時(shí)，車道至任何儲(chǔ)罐的中心，不應(yīng)大于80m。該罐區(qū)選用20m作為消防車道和儲(chǔ)罐中心的距離。消防車道寬度設(shè)置為4.5m。兩組儲(chǔ)罐之間的7m消防空地也設(shè)置4m寬的消防車道與環(huán)形消防通道貫通。R=20mR=20mR=14m圖2-3罐區(qū)環(huán)形消防車道2.5.2消防水池[4][5]根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，工廠水源直接供給不能滿足消防用水量、水壓和火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)消防用水總量要求時(shí)，應(yīng)建消防水池（罐），并應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）水池（罐）的容量，應(yīng)滿足火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)消防用水總量的要求。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)能保證向水池（罐）連續(xù)補(bǔ)水時(shí)，其容量可減去火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)的補(bǔ)充水量；（2）水池（罐）的總?cè)萘看笥?000m3時(shí)，應(yīng)分隔成兩個(gè)，并設(shè)帶切斷閥的連通管；（3）水池（罐）的補(bǔ)水時(shí)間，不宜超過(guò)48h；（4）當(dāng)消防水池（罐）與生活或生產(chǎn)水池（罐）合建時(shí)，應(yīng)有消防用水不作他用的措施；（5）寒冷地區(qū)應(yīng)設(shè)防凍措施；（6）消防水池（罐）應(yīng)設(shè)液位檢測(cè)、高低液位報(bào)警及自動(dòng)補(bǔ)水設(shè)施。再根據(jù)施洪昌的《可燃液體貯罐區(qū)消防設(shè)計(jì)見解》可燃液體貯罐區(qū)的消防冷卻水泵的泡沫泵應(yīng)采用自灌式進(jìn)水。為了達(dá)到自灌式進(jìn)水，同時(shí)為了施工方便，降低工程造價(jià)，通過(guò)對(duì)多個(gè)工程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，消防水池宜建成半地下式的鋼筋混凝土水池，一般是地上一半左右，地下一半左右。根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》,消防水池的保護(hù)半徑不應(yīng)大于150m。選擇冷卻水的供水強(qiáng)度為0.17L/s.㎡=612L/h·㎡=w著火罐的保護(hù)面積為（2-2）鄰近罐對(duì)保護(hù)面積為（2-3）總的保護(hù)面積為A=950m2由于計(jì)算得固定消防用水量為（2-4）所以計(jì)算得固定用水量為所以需設(shè)置兩個(gè)消防水池，并設(shè)帶切斷閥的連通管。消防水池距儲(chǔ)罐距離為11m，南北各一個(gè)，長(zhǎng)30m，寬30m，地上1.0m，地下1.0m。30m30m1m1m1m圖2-4消防水池2.5.3消防給水設(shè)計(jì)[4][5][9]眾所周知，液化烴儲(chǔ)罐火災(zāi)的根本滅火措施是切斷氣源。在氣源無(wú)法及時(shí)切斷時(shí)，只能維持其穩(wěn)定燃燒，同時(shí)對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行水冷卻，確保罐壁溫度不致過(guò)高，從而使罐壁強(qiáng)度不降低，罐內(nèi)壓力也不升高，可使事故不擴(kuò)大。對(duì)液化石油氣而言，所謂的“罐區(qū)消防”就是用水對(duì)儲(chǔ)罐實(shí)施冷卻保護(hù)。根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB50028-2006，《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016—2006和《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50160-2009等有關(guān)章節(jié)，液化石油氣儲(chǔ)罐區(qū)的消防用水量，應(yīng)按儲(chǔ)罐固定式消防冷卻用水量和移動(dòng)式消防冷卻用水量之和計(jì)算。其中固定式消防冷卻水系統(tǒng)的用水量：著火罐冷卻水供給強(qiáng)度按不小于9L/（min·m）計(jì)，鄰近罐按不小于9L/（min·m）計(jì)，均按球罐全部表面積考慮。水槍用水量按80L/s；火災(zāi)延續(xù)時(shí)間6h計(jì)。（2-5）（1）消防栓設(shè)立環(huán)狀管道，且進(jìn)水管為兩條，消防水池前面兩米設(shè)置5個(gè)消防栓，切距離路面3m。（2）消防給水系統(tǒng)的選擇與劃分在液化石油儲(chǔ)罐區(qū)設(shè)計(jì)中，工藝生產(chǎn)需要在夏季氣溫30℃時(shí)對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行淋水降溫。在本設(shè)計(jì)中，消防給水系統(tǒng)與夏季淋水系統(tǒng)各自獨(dú)立，各配備水泵機(jī)組、給水管網(wǎng)和球罐淋水裝置。