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精細(xì)化工企業(yè)的防火設(shè)計探討
發(fā)布時間：
2023-10-10 10:14
精細(xì)化工，它是由化學(xué)合成( 或從天然物質(zhì)中分離、提取) 、精制加工和商品化等三個部分組成，大多以靈活性較大的多功能裝置和間歇方式進(jìn)行小批量生產(chǎn)，化學(xué)合成多數(shù)采用液相反應(yīng)、流程長、精制復(fù)雜、需要精密的工程技術(shù) 。 精細(xì)化工生產(chǎn)過程會使用大量有機(jī)溶劑( 甲 醇、 乙醇、 乙酸乙酯、 醋酸等) ，反應(yīng)過程中通常在高溫、高壓下進(jìn)行。 大多數(shù)的有機(jī)溶劑具有易燃、易爆的特性，在生產(chǎn)過程中有機(jī)溶劑的揮發(fā)和不正常泄漏，會形成爆炸危險環(huán)境，設(shè)計本身存在缺陷或生產(chǎn)過程中稍有操作不當(dāng)產(chǎn)生點(diǎn)火源，便會引起火災(zāi)爆炸事故。 這就要求在設(shè)計過程中，要認(rèn)真研究介質(zhì)的爆炸特性，綜合考慮安全、 環(huán)保、 合理、有效的防火防爆措施，確保精細(xì)化工生產(chǎn)過程中人員、廠房和設(shè)備的安全。
1 精細(xì)化工企業(yè)防火設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范問題
在工程設(shè)計中，對于化學(xué)品的火災(zāi)危險性、 燃爆特性等要高度重視，設(shè)計應(yīng)特別謹(jǐn)慎。 精細(xì)化工的生產(chǎn)與石油化工的生產(chǎn)有著很大的不同，精細(xì)化工生產(chǎn)有著其工程設(shè)計的特殊性，精細(xì)化工多為間歇操作，自 動化程度相對較低，設(shè)備小靈活性大，設(shè)備多布置在封閉式廠( 庫) 房建筑內(nèi)，而石油化工多為連續(xù)化生產(chǎn)，自動化程度高，設(shè)備多布置在露天框架內(nèi)。
現(xiàn)行的有關(guān)工業(yè)防火防爆標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范主要有: 《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計規(guī)范》( GB50187) 、 《化工企業(yè)總圖 運(yùn)輸設(shè)計規(guī)范》( GB50489) 、《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》( GB50183) 、《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》( GB50160) 、《建筑設(shè)計防火規(guī)范》( GB50016) 、《石油庫設(shè)計規(guī)范》( GB50074) 、《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》( GB50058) 、《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) 等。
按照國家安全監(jiān)管總局和住房城鄉(xiāng) 建設(shè)部《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)危險化學(xué)品 建設(shè)項(xiàng)目 安全設(shè)計管理的 通知》 安監(jiān)總管三〔2013〕 76 號的相關(guān)要求: “具有爆炸危險性的建設(shè)項(xiàng)目 ，其防火間距應(yīng)至少滿足 GB50160 的要求。 當(dāng)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范沒有明確要求時，可根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)采用定量風(fēng)險分析計算并確定裝置或設(shè)施之間的安全距離”。
《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》( GB50160)中規(guī)定了工石油化工產(chǎn)品的煉油廠、 石油化工廠、 化纖廠等裝置的設(shè)計間距要求，而對精細(xì)化工企業(yè)廠房的防火間距沒有明確要求，在規(guī)范 P86 頁的條文解釋中做了說明: 其中，對建筑物之間的防火間距，本規(guī)范未做規(guī)定的均按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建設(shè)設(shè)計防火規(guī)范》GB50016 執(zhí)行。
