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1、精选优质文档-倾情为你奉上课程设计任务书课题名称化工安全课程设计50000沥青储罐区安全设计院 （系）城市建设与安全工程学院专 业安全工程姓 名学 号起讫日期2013.6.242012.7.12指导教师 2013 年 7 月 10 日专心-专注-专业目录第1章 绪论1.1设计项目概述化工安全设计课程设计是安全工程专业基础课程教学的综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实践的桥梁，是使学生体会工程实际问题复杂性的重要尝试。通过化工安全设计的课程设计，要求学生能够运用相关课程的基本知识，独立思考、活学活用，在规定的时间内完成给定的化工安全设计任务，从而加强对化学工业企业安全生产过程的深化和整体认
2、识。通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工安全设计的主要程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、积极主动和高度负责的学习和工作作风。课程设计的要求高于平时的作业，是对整个课程及相关知识的一个综合运用。设计要求学生自己查取相关资料、确定设计方案、通过计算选择工艺，并对自己的选择做出论证和校核，经过分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计是培养提高学生独立思考和工作能力的有益实践。通过课程设计，应该训练学生提高以下几个方面的能力：（1）根据课程设计的题目，熟悉物料，设计系统；查阅
3、文献资料、收集有关数据、正确选用公式。当缺乏必要数据时，尚需自己通过实验测定或到生产现场进行实际查证。（2）在兼顾技术上先进性、可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设计任务要求，确定设计方案，进行选择、布置，并提出保证过程正常、安全运行所需要的手段和措施，同时还要考虑火灾爆炸事故发生后的有效处理措施？。（3）用精炼的语言、简洁的文字、清晰的图表来表达自己的设计思想和计算结果。（4）绘制相关图纸。有关图形的绘制必须采用CAD绘制；图表插入要合适、清晰。（5）规范撰写设计报告。1.1.1 课程设计的目的和要求1.项目名称5000m310沥青储罐区防安全设计2. 设计内容1) 根据国家相关规范，结
4、合罐区的防火间距，合理确定罐区的形状、大小、面积等客观情况，进行总平面布置的设计；2) 根据储存的条件，对储罐进行选材、型号、安装方式及安全附件（安全阀、避雷针、静电接地等）的设计；3) 防火堤的安全设计；4) 针对沥青储罐的特点，精心储罐保温加热系统级储罐搅拌器的设计；5) 进行罐区消防系统的设计；6) 进行储罐区物质危险性分析及储运过程危险性分析，划分火灾危险等级；7) 安全管理对策措施。1.1.2 课程设计内容1) 熟悉相关设计规范；2) 查阅有关书籍、手册、文献资料，了解目前沥青储存的状况，比较各种储存方式的优劣，选择合适的储存方式和容器；3) 确定总平面布置及防火间距，绘制总平面布置
5、图；4) 根据所选的储存容器的种类，进行罐体的基本设计，查阅相关的手册确定罐体的材料、结构、型号及安全附件的选型；5) 针对设计出来的罐区，进行消防系统的设计，包括消防通道、消防等级的确定、灭火剂（灭火器材）的选型、防雷电静电措施设计等；6) 完成工程的安全技术及管理制度设计。1.2 沥青的概述及储存工艺条件1.2.1 沥青的概述沥青以完全溶于二硫化碳的天然的或火成的或天然的与火成的烃类混合物为主要成分的黑色液体、半固体或固体物质。不溶于水。主要成分是沥青质和树脂。沥青质不溶于低沸点烷烃，却能被低沸点烷烃沉淀。关于其理化特性可见下表。表1-1 理化特性pH值:无资料熔点():无资料沸点():1