其中消防給水系統(tǒng)的消防水泵選型、其流量以罐區(qū)消防用水量標(biāo)注計(jì)、其揚(yáng)程按當(dāng)?shù)叵浪杷畨河?jì)、共選用消防水泵四臺(tái)、三開一備。為防止因壓力過(guò)高引起球罐固定冷卻給水系統(tǒng)部件易損壞漏水，造成維修工作量增加和維修困難，以及避免高壓水流對(duì)罐體的不利影響，在管網(wǎng)與球罐固定冷卻水系統(tǒng)引入管連接的管段上設(shè)置了減壓閥，安裝調(diào)試時(shí)即可將減壓閥調(diào)整至適當(dāng)?shù)膲毫χ甘咎?。球罐固定消防冷卻水系統(tǒng)液化石油氣被液化后常溫貯存在壓力不高的儲(chǔ)罐中，罐中同時(shí)存在著液相和氣相，在貯存壓力下二者達(dá)到平衡。在火災(zāi)中，儲(chǔ)罐外殼在火焰的作用下會(huì)使金屬喪失強(qiáng)度，并使液相上方的氣相壓力急劇上升，雖然儲(chǔ)罐沒有安全閥等排氣機(jī)構(gòu)，但一般不能迅速消除由于過(guò)量蒸汽造成的內(nèi)部壓力的急劇增長(zhǎng)，進(jìn)而形成爆炸。一旦發(fā)生爆炸，消防工作僅限于防止火災(zāi)的蔓延。如有可能，則應(yīng)力爭(zhēng)防止爆炸，其方法就是采用較強(qiáng)的水流冷卻儲(chǔ)罐。根據(jù)消防部門對(duì)濕罐壁、干罐壁受熱狀態(tài)的分析以及國(guó)內(nèi)對(duì)液化烴儲(chǔ)罐火災(zāi)受熱噴水保護(hù)試驗(yàn)的結(jié)論，確認(rèn)噴水強(qiáng)度取10較為穩(wěn)定可靠。又因危險(xiǎn)性大，故應(yīng)采用非人工（即固定式）的遙控噴水冷卻系統(tǒng)。（4）消防冷卻水管道設(shè)置規(guī)定根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，全壓力式、半冷凍式液化烴儲(chǔ)罐固定式消防冷卻水管道的設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定：1）供水豎管應(yīng)采用兩條，并對(duì)稱布置。采用固定水噴霧系統(tǒng)，罐體管道設(shè)置分為上半球和下半球兩個(gè)獨(dú)立供水系統(tǒng)。2）消防冷卻水系統(tǒng)遙控控制閥3）控制閥前設(shè)置帶旁通閥的過(guò)濾器，控制閥后及儲(chǔ)罐上設(shè)置的管道應(yīng)采用鍍鋅管。（5）滅火器材的選擇根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-2009）和《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50140）有關(guān)章節(jié)，液體火災(zāi)場(chǎng)所應(yīng)選擇泡沫滅火器、碳酸氫鈉干粉滅火器、磷酸銨鹽干粉滅火器、二氧化碳滅火器、或鹵代烷滅火器，由于我們是屬于液化石油氣球罐，根據(jù)液化石油氣性質(zhì)可選用干粉，泡沫，高壓水槍滅火器，但是高壓水槍會(huì)導(dǎo)致液化石油氣噴濺，所以這里不適合，因此只使用干粉和泡沫滅火器?？扇?xì)怏w、液化烴和可燃液體的地上罐組宜按防火堤內(nèi)面積每400m2配置一個(gè)手提式滅火器，但每個(gè)儲(chǔ)罐配置的數(shù)量不宜超過(guò)3個(gè)。=4199.22/400=10.5取11個(gè)（2-6）我們?cè)诳刂剖?，機(jī)柜室，計(jì)算機(jī)室，電信站，化驗(yàn)室里設(shè)置氣體型滅火器。（6）火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在消防泵房（消防站與其設(shè)置在一起）設(shè)置無(wú)線通信設(shè)備，且裝備能同時(shí)受理三處火災(zāi)受警的錄音電話在生產(chǎn)調(diào)度中心，中央控制中心，總變電站所，（均在發(fā)配電間/壓縮機(jī)房?jī)?nèi)）消防水泵站均設(shè)置與消防站直通的專用電話在公用工程及全廠性重要設(shè)施和區(qū)域性重要設(shè)施等火災(zāi)危險(xiǎn)性場(chǎng)所均設(shè)置區(qū)域性火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。2.6廠區(qū)其余建筑設(shè)計(jì)[4]根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-2009），對(duì)廠區(qū)其他建筑做如下設(shè)計(jì)：1.辦公用房長(zhǎng)20m，寬5m，距離儲(chǔ)罐60m，設(shè)在工廠大門附近（在全年最小頻率風(fēng)的下風(fēng)側(cè)）2.門衛(wèi)（25m2）長(zhǎng)10m，寬5m，離大門5m。3.發(fā)配電間壓縮機(jī)房（在全年最小頻率風(fēng)的下風(fēng)側(cè)）長(zhǎng)5m，寬5m，距離儲(chǔ)罐80m。4消防泵房（60m2）長(zhǎng)10m，寬8m，距離儲(chǔ)罐11m5事故收集池（500m2）長(zhǎng)15m,寬5m,距儲(chǔ)罐防火堤20m2.7LPG球罐區(qū)布置說(shuō)明及平面圖LPG球罐區(qū)主要分為球罐組區(qū)、消防水池區(qū)、事故存液池區(qū)、辦公區(qū)等幾個(gè)部分。