國家現(xiàn)在還沒有針對精細(xì)化工企業(yè)的防火規(guī)范，導(dǎo)致各地精細(xì)化工企業(yè)的設(shè)計參考的標(biāo)準(zhǔn)不一致，各地安監(jiān)部門和安全專家有著不同的理解，在安全審查時有的地方按《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》GB50160 的工藝裝置來要求防火間距( 例如甲類裝置之間要求 30 m) ，有的地方按《建設(shè)設(shè)計防火規(guī)范》GB50016 來要求防火間距( 例如甲類廠房之間要求 12 m) ，存在不同的理解，各地要求不一致，增加了設(shè)計的難度，影響了項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度。 對于精細(xì)化工廠，按石化規(guī)設(shè)計，顯然間距過大，不僅浪費(fèi)土地資料，增加企業(yè)成本，也難以達(dá)到各地規(guī)劃部門規(guī)定的投資強(qiáng)度、容積率等指標(biāo)要求。
2 廠房內(nèi)防火防爆的安全設(shè)計要點(diǎn)
精細(xì)化工廠房內(nèi)的防火設(shè)計主要從工藝設(shè)計、 設(shè)備布置、設(shè)備及管道設(shè)計等方面進(jìn)行考慮，其他專業(yè)內(nèi)容諸如: 電氣儀表設(shè)計、建筑設(shè)計、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計、給排水設(shè)計等按照相關(guān)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計，本文不做論述。
2.1 工藝設(shè)計
( 1) 選擇物質(zhì)危險性相對較小、 工藝過程較緩和成熟的工藝路線。 宜采取較低的溫度和壓力，將可燃物質(zhì)限制在密閉的容器內(nèi)。
( 2) 對涉及“兩重點(diǎn)一重大”的項(xiàng)目，按照國家相關(guān)規(guī)定，采用自動化控制技術(shù)控制工藝操作程序和工藝過程的物料比、溫度、壓力、液位等工藝參數(shù)。 工藝系統(tǒng)應(yīng)采用安全可靠的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，并根據(jù)其生產(chǎn)的火災(zāi)危險性、 工藝過程危險和風(fēng)險分析結(jié)果，確定安全完整性等級( SIL) ，設(shè)置相應(yīng)的安全聯(lián)鎖、緊急停車系統(tǒng)及安全儀表系統(tǒng)( SIS) 。
( 3) 盡量防止易燃易爆物料泄漏、 外逸，實(shí)現(xiàn)密閉化、 管道化生產(chǎn)。 控制物料的泄漏量，推薦采用 泄漏檢測與修復(fù)技術(shù)( LDAＲ) 設(shè)置固定或移動檢測設(shè)備，定期檢測各類反應(yīng)釜、物料輸送管道、泵、閥門、法蘭等泄漏點(diǎn)，及時修復(fù)超過一定濃度的泄漏點(diǎn)，控制泄漏。
2. 2 設(shè)備布置
( 1) 精細(xì)化工廠房平面布置，其外形一般分為 長方形、 L形、T 行等。 長方形便于總平面圖的布置，節(jié)約用地，有利于設(shè)備布置，縮短管線，易于安排疏散通道，有利于自 然采光和通風(fēng)。 廠房一般采用鋼筋混凝土框架和排架結(jié)構(gòu)，抗爆性能好，一般經(jīng)濟(jì)跨度控制在 6 m 一跨，廠房寬度一般控制在 21 m 以內(nèi)，以利于利用外墻泄壓。
( 2) 在滿足工藝流程、安全環(huán)保的前提下，平面布置要合理分區(qū)，設(shè)備布置應(yīng)緊湊，限制和減少爆炸危險區(qū)域的范圍，將爆炸區(qū)域與非爆炸區(qū)域、 不同等級爆炸區(qū)域用防爆墻體隔開，連通處應(yīng)設(shè)置門斗等防護(hù)措施。 有爆炸危險的甲、乙類設(shè)備布置在廠房的一端或一側(cè)或多層建筑的頂層，采用易于泄壓的門窗及輕質(zhì)屋頂泄壓。
( 3) 設(shè)備布置要滿足工藝流程順序，保證水平方向和連續(xù)方向的連續(xù)性。 充分利用高低位差布置，計量槽、高位槽、冷凝器布置在最高層，主要反應(yīng)設(shè)備布置在中層，儲罐、泵等布置在最下層。