6、000m3甲B、乙类0.75D0.6D0.4D0.8m丙A类0.4D丙B类2m5m注：1. 表中D为相邻较大罐的直径，单罐容积大于1000m3的储罐取直径或高度的较大值；2. 储存不同类别液体的或不同型式的相邻储罐的防火间距应采用本表规定的较大值；3. 现有浅盘式内浮顶罐的防火间距同固定顶罐；4. 可燃液体的低压储罐，其防火间距按固定顶罐考虑；5. 储存丙B类可燃液体的浮顶、内浮顶罐，其防火间距大于15m时，可取15m。两排立式储罐的间距应符合表3-1的规定，且不应小于5m；两排直径小于5m的立式储罐及卧式储罐的间距不应小于3m。由上文中确定的沥青为丙B类，且储罐直径大于5m，可确定沥青储罐间
7、防火间距为5m。立式储罐至防火堤内堤脚线的距离不应小于罐壁高度的一半。因为由上文确定选用的沥青储罐壁高12.56m，所以可设定沥青储罐至防火堤内堤脚线的距离为7m。根据石油库设计规范GB 50074-2002，可确定油泵房、水泵房、装卸台、配电间最低耐火等级分别为三级、三级、三级、二级。再由建筑设计防火规范GB50016-2006,第4.2.1条，可确定本设计中沥青储罐区距离配电房距离为50m、距离控制室办公区25m、距离导热油房25m、距离泵房25m，距装卸台25m，消防水池距离罐区42m。表3-2 沥青储罐区的防火间距名称沥青储罐防火堤控制室办公区导热油房泵房消防水池配电房装卸台沥青储罐（
8、区）5m7m25m25m25m42m50m25m3.2防火堤及隔堤的安全设计根据石油化工企业设计防火规范GB50160-2008 ，沥青储罐区应该设防火堤和隔堤以防止液体外漏和火灾蔓延，对于防火堤及隔堤的设计应满足下列规范要求：1. 防火堤及隔堤应能承受所容纳液体的静压，且不应渗漏；2. 立式储罐防火堤的高度应为计算高度加0.2m，但不应低于1.0m（以堤内设计地坪标高为准），且不宜高于2.2m（以堤外3m范围内设计地坪标高为准）；3. 立式储罐组内隔堤的高度不应低于0.5m；4. 管道穿堤处应采用不燃烧材料严密封闭；5. 在防火堤内雨水沟穿堤处应采取防止可燃液体流出堤外的措施；6. 在防火堤
9、的不同方位上应设置人行台阶或坡道，同一方位上两相邻人行台阶或坡道之间距离不宜大于60m；隔堤应设置人行台阶。3.2.1防火堤的选型与构造一、选型防火堤、防护墙的设计，应满足各项技术要求的基础上，因地制宜，合理选型，达到安全耐久、经济合理的效果。根据储罐区防火堤设计规范防火堤的选择符合下列规定：（1） 土筑防火堤在占地、土质等条件能满足需要的地区选用。（2） 钢筋混凝土防火堤，一般地区均可采用。在用地紧张地区、大型油罐区及储存大宗化学品的罐区可优先选用。（3） 浆砌毛石防火堤在抗震设防烈度不大于6度且地质条件较好、不宜造成基础不均匀沉降的地区可优先选用。（4） 砖砌块防火堤和夹芯式中心填土砖、砖
10、块防火堤，一般地区均可采用。（5） 防护墙宜采用砌体结构。（6） 防火堤（土堤除外）应该采取在堤内侧培土或喷涂隔热防火涂料等保护措施。综合考虑选择采用钢筋混凝土防火堤。二、构造防火堤的构造满足下列要求：1. 防火堤堤身必须密实、不渗漏。2. 防火堤、防护墙埋置深度应根据工程地质、建筑材料、冻土深度和稳定性计算等因素确定为0.5m。3. 防火堤及防火墙变形缝的设置规定：变形缝的间距根据建筑材料、气候特点和地质条件按有关结构设计规范确定；变形缝缝宽设置为35mm，缝内填充硅酸盐类无机防火填料。4. 防水堤内培土应符合下列规定：防火堤内侧培土高度与堤同高；培土顶面宽度300mm；培土应分层压实，坡面
11、应拍实，压实系数0.85；培土表面应作面层，面层应能有效的防止雨水冲刷、杂草生长和小动物破坏，面层可采用砖或预制混凝土块铺砌在南方四季常青地区，可用高度150mm的人工草皮做面层。5. 防火堤内侧喷涂隔热防火涂料选择FH（JF-205）非膨胀型混凝土防火涂料。性能见表3-3。钢筋混凝土防火堤的构造应符合下列规定： 堤身及基础地板的厚度应由强度计稳定性计算确定为200mm。 受力钢筋应由强度计算确定不能够满足下列要求：钢筋混凝土防火堤应双向配筋，竖向钢筋直径12mm，水平钢筋直径10mm，钢筋间距200mm；竖向钢筋的保护层厚度30mm，基础地板受力钢筋的保护层厚度（有垫层）40mm；堤身的配筋