由于廠區(qū)的全年主導(dǎo)風(fēng)向是西南風(fēng)，廠區(qū)大門設(shè)在靠近西南角的方向，其他區(qū)的布置均按照GB50160-2009《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》有關(guān)規(guī)定布置，詳細(xì)布置及數(shù)據(jù)參見附圖1。設(shè)計(jì)背景：本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目包括6臺(tái)1000m3球罐、6臺(tái)冷凍機(jī)組，循環(huán)水站及相應(yīng)配套的自控、電氣、土建、消防等設(shè)備設(shè)施的布置及相關(guān)的安全技術(shù)設(shè)計(jì)及相關(guān)安全管理措施、制度。本部分設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括LPG球罐區(qū)的危險(xiǎn)性辨識(shí)、預(yù)防一些事故的安全技術(shù)措施以及罐區(qū)的安全管理制度和安全系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。著重罐區(qū)危險(xiǎn)性分析及罐區(qū)預(yù)防事故的安全技術(shù)措施的設(shè)計(jì)。3LPG罐區(qū)重大危險(xiǎn)源辨識(shí)及危險(xiǎn)性分析3.1LPG罐區(qū)重大危險(xiǎn)源辨[10]根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》(GB18218-2009)規(guī)定：液化石油氣的臨界量為50t。(3-1)式中：F——充裝系數(shù)，V——?dú)馄咳莘e，L；——罐區(qū)的球罐數(shù)，——充裝氣體密度，kg/L；——罐區(qū)所有球罐的儲(chǔ)存量，kg。經(jīng)公式（3-1）計(jì)算，根據(jù)《江蘇省重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》規(guī)定，達(dá)到或高于標(biāo)準(zhǔn)所列臨界值的15倍或以上；達(dá)到或高于標(biāo)準(zhǔn)所列臨界值的10倍或以上、15倍以內(nèi)；達(dá)到或高于標(biāo)準(zhǔn)所列臨界值的5倍或以上、10倍以內(nèi)；達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)所列臨界值或高于其5倍以下因此此罐區(qū)屬于一級(jí)重大危險(xiǎn)源。3.2LPG的危險(xiǎn)特性分析本設(shè)計(jì)中的液化石油氣主要成分為：丙烷、丁烷、丙烯、丁烯，為混合物，其理化性質(zhì)如下表所示：表3-1液化石油氣的理化性質(zhì)性質(zhì)說(shuō)明性質(zhì)說(shuō)明溶解性不溶于水，可產(chǎn)生易燃的蒸氣團(tuán)。飽和蒸汽壓kpa4053（16.8℃）性狀無(wú)色氣體或黃棕色油狀液體，有特殊臭味。爆炸極限%1.5~9.5燃燒性易燃自燃溫度℃450閃點(diǎn)℃-74穩(wěn)定性不穩(wěn)定熔點(diǎn)℃無(wú)具體值臨界壓力MPa無(wú)具體值沸點(diǎn)℃無(wú)具體值臨界溫度℃無(wú)具體值燃燒熱Mj/kg45.217相對(duì)密度（空氣=1）1.5~2.0本設(shè)計(jì)中液化石油氣屬于甲A類火災(zāi)危險(xiǎn)性液體。參考文獻(xiàn)[11]，對(duì)LPG危險(xiǎn)特性進(jìn)行如下分析：（1)易燃、易爆性液化石油氣與空氣棍合后，一旦遇到火源，甚至是石頭與金屬撞擊或摩擦的靜電火花，都能迅速引起燃燒。液化石油氣的爆炸極限為1.5~9.5%，爆炸范圍寬且爆炸下限低，泄漏擴(kuò)散后很容易發(fā)生爆炸。液化石油氣燃燒熱值高，燃燒速度快。爆炸時(shí)燃燒速度為每秒數(shù)百米到數(shù)千米，火焰溫度高2000℃，著火時(shí)熱輻射很強(qiáng)，極易引燃引爆周圍易燃易爆物質(zhì),使火勢(shì)擴(kuò)大。（2）揮發(fā)性液化石油氣常壓沸點(diǎn)低，一旦從容器或管道中泄漏出來(lái)，由于壓力的降低，便可急劇氣化，體積將會(huì)突然膨脹250倍左右，并能迅速擴(kuò)散蔓延。液化石油氣氣態(tài)比重是空氣的1.5一2.0倍，一旦泄漏,易在低洼或通風(fēng)不良處窩存，在平地上能沿地面迅速擴(kuò)散至遠(yuǎn)處，而不是擴(kuò)散到空氣中去，更易釀成爆炸事故。（3）受熱易膨脹性液化石油氣熱膨脹系數(shù)高，溫度越高，膨脹越大。容器在滿液情況下，溫度一旦升高，容器內(nèi)壓力會(huì)急劇升高。當(dāng)液化石油氣泄漏后發(fā)生燃燒爆炸時(shí)，周圍其他儲(chǔ)雄受到火焰燒烤，壓力會(huì)迅速增高，從而發(fā)生物理爆炸，產(chǎn)生爆炸碎片，造成的燃燒爆炸，形成多米諾連鎖反應(yīng)。（4）易產(chǎn)生靜電液化石油氣的電阻率高達(dá)106一10l00Ω·m，當(dāng)其從容器、設(shè)備、管道中噴出時(shí)，極易因摩擦產(chǎn)生靜電，產(chǎn)生放電火花，引起可燃?xì)怏w燃燒或爆炸。液化石油氣中含有的液體或固體雜質(zhì)越多，流速越快，產(chǎn)生的靜電荷越多。