防火防爆课程设计.docx

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防火防爆课程设计

北京理工大学珠海学院

防火防爆课程设计说明书

题目:

珠海市金鼎加油站防火防爆课程设计

学院：

化工与材料学院

专业班级：

安全工程一班

学号：

************

****************林宇发　　

***********************************

2013年12月28日

北京理工大学珠海学院

课程设计任务书

2013～2014学年第一学期

学生姓名：

林宇发专业班级：

11安全工程

指导教师：

谭小群工作部门：

化工与材料学院

一、课程设计题目珠海市香洲区金鼎中石化加油站防火防爆设计

二、课程设计内容

1．收集课题对象的现场资料（工艺、尺寸、环境参数、存在的问题和运行情况等资料），调查课题的国内外现状、呈现的特征、存在的问题以及指出研究的意义和目的。

2．分析确定工艺过程中所存在的主要危险及各个生产环节和存储场所的火灾危险类别。

3．设定课题对象的生产场所、附属设施、存储区的建、构筑物的功能，确定建、构筑的耐火等级，进行工厂区域规划和总平面布置。

4.分析选择某一建构筑物进行爆炸危险区域划分。

5.主要防爆电气设备进行分析、选型。

6、对某一有爆炸危险的建构筑物计算其泄爆面积，并选择确定泄爆方式。

7、绘制厂区总平面布置图和厂房爆炸危险区域划分图。

三、进度安排

1．第3周至第5周，集中讲授防火防爆控制技术措施、课程设计的基本知识与要求，学生确定选题，收集与设计有关的资料。

2．第5周周四至第9周周六，完成课程设计。

3．第9周周日答辩。

四、基本要求

1．学生应按照要求独立分析、解决问题，按计划完成课程设计任务。

不得抄袭或找人代做，否则按考试作弊处理。

2．要求每个小组完成课程设计说明书一份，约5000字。

要求学生对所设计的内容必须概念准确，参数选择合理，符合设计手册与设计规范及相关参考书籍的要求，计算正确，文笔流畅。

设计合理，图表清晰，符合规范。

图纸用CAD绘制，绘图必须符合规范。

设计说明书用A4纸打印，胶印装订。

3．说明书结构为：

（1）封面，

（2）任务书，（3）摘要，（4）关键词，（5）目录，（6）正文，（7）参考文献。

排版格式要符合《北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）撰写结构与格式规范》的要求。

教研室主任签名：

年月日

珠海市香洲区金鼎中石化加油站防火防爆设计

摘要

本设计是针对汽车加油站而进行的防火防爆设计。

通过对加油站所经营燃油性质的分析、确定工作环节和存储场所的火灾危险类别以及环境因素。

对厂区进行合理分区布置，大致可分为：

储灌区、经营区、生活办公区及其他区四个部分及附属设备。

接着确定站内的主要建筑物以及它们之间的防火间距，然后对加油站进行区域规划和总平面布置。

还对加油站进行危险区域划分，耐火等级的确定，以通过技术和管理的创新来保证安全生产的可靠性。

关键词：

加油站；防火防爆；防火间距；耐火等级

1概述

1.1规章制度

《中华人民共和国安全生产法》（中华人民共和国主席令第70号）

《中华人民共和国消防法》（1998年国家主席令第4号）

《安全生产许可证条例》（中华人民共和国国务院令第397号）

《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）

《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）

《小型石油库及汽车加油站设计规范》（GB50156-2002）

《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-2002）

1.2火灾危险性的意义

火灾危险性分类的目的是为了在建筑防火要求上便于区别对待，使厂房和库房安全又经济。

生产与贮存的火灾危险性分类原则是在综合考虑全面情况的基础上，确定不同区域火灾危险性类别。

将生产车间和库房按使用、生产或储存物质的燃爆危险性进行分类，是采取有效防火与防爆措施的重要依据。

1.3加油站选址

1.3.1选址的原则

根据《小型石油库及汽车加油站设计规范》[1]中加油站选址原则：

1加油加气站的站址选择，应符合城镇规划、环境保护和防火安全的要求，并应选在交通便利的地方。

2在城市建成成区内不应建一级加油站、一级液化石油气加气站和一级加油加气合建站。

3城市建成区内的加油加气站，宜靠近城市道路，不宜选在城市干道的交叉路口附近。

4加油站、加油加气合建站的油罐、加油机和通气管管口与站外建、构筑物的防火距离，不应小于油罐、加油机和通气管管口与站外建、构筑物的防火距离（m）的规定。

1.3.2加油站具体地址和当地环境

该加油站建于珠海市金鼎镇港湾大道主干道区段，背有大片农田作物，前方为公路，与珠海君悦雷克萨斯相邻，加油站除正面为地势相平的公路外，三面建筑物地基均在十米以上，因此加油站三面为一级耐火混凝土挡土墙建筑。