12、率0.2。表3-3 防火涂料性能粘结强度/Mpa0.22 涂层厚度/mm16干密度/m3503耐火极限/h2.0耐水性经24h试验后，涂层不开裂、起层、脱落耐碱性经24h试验后，涂层不开裂、起层、脱落耐冷热循环试验经15次试验后，涂层不开裂、起层、脱落、变色 3.2.2防火堤参数设计根据储罐区防火堤设计规范 GB 50351-2005第3.2.4条固定顶沥青罐组防火堤内有效容积应不应小于罐组内一个最大罐的容量。沥青储罐组的防火堤内侧高度不应小于1.0 m，且外侧高度不大于2.2m。罐组隔堤高度宜为0.5-0.8m,则取隔堤高度为0.5m，再根据平面布置图与石油化工企业设计防火规范GB50160
13、-2008中6.2.12条验证 （3-1）-油罐间防火间距；D-油罐直径；-防火堤中心线围成的水平投影区的总宽度。=5.00m,D=23.70m，=66.40m,则V=952.84500.00，符合规范标准，故取隔堤高度为0.50m。油罐组防火堤有效容积应按下式计算: (3-2)式中：V-防火堤有效容积 （)；A-由防火堤中心线围成的水平投影面积()；-设计液面高度(m)；- 防火堤内设计液面高度内的一个最大油罐的基础体积 ()；-防火堤内除一个最大油罐以外的其他油罐在防火堤设计液面高度内的液体体积和油罐基础体积之和()； 防火堤中心线以内设计液面高度内的防火堤体积和内培土体积之和()； 防火
14、堤内设计液面高度内的隔堤、配管、设备及其他构筑物体积之和()。 图3-1 防火堤有效容积计算示意由总平面布置图可知：V=5000， (3-3)式中 r-防火堤四周角圆弧半径；-防火堤中心线围成的水平投影区的除去边角的总长度；-防火堤中心线围成的水平投影区的总宽度。由总布置图图可知r=10.47m，=131.56m，=66.40m，则9079.97。441.15 （3-4）3970.35 (3-5) (3-6)式中 -防火堤宽度 ，=0.2m,则 =46.17 (3-7)式中 -隔堤平均宽度；-隔堤设计高度,管道类体积较小可以忽略。-防火堤中心线围成的水平投影区的总宽度。根据储罐区防火堤设计规范
15、 GB 50351-2005 4.2.11条规定，隔堤厚度取100mm，由上文可知=0.1m，=0.5m，则13.28。综合上述公式和数据，可得到=1.12m。根据 石油化工企业设计防火规范GB50160-2008中6.2.17条规定，立式储罐防火堤的高度应为计算高度加0.2m，但不应低于1.0m（以堤内设计地坪标高为准），且不宜高于2.2m（以堤外3m范围内设计地坪标高为准），设定防火堤高度为1.32m。3.3消防设计3.3.1消防车道设计根据建筑设计防火规范GB500162006 ,可燃液体罐区内，任何储罐的中心距至少两条消防车道的距离均不应大于120m，对于50000沥青储罐区这种丙类液
16、体储罐区的消防车道设置应符合下列规定：（1） 储量大于表3-4规定的堆场、储罐区，宜设置环形消防车道。（2） 甲、乙、丙类液体储罐区，可燃气体储罐区，区内的环形消防车道之间宜设置连通的消防车道。（3）间消防车道与环形消防车道交接处应满足消防车转弯半径的要求。（4） 供消防车取水的天然水源和消防水池应设置消防车道。（5） 消防车道的净宽度和净空高度均不应小于4.0m。供消防车停留的空地，其坡度不宜大于3%。（6） 环形消防车道至少应有两处与其它车道连通。（7） 消防车道路面、扑救作业场地及其下面的管道和暗沟等应能承受大型消防车的压力。消防车道可利用交通道路，但应满足消防车通行与停靠的要求。表3-
17、4 堆场、储罐区的储量名称棉、麻、毛、化纤(t)稻草、麦秸、芦苇(t)木材(m3)甲、乙、丙类液体储罐(m3)液化石油气储罐(m3)可燃气体储罐(m3)储 量100050005000150050030000根据以上规定沥青储罐区的容积是50000m3大于1500m3，应设置环形消防车道。再由石油化工企业设计防火规范GB50160-2008中4.3.4消防车道的路面宽度不应小于6m，路面内缘转弯半径不宜小于12m，则本罐区消防车道和储罐中心的距离设定为27m，路面内缘转弯半径为20m，消防车道宽度设置为8m。3.3.2 消防用水规范要求根据石油化工企业设计防火规范GB50160-2008, 沥青