（5）能引起中毒窒息高濃度的液化烴被大量吸入人體內(nèi)，就會(huì)造成中毒，使人昏迷、嘔吐或有不愉快的感覺，嚴(yán)重時(shí)可使人室息死亡。（6）溶解性此外，液化石油氣泄漏后，會(huì)從周圍環(huán)境中吸收大量的熱量而氣化，從而使溫度急劇降低，致人凍傷。3.3LPG罐區(qū)的危險(xiǎn)性分析化工生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)包含著來(lái)自人、機(jī)和環(huán)境三方面的多種隱患，為確保安全生產(chǎn)，就必須分析和查找隱患，并及早消除，將事故消滅在發(fā)生之前，做到預(yù)防為主。因此，識(shí)別危險(xiǎn)性是首要問(wèn)題。3.3.1液化石油氣球罐區(qū)的危險(xiǎn)性分析[12]液化石油氣球罐區(qū)主要包括球罐、管道、冷凍機(jī)組及循環(huán)水站等設(shè)備。罐區(qū)主要危險(xiǎn)來(lái)自球罐內(nèi)部的液化石油氣。因此，球罐區(qū)最主要的危險(xiǎn)性來(lái)自于泄漏引起的火災(zāi)、容器爆炸以及中毒窒息，還有一些其他次要危險(xiǎn)性。根據(jù)GB6441--86《企業(yè)職工傷亡事故分類標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)LPG罐區(qū)危險(xiǎn)性進(jìn)行如下分析：火災(zāi)和爆炸液化石油氣的爆炸速度為2000～3000m/s，火焰溫度高達(dá)2000℃，沸點(diǎn)低于-50℃，自燃點(diǎn)為446～480℃。當(dāng)一有火情，即便在遠(yuǎn)方的液化石油氣也會(huì)起燃，形成長(zhǎng)距離大范圍的火區(qū)，災(zāi)害異常猛烈。液化石油氣液體發(fā)熱值為45.217MJ/kg，氣體低發(fā)熱值為92.1～108.9mj/m3，約為焦?fàn)t煤氣的6倍多，由于其燃燒熱值大，四周的其他可燃物也極易被引燃。不少液化石油氣火災(zāi)案例中，都有建筑物被燒塌，混凝土構(gòu)件被燒熔的情況。如此猛烈的火勢(shì)，給現(xiàn)場(chǎng)撲救人員的作業(yè)和裝備的使用也造成一定的困難。液化石油氣罐區(qū)發(fā)生火災(zāi)或者爆炸主要是由于泄漏引起的，而泄漏的原因主要有以下三方面：液化石油氣球罐質(zhì)量低劣儲(chǔ)存液化石油氣的容器的質(zhì)量不好，如設(shè)備選材不當(dāng)、設(shè)計(jì)存在缺陷、生產(chǎn)制造過(guò)程中不符合要求，都可能會(huì)降低產(chǎn)品的質(zhì)量，或缺乏必要的安全裝置（液面計(jì)、安全閥、壓力計(jì)、放空管等），就會(huì)很容易造成液化氣泄漏。球罐安全附件失效如果液化石油氣球罐的安全附件（壓力表、液位計(jì)、溫度計(jì)、安全閥、排污管等）失效，很容易造成儲(chǔ)罐超裝或超壓，導(dǎo)致罐體開裂引起泄漏；另外，如果安全附件與罐體的連接部位結(jié)合不嚴(yán)，閥門法蘭的密封墊片老化，旱縫質(zhì)量差，耐壓強(qiáng)度低而發(fā)生破裂，很容易引發(fā)液化石油氣泄漏。人為失誤生產(chǎn)、使用和儲(chǔ)存液化石油氣過(guò)程中，由于錯(cuò)誤操作、違章操作、盲目指揮和設(shè)備檢修保養(yǎng)不善很容易導(dǎo)致出現(xiàn)物料的跑、冒、滴、漏事故，以及在輸送作業(yè)中，泵密封不嚴(yán)，開關(guān)、法蘭連接不嚴(yán)，擅自提高本的輸送壓力，使管線破裂，或管子連接不牢，造成管線連接處脫落跑氣。引起泄漏，繼而導(dǎo)致火災(zāi)爆炸的惡性事故。同時(shí)由于運(yùn)營(yíng)者的安全意識(shí)差、運(yùn)輸過(guò)程中違章駕駛、交通部門管理存在漏洞或由于監(jiān)視人員安全意識(shí)不夠，通過(guò)鐵路高架橋時(shí)，對(duì)橋的限高距離沒有與槽車的高度仔細(xì)對(duì)照，盲目開進(jìn)，導(dǎo)致槽車的安全閥被橋體撞斷，引起泄漏。當(dāng)泄漏的液化石油氣遇到點(diǎn)火源就會(huì)發(fā)生火災(zāi)或者爆炸，由于液化石油氣火災(zāi)和爆炸的危害大，因此需要對(duì)其進(jìn)行事故樹分析，以便在日常運(yùn)作中避免火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。3)LPG球罐事故樹分析液化石油氣是以丙烷、丁烷、丙烯、丁烯為主要成分的烴類混合物，由其危險(xiǎn)特性可知，液化石油氣極易發(fā)生火災(zāi)和爆炸，且火災(zāi)和爆炸的危害性大。下面分別作出液化石油氣球罐區(qū)的火災(zāi)和爆炸的事故樹分析以及其結(jié)構(gòu)重要度計(jì)算。A.火災(zāi)事故樹分析M5M5X4+M3+X1X7X8+M2T·X5X6M1M6+M4X3X2+·圖3-1火災(zāi)事故樹表3-2事故樹中各字母意義TM1M2M3M4M5M6X1儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)點(diǎn)火源液化氣達(dá)到可燃濃度達(dá)到爆炸極限明火撞擊火花雷電火花達(dá)到爆炸極限X2X3X4X5X6X7X8汽車發(fā)動(dòng)危險(xiǎn)區(qū)違章動(dòng)火鐵器相撞雷擊避雷針失效罐內(nèi)罐外結(jié)構(gòu)重要度計(jì)算：事故樹的最小割集｛X1，X2，X7｝，｛X1，X3，X7｝，｛X1，X4，X7｝，｛X1，X5，X6，X7｝｛X1，X2，X8｝，｛X1，X3，X8｝，｛X1，X4，X8｝，｛X1，X5，X6，X8｝結(jié)構(gòu)重要度（3-2）式中，——最小割集總數(shù)；——第個(gè)最小割集；——為第個(gè)基本事件所在中個(gè)基本基本事件數(shù)總數(shù)減1；——第個(gè)基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)。