( 4) 很多精細(xì)化工企業(yè)由于工藝的特性需求，多將生產(chǎn)、包裝、儲存、控制化驗(yàn)、辦公等設(shè)施組合布置在聯(lián)合廠房內(nèi)。 但現(xiàn)在按照國家安全監(jiān)管總局和住房城鄉(xiāng) 建設(shè)部《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)危險化學(xué)品建設(shè)項(xiàng)目 安全設(shè)計管理的通知》安監(jiān)總管三〔2013〕76 號的相關(guān)要求，對涉及“兩重點(diǎn)一重大”的建設(shè)項(xiàng)目 ，應(yīng)至少滿足《建筑設(shè)計防火規(guī)范》( GB50016) 和《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》( GB50160) 等規(guī)范的要求，并以最嚴(yán)格的安全條款為準(zhǔn)。 按照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》( GB50016) ，供甲、 乙類廠房專用的 10KV 及以下的變、配電站，當(dāng)采用無門、窗、洞口的防火墻分隔時，可一面貼鄰布置; 另 外分控制室也可貼鄰?fù)鈮υO(shè)置。而根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》GB50160，裝置的控制室、機(jī)柜間、變配電所等不得與設(shè)有甲、 乙 A 類設(shè)備的房間布置在同一建筑物內(nèi)。 甲 乙類精細(xì)化工廠房內(nèi)是否還可以設(shè)置變配電室、控制室，目前各地在安全審查時還存在異議，說法不一，需有關(guān)部門進(jìn)一步明確。
2.3 設(shè)備及管道設(shè)計
( 1) 可燃液體采用密閉設(shè)備，設(shè)備應(yīng)具有承受超壓的性能和完善的生產(chǎn)工藝控制手段，設(shè)置可靠的溫度、 壓力、 流量、 液位等工藝參數(shù)的控制儀表和控制系統(tǒng)。
( 2) 易燃易爆設(shè)備內(nèi) 可采用 氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w覆蓋的措施。
( 3) 易燃化學(xué)品通過重力、 惰性氣體加壓或者無軸封的泵( 如屏蔽泵或磁力泵) 進(jìn)行輸送。
( 4) 對易燃易爆的儲罐、 中間儲罐，相對集中布置在車間外，并采取相應(yīng)的防護(hù)措施，如設(shè)置罐內(nèi)氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)，防止液體泄漏產(chǎn)生火災(zāi)和爆炸的傷害; 同時對低溫液體貯罐、 高溫液體貯罐也應(yīng)采取相應(yīng)的保溫、 控( 降) 溫防護(hù)措施，如夾套冷卻系統(tǒng)和貯罐頂部噴淋系統(tǒng)。
( 5) 對有安全隱患的高溫高壓反應(yīng)罐、儲罐或氣體鋼瓶等，應(yīng)采取安全閥、爆破片等超壓泄放措施，設(shè)置事故安全排放裝置( 包括儲罐) 、自動切換備用設(shè)備等，以達(dá)到生產(chǎn)安全的要求。
( 6) 管道系統(tǒng)的選型、設(shè)計等應(yīng)符合《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 － 工業(yè)管道》( TSG D0001 － 2009) 、《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道》 ( GB/T20801 － 2006) 及《工 業(yè) 金 屬 管 道 設(shè) 計 規(guī) 范》( GB50316 － 2000) ( 2008 年版) 等的要求。
3 結(jié)語
以上介紹均為筆者在長期的設(shè)計過程中，對精細(xì)化工企業(yè)如何進(jìn)行防火設(shè)計的一點(diǎn)心得及體會，所有的總結(jié)均基于精細(xì)化工車間的共性考慮，雖然不同的精細(xì)化工車間因?yàn)槠渖a(chǎn)性質(zhì)及業(yè)主的功能要求不同而有所不同，但在設(shè)計時都離不開上述設(shè)計要點(diǎn)的考慮。 目 前國內(nèi)還未制定精細(xì)化工企業(yè)防火規(guī)范的國家標(biāo)準(zhǔn)，造成了在精細(xì)化工企業(yè)設(shè)計中出現(xiàn)了一些問題和困擾，望有關(guān)部門加快制定精細(xì)化工企業(yè)防火規(guī)范的進(jìn)度，以滿足精細(xì)化工行業(yè)快速發(fā)展的趨勢。
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