18、罐区的消防用水量计算应符合下列要求：1. 应按火灾时消防用水量最大的罐组计算，其水量应为配置泡沫混合液用水及着火罐和邻近罐的冷却用水量之和；2. 距着火罐罐壁1.5倍着火罐直径范围内的相邻罐应进行冷却；3. 当邻近立式储罐超过3个时，冷却水量可按3个罐的消防用水量计算。对于沥青储罐应设消防冷却水系统，其供水范围、供水强度和设置方式应符合下列规定：1. 供水范围、供水强度不应小于表3-5的规定；2. 润滑油罐可采用移动式消防冷却水系统；3. 控制阀应设在防火堤外，并距被保护罐壁不宜小于15m。控制阀后及储罐上设置的消防冷却水管道应采用镀锌钢管。4. 直径大于20m的固定顶罐储罐消防冷却用水的延续
19、时间为6h表3-5 消防冷却水的供水范围和供水强度项目供水范围供水强度附注移动式水枪冷却着火罐固定顶罐罐周全长0.8L/sm浮顶罐、内浮顶罐罐周全长0.6L/sm注1、2邻近罐罐周全长0.7L/sm固定式冷却着火罐固定顶罐罐壁表面积2.5L/minm2浮顶罐、内浮顶罐罐壁表面积2.0L/minm2注1、2邻近罐罐壁表面积的1/2与着火罐相同注3注：1. 浮盘用易熔材料制作的内浮顶罐按固定顶罐计算； 2. 浅盘式内浮顶罐按固定顶罐计算；3. 按实际冷却面积计算，但不得小于罐壁表面积的1/2。因为沥青消防危险性较低，类似润滑油，所以沥青储罐区可采用移动式冷却水系统。又因为1.5D=35.55m，而
20、两储罐相距5m，则距离储罐壁35.55m会有3个储罐，所以冷却水量按3个罐子算。3.3.3 消防用水计算内容一、冷却用水量计算着火罐冷却水用水量冷却着火罐用水量，可按下式计算： (3-8)式中 -着火罐冷却用水量，；D-着火罐直径，m;q-着火罐每米周长冷却用水量，T-延续时间，s。D=23.7m，q=0.8,则=59.56 。邻近罐冷却用水量冷却邻近罐用水量，可按下式计算： （3-9）式中 -邻近油罐冷却用水量, ;-着火罐直径，m;-邻近油罐每米周长冷却用水量,N-邻近油罐数量, 个。D=23.7m,q=0.7,N=3则=156.36 。冷却用水总量 （3-10）延续时间为21600s，则
21、Q=L=4663.872。二、配置泡沫混合液用水量计算扑救油罐火灾, 不仅需要大量的冷却用水, 而且需要大量的灭火设备和灭火剂。根据低倍数泡沫灭火系统设计规范GB50151-92第2.2.2条，沥青储罐采用液上喷射泡沫灭火系统，直径大于 18 m的固定顶储罐发生火灾时，罐顶一般只撕开一条口子，全掀的案例很少。泡沫炮难以将泡沫施加到储罐内。则不宜采用泡沫枪、泡沫炮为主要灭火设施，再由第2.2.5条可选用泡沫喷淋系统，但是现在企业工厂罐区根据经济最优原则一般不选用，并且对于沥青火灾，泡沫喷淋系统作用时间不长，灭火功效不理想，所以可采用移动式泡沫灭火系统。混合液量=供混合液强度燃烧面积供液时间泡沫液
22、量一混合比混合液量采用6泡沫液，一次进攻按5 min计算，扑救丙类液体火灾的泡沫液量，可以用下式计算：=0065A5=1.5 A5丙类液体火灾泡沫混合液供给强度，单位为Lmin，参见表3-6；A油品燃烧面积，单位为，那么所需要水量可按下式计算：=0945A5=23.5A24A为保证多次进攻顺利进行，一般准备一次进攻所用泡沫液量的6倍，即30 min灭火延续时间。由低倍数泡沫灭火系统设计规范第3.1.2条沥青储罐泡沫喷淋最大保护面积为储罐的横截面面积。对于非水溶性的丙类液体的固定顶储罐液上喷射泡沫灭火系统的泡沫混合液供给强度及连续供给时间，应符合下表要求：表3-6 泡沫混合液供给强度和连续供给时间泡沫液种类供给强度连续供给时间（min）（Lminm3）甲乙类液体丙类液体蛋白氟蛋白、水成膜 、成膜氟蛋白6.O5.040453030综合上述条件可知，=441.15则=10578.6L=10.6。再综合冷却用水量，可算出该沥青储罐区消防用水量为4674.46。3.3.4消防水池关于储罐区的消防水源问题，沥青储罐区设定为由消防水池供给。根据石油化工企业设计防火规范中8.3.2工厂水源直接供给不能满足消防用水量、水压和火灾延续时间内消防用水总量要求时，应建消防水池（罐），并应符合下列规定：（1）水池（罐）的容量，应满足火灾延续时间内消防用水总量的要求。当发生火灾能保证向水池（罐）连续补水时