由公式（3-5）計(jì)算結(jié)構(gòu)重要度順序?yàn)椋篨1>X7=X8>X2=X3=X4>X5=X6事件名稱是：達(dá)到爆炸極限>罐內(nèi)=罐外>鐵器相撞=汽車發(fā)動(dòng)=危險(xiǎn)區(qū)違章動(dòng)火>雷擊=避雷針失效。因此，當(dāng)液化石油氣濃度達(dá)到爆炸極限時(shí)事最危險(xiǎn)的。所以要防止液化石油氣氣相濃度增大，是預(yù)防火災(zāi)的重要措施。B.爆炸的事故樹分析X11X11X9﹢X4X3X1X2M3X5X6X7X8﹢﹢M1M2?TX10圖3-2爆炸的事故樹表3-2爆炸事故樹中各字母含義TM1M2M3X1X2X3X4儲(chǔ)罐發(fā)生爆炸點(diǎn)火源液化氣泄漏靜電明火撞擊火花電火花射頻電（如手機(jī)）X5X6X7X8X9X10X11惰性氣體置換水置換水沖洗水蒸汽沖洗水沖洗水流失過(guò)快靜電接地接地接觸不良A、事故樹的最小割集{X1，X5},{X2，X5},{X3，X5},{X4，X5},{X9，X5},{X10，X5},{X11，X5},{X1，X6},{X2，X6},{X3，X6},{X4，X6},{X9，X6},{X10，X6},{X11，X6},{X1，X7},{X2，X7},{X3，X7},{X4，X7},{X9，X7},{X10，X7},{X11，X7},{X1，X8},{X2，X8}，{X3，X8},{X4，X8},{X9，X8},{X10，X8}{X11，X8} 。B、結(jié)構(gòu)重要度由公式（3-2）計(jì)算結(jié)構(gòu)重要度順序?yàn)椋篨5=X6=X7=X8>X1=X2=X3=X4=X9=X10=X11事件名稱是：惰性氣體置換=水置換=水沖洗=水蒸氣沖洗>電火花=射頻電(如手機(jī)等)=水沖洗過(guò)程水流太快=明火=撞擊火花=靜電積累=接地不良（2）容器爆炸本設(shè)計(jì)中的液化氣儲(chǔ)存方式為低溫略高于常壓方式，因此，液化氣球罐可能存在容器爆炸的危險(xiǎn)。下面介紹可能導(dǎo)致球罐爆炸的原因。儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)、制造和安裝存在缺陷如果球罐在設(shè)計(jì)、制造和安裝的過(guò)程中存在缺陷，如應(yīng)力分布不均，焊縫質(zhì)量差等，可能導(dǎo)致球罐各部分受壓能力不同，由于儲(chǔ)存壓力略高于常壓，而且液化石油氣本身具有易膨脹性，所以球罐質(zhì)量存在問(wèn)題時(shí)，就有可能導(dǎo)致球罐爆炸。運(yùn)行超壓本設(shè)計(jì)中液化石油氣球罐的設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa，當(dāng)球罐運(yùn)行壓力高于球罐設(shè)計(jì)壓力時(shí)，就可能導(dǎo)致球罐發(fā)生脆性斷裂，由于是在低溫狀態(tài)下的儲(chǔ)存液化石油氣，一旦球罐破裂，液化石油氣會(huì)瞬間氣化，體積迅速變大，大約為原液體時(shí)體積的250倍，從而導(dǎo)致球罐壓力迅速變大，從而發(fā)生容器爆炸。安全附件失靈及超期服役安全附件失靈或者超期服役，如不及時(shí)檢查及更換，就可能產(chǎn)生虛假信息，造成工作人員誤操作，從而造成危險(xiǎn)事故。特別是壓力表，如果損壞而沒有更換，在人員誤操作下可能產(chǎn)生超壓危險(xiǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致容器爆炸。淹溺由于液化石油氣罐區(qū)有兩個(gè)消防水池，其規(guī)格為長(zhǎng)、寬為30m，地上高度1m，地下深度1m。因此，罐區(qū)具有淹溺的危險(xiǎn)，需要在消防水池傍邊設(shè)置危險(xiǎn)警示標(biāo)志，且有一定的防護(hù)措施。（4）中毒與窒息根據(jù)GB11518-89標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，石油液化氣卸裝場(chǎng)所的允許濃度不得超過(guò)1000mg/m3,當(dāng)液化石油蒸氣濃度高于17990mg/m3時(shí)，人在其中將會(huì)引起眩暈、頭痛、興奮或嗜睡、惡心、嘔吐、脈緩等癥狀，嚴(yán)重時(shí)表現(xiàn)為麻醉狀態(tài)及意識(shí)喪失。（4）其他危險(xiǎn)性1)凍結(jié)液化石油氣球罐和管道多為露天設(shè)置，液化石油氣的水分在冬天易結(jié)冰，造成管道和閥門堵塞,甚至凍裂，導(dǎo)致物料泄漏，引發(fā)危險(xiǎn)。觸電傷害壓縮機(jī)和泵的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)提供，電動(dòng)機(jī)及其電氣控制裝置的電源電壓均為380V/220V,接地不良或失效導(dǎo)致的設(shè)備、管道及其零部件外殼帶電或者絕緣破壞都可引發(fā)觸電傷害。