与民用建筑相距1500米，与正面主干道距30米。

珠海市地处北回归线以南，冬夏季风交替明显，终年气温较高，偶有阵寒，但冬无严寒，夏不酷热；年日温差较小，属南亚热带海洋性季风气候，常年风向为东南风。

1.4具体设施规范

1.4.1储油罐

汽油、柴油储罐直接埋入地下，直埋油罐的进油管、出油管、量油孔、呼吸管道等结合管，应设在入孔盖上。

量油孔采用铜、铝等有色金属尺槽，防止了上钢尺与钢管摩擦打火。

地下油罐单独设置呼吸管，管径为6O毫米，且安装了阻火器，管口与地面距离5米。

沿建筑物的墙向上敷设的呼吸管，其管口高于建筑物1.5米，与门窗的净距离4米。

地下油灌入孔应设在坚固的操作井内，井盖用碰撞时不产生火花的材料制成。

另外还设有防雷和防静电装置。

防雷：

用3Ω电阻接地，且设3处接地点；防静电：

用80Ω电阻装置的接地。

1.4.2加油机

加油机基础中穿过的油品管线、电源线和接地线的孔洞用砂土填满。

加油机周围划分为1级区域。

其电气线路采用电缆敷设和钢管配线，电气设备选用安全型。

电源及照明灯的开关，装在了加油站管理室内。

加油机与储油灌之间用导线连接起来并接地，防止两者间产生电位差。

保持电器设备清洁。

加油机油枪软管加绕螺旋形金属丝，并用地线与加油机连接，来消除枪口处产生的静电。

接近加油机的人员不允许穿易积聚静电的服装和有铁钉的鞋。

检修操作不允许使用发火花工具，操作时不得有敲击、碰撞。

不得携带任何火源进入检修现场。

1.4.3管线

加油站的输油管线，采用无缝钢管，管线用焊接连接。

加油站内的管线直接埋地敷设。

加油站内未设置坑、井、渠或其他暗沟，避免油气的聚积。

此外，管线的始端、末端、分支处及直线段，每隔1OO米都设有防静电和防感应雷的接地装置。

1.4.4办公区

办公区为一、二级耐火等级的单独建筑。

加油机罩棚采用了现浇钢筋混凝土遮棚。

用于煮食物或开水的锅炉设在了单独房间内，锅炉间的门窗朝向避免了加油机、卸油口、油罐及呼吸管口，并且安装火星熄灭器，严防火星外逸。

1.4.5加油站场地

加油站的四周建有15米高的实体围墙，与周围建筑物防火间距符合附录一的规定。

同时建造加油站地面时保持了一定坡度，并设有置隔油池，防止油品外流。

此外，还有设置防雷设施和一些泡沫、干粉灭火器、石棉布等灭火器材。

1.5加油站的功能分区

为了使加油站更好地运营，使每个区域的功能更加清晰，把功能一样的区域归在一起，为加油站爆炸危险区域的划分奠定了基础。

1）储存区：

地下油罐区

2）经营区：

加油岛

3）生活办公区：

卫生间、办公区、营业厅

4）其他区：

绿化区

1.6小结

本章通过收集该加油站的现场资料，查阅有关规范，得出本课题的研究意义。

还对加油站的选址、周边环境和加油站的设备装置进行了探讨，从而明确加油站的功能分区。

2油的性质及火灾危险性分析

汽油是用于点燃式发动机即汽油发动机的专用燃料。

柴油用于压燃式发动机。

有易蒸发、闪点低、引燃能小、易燃烧、易爆炸、易流淌扩散、易受热膨胀、易带电和产生静电的特性。

爆炸范围宽，饱和蒸汽压随温度升高而急剧增加，其膨胀系数也比较大，一般为水的10倍以上，汽化后的体积膨胀250-300倍左右，一旦蒸气浓度达到燃烧极限，遇到火源即可发生燃烧或爆炸。

2.1油品的火灾爆炸基本特性

加油站所经营的汽油按辛烷值可分为93号和97号等牌号，柴油根据沸点范围的不同可以分为轻柴油和重柴油两种。

2.1.1由汽油与柴油理化性质表可以看出，汽油各项火灾特征参数均高于柴油，只要能满足汽油工艺设施要求，就能满足柴油要求。

在实际中，柴油发生火灾爆炸事故也相对较少，下面以汽油作为重点进行论述。

　　2.1.2易燃易爆性汽油一般为无色或淡黄色透明液体，闪点远远低于室温，汽油蒸汽的最小点火能量很小，仅为0.2mJ，因此即使遇到能量较小的火源也易引起燃烧，汽油燃烧热值高，燃烧温度达1200℃，对周围可燃物带来巨大的热辐射。