機(jī)械傷害在液化石油氣罐區(qū)的日常運(yùn)作中，有壓縮機(jī)，烴泵來(lái)完成操作過(guò)程，其原轉(zhuǎn)動(dòng)部件、傳動(dòng)帶、傳動(dòng)齒輪等轉(zhuǎn)動(dòng)部件可能對(duì)人體造成傷害。因此，在機(jī)械部分應(yīng)該加裝防護(hù)措施，以防止機(jī)械運(yùn)作中可能給工作人員造成的機(jī)械傷害。4）高空墜落當(dāng)作業(yè)高度大于2m時(shí)，都屬于高空作業(yè)。由于儲(chǔ)罐的安裝高度基本上都在12m以上,在儲(chǔ)罐的運(yùn)行巡檢、儲(chǔ)罐安全附件的維修和儲(chǔ)罐的定期檢修中,如操作不當(dāng),可能會(huì)發(fā)生維(檢)修人員的高處墜落事故。3.3.2泄漏引起的蒸汽云爆炸危害分析罐區(qū)泄漏是罐區(qū)主要危險(xiǎn)之一，下面主要分析罐區(qū)泄漏引發(fā)的蒸汽云爆炸。噴噴射火災(zāi)擴(kuò)散云團(tuán)蒸汽云爆炸閃火延遲點(diǎn)燃不點(diǎn)燃立刻點(diǎn)燃蒸汽云爆炸閃火B(yǎng)LEVE火球浮性云團(tuán)延遲點(diǎn)燃不點(diǎn)燃立刻點(diǎn)燃蒸汽云爆炸閃火浮性云團(tuán)BLEVE火球BLEVE火球延遲點(diǎn)火不點(diǎn)燃立刻點(diǎn)火立刻點(diǎn)火冷失效熱失效管路連續(xù)泄漏儲(chǔ)罐持續(xù)泄漏儲(chǔ)罐瞬間泄漏泄漏圖3-3泄漏的后果分析液化石油氣泄漏后果如上圖3-3根據(jù)參考文獻(xiàn)[10]中對(duì)LPG球罐區(qū)危險(xiǎn)性的分析，對(duì)罐區(qū)蒸汽云爆炸作出如下分析：該LPG罐區(qū)有1000m3球罐6臺(tái)，SH3007-1999規(guī)定，球罐的充裝系數(shù)宜取0.90。假設(shè)罐區(qū)全部參與蒸汽云爆炸反應(yīng)，液化石油氣密度為580kg/m3。參與蒸汽云爆炸的質(zhì)量為：TNT當(dāng)量計(jì)算TNT當(dāng)量法是將已知能量的可燃燃料等同于當(dāng)量質(zhì)量的TNT的一種簡(jiǎn)單方法。該方法建立在假設(shè)燃料爆炸的行為如同具有相等能量的TNT爆炸的基礎(chǔ)之上。TNT的當(dāng)量質(zhì)量可使用下式進(jìn)行估算：（3-3）式中,——地面爆炸系數(shù)；——蒸汽云爆炸的當(dāng)量系數(shù)；——LPG的燃燒熱值；MJ/kg；——蒸汽云爆炸質(zhì)量，kg；——TNT的燃燒熱值，MJ/kg。其公式中，取1.8、，取0.04、取45.217MJ/kg、取4.52MJ/kg。經(jīng)計(jì)算得（2）分類傷害半徑由于爆炸對(duì)人員的傷害情況與距爆炸中心距離而變化，因此將危險(xiǎn)源周圍依次分為死亡區(qū)、重傷區(qū)、輕傷區(qū)和安全區(qū)。1)死亡區(qū)該區(qū)內(nèi)的人員如缺少防護(hù)，則被認(rèn)為無(wú)例外地蒙受嚴(yán)重傷害或死亡，死亡率取50%，其內(nèi)徑為零，外徑為。表示該區(qū)域內(nèi)人員內(nèi)臟嚴(yán)重?fù)p傷或死亡的概率為0.5，它與爆炸量之間關(guān)系為：(3-4)式中，——TNT的燃燒熱值，MJ/kg；——表示該區(qū)域內(nèi)人員內(nèi)臟嚴(yán)重?fù)p傷或死亡的概率為0.5，m。計(jì)算得：2）重傷區(qū)R1該區(qū)的人員如缺少防護(hù)，則被認(rèn)為將無(wú)例外地蒙受嚴(yán)重傷害，極少數(shù)人可能死亡或受重傷。其內(nèi)徑為，外徑。取人員重傷超壓，1000kgTNT爆炸產(chǎn)生的沖擊波在距離爆心處的沖擊波超壓為。由下列公式求解：（3-5）式中，——1000kgTNT爆炸產(chǎn)生的沖擊波在距離爆心處的沖擊波超壓為的距離，m；——爆炸產(chǎn)生的沖擊波在距離爆心處的沖擊波超壓為的爆炸量，kg；——發(fā)生爆炸的量，kg；——該區(qū)的人員如缺少防護(hù)，則被認(rèn)為將無(wú)例外地蒙受嚴(yán)重傷害，極少數(shù)人可能死亡或受重傷，m。3）輕傷區(qū)該區(qū)的人員如缺少防護(hù)，則絕大多數(shù)人員將遭受輕微傷害，少數(shù)人將受重傷或平安無(wú)事，死亡的可能性極小。該區(qū)的內(nèi)徑為重傷區(qū)半徑，外徑為。計(jì)算公式同重傷區(qū)。取取人員輕傷超壓，1000kgTNT爆炸產(chǎn)生的沖擊波在距離爆心處的沖擊波超壓為。計(jì)算得：4）財(cái)產(chǎn)損失半徑由于罐區(qū)周邊的建筑物多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，所以財(cái)產(chǎn)損失半徑取鋼筋混凝土遭受破壞的距離。其計(jì)算公式同上。取鋼筋混凝土破壞超壓，1000kgTNT爆炸產(chǎn)生的沖擊波在距離爆心處的沖擊波超壓為。經(jīng)計(jì)算得：3.2.4泄漏引起的其他危害分析[11]噴射火災(zāi)危害LPG管線泄漏時(shí)被立即點(diǎn)燃就可能發(fā)生噴射火災(zāi)，其危害性較小，主要危害是火焰范圍及熱輻射。當(dāng)火災(zāi)產(chǎn)生的熱輻射強(qiáng)度足夠大時(shí)，可使周圍的物體燃燒或變形，強(qiáng)烈的熱輻射可能燒毀設(shè)備甚至造成人員傷亡等。閃火危害閃火是可燃性氣體或蒸氣泄漏到空氣中并與之混合后被點(diǎn)燃而發(fā)生的一種非爆炸性的蒸氣云燃燒。其主要危害是熱輻射和火焰直接灼燒。閃火的熱輻射計(jì)算包括閃火動(dòng)力特性及熱通量計(jì)算。熱輻射的大小由火焰的輻射能、視角系數(shù)和大氣傳輸率所決定。沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸沸騰液體膨脹蒸氣爆炸是溫度高于常壓沸點(diǎn)的加壓液體突然釋放并立即氣化而產(chǎn)生的爆炸。加壓液體的突然釋放通常是因?yàn)槿萜鞯耐蝗黄屏岩鸬?。它?shí)質(zhì)是一種物理性爆炸。破壞能量來(lái)源包括：(1)