汽油在室温下极易挥发，蒸汽比空气重，易于聚积在低洼处；汽油的爆炸浓度下限仅为37.2mg/L，与空气混合易形成爆炸性混合气体。

以下两表2-1、2-2为汽油与柴油的理化性质的对比。

表2-1汽油理化性质表

物料

名称　　

闪点

/℃　　

自燃点

/℃　　

爆炸极限/%　　

火灾危险类别　　

爆炸危险类别　　

职业危险等级　　

时间加权平均容许浓度/mg.m-3　　

组别　　

类别　　

汽油　　

-58～10　　

415～530　　

1.0～7.6　　

甲B　　

ⅡA　　

Ⅳ　　

300　　

表2-2柴油理化性质表

物料

名称　　

闪点

/℃　　　

自燃点

/℃　　

爆炸极限/%　　

火灾危险

类别　　

爆炸危险类别　　

职业危险等级　　

时间加权平均容许浓度/mg.m-3　　

组别　　

类别　　

柴油　　

55～75　　

350～380　　

1.5～6.5　　

乙B（<60℃）　　

丙A（>60℃）　　

ⅡA　　

－　　

2.1.3易蔓延扩散汽油密度为730kg/m3，比水轻且不溶于水，属于低黏度的轻质油品，流动扩散性强，发生泄漏后易流淌扩散，加之汽油燃烧速度很快，加油站内一旦发生火灾，油品流淌蔓延开，火势将迅速扩展。

　　2.1.4易产生静电油品在输送过程中，由于与管道之间的摩擦，会产生大量的静电荷，若不导走，聚集到一定程度形成高电位就可能放电火花，引起爆炸着火事故。

2.2加油站火灾爆炸事故类型

加油站经营的汽油在卸油和加油过程中挥发出易燃气体，另有操作不当造成泄漏的油品，一旦遇到明火、静电火花及雷击时，会引起火灾、爆炸事故。

　　2.2．1着火如采用敞开工艺卸油时，埋地油罐人孔处发生着火事故。

原因是由于未采取密闭卸油，卸油管未插到罐底，引起油品喷溅到液面和罐壁上，搅动液面加速油气挥发，同时与罐壁和空气摩擦产生静电火花，引起人孔上的卸油口着火。

　　2.2．2爆炸如加油站改造过程中爆炸。

原因是旧储油罐设置在罐室内，挥发的油气由于通风不良积聚在室内，因风焊切割拆除油站罩棚产生火花跌入罐池上盖的缝隙，引起爆炸。

　　2.2．3泄漏引起次生灾害油品泄漏到城市公用下水管网，产生爆炸等次生灾害，如广州市登峰路某加油站漏油到城市公用下水道，在数公里外遇明火爆炸。

原因是加油站没有采用密闭固定接头卸油，卸油作业时正逢大雨，无人看管，卸油胶管脱落，油品流入城市下水管网。

2.3加油站火灾爆炸危险因素分析

对大量的汽车加油站火灾或者爆炸事故的分析表明，油品泄漏是加油站发生火灾或爆炸事故的直接原因，同时也和安全距离、工艺设备、各种点火源等方面有密切联系。

　　2.3.1加油站设置安全距离目的是防止相互干扰，引发火灾事故。

取决于加油站周边建筑设施的性质、规模和站内各种设施的危险性等级。

2.3.2设备自身结构也会存在隐患。

　　2.3.3点火源及环境气候因素

　　2.3.3.1存在的各类点火源汽车加油站多建在车辆来往频繁的道路边上，周围环境复杂，存在众多的各类点火源。

频繁出入的加油车辆、人为带入的烟火、撞击火花、手机的电磁火花、动火作业时的火花等，一定条件下，都有可能成为引发火灾的点火源，造成事故。

　　2.3.3.2环境气候因素汽油蒸汽受温度影响大，易受热膨胀，平均温度每变化1℃，油气体积就变化0.12％。

夏天温度较高时，卸油作业过程中，会加剧汽油蒸汽外泄，与空气形成的爆炸性混合气体更容易达到爆炸极限。

　　在雷雨天气装卸油品，由于雷电放电时，其电压高达数十万伏，电流强度达数十万安培，挥发的油气如果在地表积聚没有散开，遇到雷击，即发生燃烧，另外，雷击还会使加油枪等金属设备产生感应电荷，并放出火花，导致加油过程中金属设备边缘的油气燃烧。