容器本身是高壓容器，它的突然破裂能夠釋放出巨大的能量，產(chǎn)生爆炸波并且將容器破片拋向遠(yuǎn)方；(2)

液化氣劇烈燃燒能夠釋放出巨大的能量，產(chǎn)生巨大的火球和強(qiáng)烈的熱輻射。

事故的危害包括：容器爆炸的爆炸波、容器碎片、熱輻射及火球火焰的直接傷害。4LPG罐區(qū)安全措施及安全管理制度由于本LPG球罐區(qū)屬一級(jí)重大危險(xiǎn)源，因此，為防止罐區(qū)發(fā)生上述分析的危險(xiǎn)事故，對(duì)罐區(qū)作出如下相應(yīng)的安全措施和安全管理制度。4.1安全措施參考文獻(xiàn)[13],LPG罐區(qū)應(yīng)有如下安全措施：4.1.1防超壓措施對(duì)罐體：為了防止在夏季由于氣溫升高和強(qiáng)烈的太陽(yáng)光對(duì)球罐表面曝曬導(dǎo)致球罐內(nèi)液化石油氣氣化帶來(lái)的壓力的急劇升高，造成球罐安全閥起跳的安全事故，對(duì)罐內(nèi)的液化石油氣設(shè)置壓力指示及報(bào)警，以便能在壓力升高到一定值時(shí)采取措施（打開球罐的冷卻噴淋系統(tǒng)），把液化石油氣的壓力降下來(lái)。最好把球罐的壓力指示報(bào)警與球罐的冷卻噴淋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖。對(duì)罐體表面采取保冷結(jié)構(gòu)也可以避免上述情況的發(fā)生。對(duì)管道：在夏季溫度較高時(shí)，為了防止液化氣管道因2端閥門關(guān)死導(dǎo)致管內(nèi)殘留的液化氣因太陽(yáng)光的曝曬而使壓力急劇升高，造成管道爆裂或閥門破壞，對(duì)液化氣管道設(shè)置安全泄壓閥，并把泄壓的管道接入放空瓦斯管。4.1.2防泄漏措施為防止罐體發(fā)生泄漏，應(yīng)定期性的對(duì)球罐及其安全附件進(jìn)行維護(hù)及檢修。液化石油氣泵盡可能采用無(wú)泄漏泵，以防介質(zhì)泄漏。球罐注水線設(shè)置：為防止球罐及其管線上的閥門、法蘭、墊片等發(fā)生泄漏時(shí)無(wú)計(jì)可施，同時(shí)也為了贏的處理事故的時(shí)間，避免產(chǎn)生次生災(zāi)害，在球罐的底部管線上或在液化氣泵的入口管線上增設(shè)注水線。該線平時(shí)與系統(tǒng)分開（用閥門和盲板隔開），當(dāng)球罐或者管線上的某個(gè)位置出現(xiàn)泄漏時(shí)，打開注水線，并用泵把水打入罐內(nèi)，用水把液化氣與泄漏點(diǎn)隔開，然后根據(jù)泄漏部位以及現(xiàn)場(chǎng)處理情況確定是否把球罐內(nèi)剩余液化氣導(dǎo)入其他儲(chǔ)罐，或者通過(guò)人工放空到瓦斯管線送火炬燃燒。一旦發(fā)生泄漏，立即關(guān)閉該罐的進(jìn)料閥，切斷物料來(lái)源。加大物料送出量或進(jìn)行倒灌，盡快將該罐倒空。若無(wú)法倒罐可利用火炬放空或采用臨時(shí)放空管道。出口閥應(yīng)采用低溫閥門。4.1.3防火災(zāi)措施鑒于液化石油氣易燃、易爆、易揮發(fā)的特點(diǎn)，任何一個(gè)泄漏點(diǎn)的存在都可能危及整個(gè)液態(tài)烴罐區(qū)的安全。為了確保罐區(qū)的安全，有必要在罐區(qū)內(nèi)增設(shè)可燃?xì)怏w報(bào)警器。只要罐區(qū)內(nèi)有液態(tài)烴泄漏，該檢測(cè)儀器就能及時(shí)、準(zhǔn)確地報(bào)警,有利于盡早把任何火災(zāi)事故消滅于萌芽之中。按規(guī)范要求，可燃?xì)怏w報(bào)警檢測(cè)裝置應(yīng)定位在液態(tài)烴罐區(qū)內(nèi)最有可能發(fā)生泄漏的位置，并置于全年最大頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。在罐區(qū)內(nèi)不同的部位按一定的規(guī)范要求布置可燃?xì)怏w報(bào)警器。4.1.4防液位過(guò)低過(guò)高措施設(shè)置球罐的液位指示及報(bào)警器：為了確保安全生產(chǎn)，防止液態(tài)烴泵抽空，設(shè)置了球罐低液位報(bào)警器，為防止球罐內(nèi)的液位超出最高儲(chǔ)存液位，設(shè)置了高液位報(bào)警器，目的都是為了提醒操作工能在10~15min內(nèi)采取措施切斷球罐的進(jìn)、出料。高、低液位報(bào)警的準(zhǔn)確率和球罐液位測(cè)量的精度相關(guān)，液位計(jì)的選型及安裝位置直接影響報(bào)警的準(zhǔn)確性。設(shè)置球罐進(jìn)出口緊急切斷閥：為了防止球罐液位因高液位報(bào)警失靈或其他原因?qū)е虑蚬迌?nèi)液位超過(guò)球罐的最高允許液位，造成嚴(yán)重后果，設(shè)置了一套硬報(bào)警系統(tǒng)即高高液位報(bào)警。在球罐的進(jìn)、出口管線上設(shè)置一個(gè)緊急切斷閥與高高液位報(bào)警液位開關(guān)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，一旦球罐內(nèi)的液位達(dá)到硬報(bào)警高度時(shí)，能及時(shí)發(fā)生聯(lián)鎖動(dòng)作，切斷進(jìn)料閥，確保儲(chǔ)罐安全。4.1.5防爆措施設(shè)置球罐安全閥：為確保球罐內(nèi)儲(chǔ)存的液態(tài)烴介質(zhì)在操作失控或其他原因?qū)е虑蚬迌?nèi)介質(zhì)的氣相壓力急劇升高時(shí)不致于發(fā)生球罐爆炸或爆裂等嚴(yán)重后果，在球罐頂部的氣相管線上設(shè)置個(gè)并聯(lián)的安全閥，并把泄壓線與全廠瓦斯管網(wǎng)相連通，引人火炬。其目的就是為了防止一旦有一個(gè)安全閥有故障不起跳時(shí)，還有另一個(gè)安全閥能正常工作，不致影響泄壓。同時(shí)在氣相管線上設(shè)置一個(gè)手動(dòng)切斷閥與個(gè)安全閥并聯(lián)接入瓦斯管網(wǎng)，其目的是為了防止球罐上的法蘭處發(fā)生泄漏而無(wú)法處理時(shí)，能及時(shí)通過(guò)人工放空到瓦斯管網(wǎng)送火炬燃燒，避免產(chǎn)生次生災(zāi)難。4.1.6防雷、防靜電措施（1）防靜電措施：由于液態(tài)烴介質(zhì)在輸送過(guò)程中與泵體、管內(nèi)壁、罐內(nèi)壁之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生靜電積聚，當(dāng)靜電積聚到一定程度時(shí)會(huì)發(fā)生火花放電，引發(fā)火災(zāi)，為此有必要設(shè)置管線及罐體靜電接地，每組防靜電接地電阻應(yīng)小于100Ω。（2）防雷擊措施：為了防止大氣中的雷電對(duì)罐區(qū)安全造成威脅，在罐區(qū)范圍內(nèi)設(shè)置了防雷設(shè)施，每個(gè)罐的防雷接地點(diǎn)不少于2點(diǎn)，接地點(diǎn)沿罐周長(zhǎng)的間距不大于30m，防雷接地電阻小于10Ω，儲(chǔ)罐的防雷接地設(shè)施可兼作防靜電設(shè)施。4.2LPG罐區(qū)安全管理制度根據(jù)文獻(xiàn)[14]，對(duì)罐區(qū)安全管理制度作如下說(shuō)明：4.2.1人員與機(jī)構(gòu)配置應(yīng)有專門的機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)LPG罐區(qū)的安全技術(shù)基礎(chǔ)；同時(shí)應(yīng)配備專業(yè)技術(shù)管理人員；要?jiǎng)澢甯魃a(chǎn)崗位，并配齊崗位操作人員。不論是管理人員，還是崗位操作人員均應(yīng)經(jīng)專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，經(jīng)考試合格后方可上崗。4.2.2安全管理制度（1）外罐區(qū)運(yùn)行管理人員嚴(yán)禁進(jìn)入罐區(qū)，必須進(jìn)入時(shí)需經(jīng)站領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)，在運(yùn)行管理人員的陪同下方可進(jìn)入，不得隨意動(dòng)用灌區(qū)內(nèi)設(shè)備。（2）罐區(qū)運(yùn)行管理人員必須經(jīng)過(guò)業(yè)務(wù)培訓(xùn)考試合格，熟悉罐區(qū)各種設(shè)備的構(gòu)造、性能及操作要求，方準(zhǔn)進(jìn)行操作，否則不準(zhǔn)單獨(dú)值班操做。（3）罐區(qū)內(nèi)不得堆放易燃易爆物品，要經(jīng)常清理罐區(qū)地面的青苔、雜物，保持清潔。（4）運(yùn)行管理人員必須堅(jiān)守崗位。每次運(yùn)行檢查后要詳細(xì)記錄貯罐液位、壓力、溫度狀況、運(yùn)行中發(fā)生的問(wèn)題和處理結(jié)果。（5）罐區(qū)嚴(yán)禁煙火，任何人不得攜帶火種、手機(jī)及穿釘鞋進(jìn)入罐區(qū)。運(yùn)行人員應(yīng)穿防靜電工作服和防靜電膠底鞋，不準(zhǔn)穿化纖衣服。（6）檢修人員進(jìn)入罐區(qū)檢修時(shí)，應(yīng)事先通知運(yùn)行管理人員。在檢修作業(yè)中，需開關(guān)閥門時(shí)應(yīng)由運(yùn)行管理人員操作；檢修完畢后由運(yùn)行管理人員把閥門恢復(fù)到正常位置，方可離開作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。（7）罐區(qū)不準(zhǔn)隨意動(dòng)火，必須動(dòng)火時(shí)要規(guī)定辦理有關(guān)動(dòng)火手續(xù)。（8）罐區(qū)內(nèi)的閥門、法蘭、安全附件等要經(jīng)常維修維護(hù)，保持最佳工況，不允許有跑、冒、滴、漏的現(xiàn)象。儀表儀器靈敏，閥門開關(guān)靈活。（9）球罐盛裝液化氣時(shí)不得超過(guò)規(guī)定的最高液位、最高工作壓力，溫度超過(guò)時(shí)要及時(shí)采取降溫等措施。（10）球罐的液位計(jì)指示必須準(zhǔn)確可靠，出現(xiàn)假液位時(shí)必須查找原因，予以排除。（11）球罐的安全閥、壓力表、溫度表要定期檢修檢驗(yàn)，必須保