正常情况下，加油站内不会形成易燃易爆气体。

根据储存、生产物品的火灾危险性分类可知，由于汽油闪点小于28℃，所以汽油引发的火灾属于甲类危险性火灾。

2.4小结

本章通过分析加油站所存在的主要危险及各个生产环节，通过查阅资料，得出该加油站的火灾危险类别为甲类危险性火灾。

3耐火等级和防火间距

3.1耐火等级的标准

建筑物的耐火能力对限制火灾蔓延扩大和及对进行扑救、减少火灾损失具有重要意义。

耐火等级是衡量建筑物耐火程度的标准，建筑物的耐火等级是由建筑物构件的燃烧性能（非燃烧、难燃和燃烧材料）与耐火极限决定的[4]。

按照我国建筑设计、施工以及建筑结构的实际情况，并考虑到今后的发展趋势，将建筑物的耐火等级分为四级。

各级建筑构件的耐火极限和燃烧性能均不能低于下表3-1的规定。

表3-1建筑物构件的耐火等级

构件名称

燃烧性能和耐火极限/h

一级

二级

三级

四级

承载墙和楼梯间的墙

非燃烧体

难燃烧体

3.00

2.50

0.50

支承多层的柱

非燃烧体

难燃烧体

3.00

2.50

0.50

支承单层的柱

非燃烧体

燃烧体

2.50

2.00

梁

非燃烧体

2.00

非燃烧体

1.50

非燃烧体

1.00

难燃烧体

0.50

楼板

非燃烧体

难燃烧体

1.50

1.00

0.50

0.25

吊顶（包括吊顶格栅）

非燃烧体

难燃烧体

燃烧体

0.25

0.15

屋顶的承重结构

非燃烧体

燃烧体

1.50

0.50

疏散楼梯

非燃烧体

燃烧体

1.50

1.00

框架填充墙

非燃烧体

难燃烧体

1.00

0.50

0.25

隔墙

非燃烧体

难燃烧体

1.00

0.50

0.25

防火墙

非燃烧体

4.00

3.2各区域耐火等级的确定

各区域耐火等级应该根据《建筑设计防火规范》GB50016-2006[3]来确定。

表3-2为加油站内各个建筑物的火灾危险类别、耐火等级、层数、面积。

表3-2耐火等级划分结果

区域

名称

火灾危险类别

耐火等级

层数

占地面积（m2）

数量

备注

储存区

地下油罐区

甲类

单层

207.74

单罐尺寸3.8m×5.0m

经营区

加油岛

甲类

一级

单层

生活办公区

卫生间

二级

单层

74.72

办公区

二级

单层

80.37

营业厅

二级

单层

224.04

沙池

14m3

其他

绿化区

3.3防火间距

3.3.1防火间距的设计原则

建筑物内的防火间距的设计主要依据《建筑设计防火规范》BG50016-2006、《汽加油加气站设计与施工规范》BG50156-2002[5]和《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008[2]的规定。

表3-3加油站的等级划分

级别

油罐容积（m3）

总容积

单罐容积

一级

120

≤50

二级

≤50

三级

V≤60

≤30

注：

V为油罐总容积；柴油罐容积可折半计入油罐总容积。

表3-4加油和液化石油气加气合建站的等级划分

液化石油气加气站

一级

（120

二级

（60

三级

（30

三级（V≤30

加油站

一级

（45

二级

（30<>

一级

三级

（20<>

一级

二级

三级

一级

二级

三级

注：

1V为油罐总容积或液化石油气罐总容积（m3）

2柴油罐容积可折半计入油罐总容积。

3当油罐总容积大于60m3时，油罐单罐总容积不应大于50m3；当油罐的总容积小于或等于60m3时，油罐单罐总容积不应大于30m3。

4液化石油气罐单罐的容积不应大于30m3。

5“×”表示不应合建站。

罐区由柴油罐和汽油罐组成，各储罐均埋地敷设。

该加油站的储存量：

埋地汽油罐四台，单罐容积20m3（单罐尺寸3.8m×5.0m），柴油罐两台，单罐容积20m3。

（注：

V为油罐总容积；柴油罐容积可折半计入油罐总容积。

）则该加油站总储量V=20×4+20×2÷2=100m3，按照《汽车加油加气站设计与施工规范》（GB50156-2002）该加油站属于二级加油站。

3.3.2防火间距的确定

存储区、经营区、生活办公区和其他的防火间距应该根据《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002等确定，其中:

地下油罐区与站外道路路边距离为不小于8m。

埋地油罐之间相距不小于0.5m。

地下油罐区与站房不小于4m。

地下油罐区与砂池不小于3m。

地下油罐区与站区围墙不小于3m。

加油机与配电室不小于6m。

加油机与其他建筑物距离不小于8m。

加油岛场地宜设罩棚，罩棚应采用非燃烧构料制作，其有效高度不应小于15m。

罩棚边缘与加油机的平面距离不宜小于2m。

配电室与地下油罐区不小于30m。

配电室与仓库不小于25m。

配电室与餐厅不小于20m。

3.4小结

本章根据第一章对加油站功能分区的的划分，通过耐火等级和防火间距的有关规范，从而确定该加油站的各个建筑物耐火等级和和建筑物之间的防火间距。

从而为下一章加油站总平面图的布置做出依据。

4加油站总平面布置图的绘制

4.1平面布局的依据

由于在上文确定了加油站的设备设施和构筑物类别以及耐火等级和防火间距，明确了该加油站所在地区的环境因素（包括风向和周边环境）等，根据有关加油站设计规范，从而对加油站总平面图进行规划设计。

4.2具体平明布局

该加油站总占地面积约2683.5平方米，兼营97号汽油、93号汽油和0号柴油三个品种，为一级加油站。

进站口处设立一加油站牌。

1经营区：

设置6台售油机，售油机分两排设置，每排3个，间隔<4米，两排之间间隔6.58米。

每个售油机旁放置一手提灭火器。

2生活办公区：

分为办公区、营业厅、厕所。

均为一、二级耐火建筑。

总占地约384.8平方米。

3储存区：

设六个油罐，各灌相隔2米，分别储存90、93号汽油和0柴油，总占地为97.21立方米。

4附属设施：

消防栓，防火沙箱，灭火器，办公器材，备用建筑材料和设施等存放处。

5其他区：

绿化区

以下为加油站平面布置CAD图。

图4-1加油站总平面布置图

5爆炸危险场所区域的划分确定

5.1加油站危险区域划分的基本原则

爆炸危险区域的等级定义应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058[6]的规定。

危险区域的划分应遵守“辨清危险源，全局细分析，合理来划分”的原则确实把那些具有爆炸隐患或具有潜在危险的场所划分为危险区，并尽量把那些可以采取措施减轻危险程度的场所划分低度危险区或安全区。

因为汽油是易燃液体，其蒸气与空气混合后极易产生爆炸性气体混合物，属于Ⅱ类爆炸性混合物，所以汽车加油站场所应按爆炸性气体环境危险区域划分。

根据GB50058-92，加油站的爆炸性气体环境应根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间，进行分区：

0区：

连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境。

如目前绝大多数加油站使用的固定式贮罐，在罐体内部未充隋性气体的液体表面以上的空间划为0区；

1区：

在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境。

如在正常工作中因需要取出产品或开闭盖子等而可能导致可燃物质泄漏的场所，如油罐排气口以放空口为中心，半径为1.5m的空间；

2区：

在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。

如因腐蚀、老化等原因而可能导致可燃物质泄漏的场所。

5.2加油站危险区域划分

对该加油站按照爆炸危险区域的等级定义进行危险区域的划分。

经营区划为1区。

储存区划为2区。

生活办公区和其他区划为非爆炸危险区域。

详情见图5-1加油站危险区域的划分。

图5-1加油站爆炸危险区域划分图

6防爆电气的设计

6.1爆炸危险电气设备按爆炸危险场所等级的选型

根据使用条件的不同，设备可分为固定安装、移动式、携带式等几种情况。

电器设备按爆炸危险场所等级的选型，从表中可以看出隔爆型的性能最好，一级爆炸危险场所应优先应用。

表5-1爆炸危险场所电气设备选型

场所等级

Q-1

Q-2

Q-3

G-1

G-2

电机

隔爆型、防爆通风充气型

任意防爆类型

H43型

任意一级隔爆型、防爆通风充气型

H44型

电器和仪器

固定安装

防爆型、防爆通风充气型、防爆充油

H45型

任意一级隔爆型、防爆通风充气型

H45型

移动式

隔爆型、隔爆充气型、安全火花型

除防爆充油型任意一种防爆类型乃至H57型

任意一级隔爆型、防爆充气型

携带式

隔爆型、防爆通风充气型、防爆充油型

隔爆型、安全火花型

隔爆型、防爆安全型、H57型

任意一级隔爆型

照明灯具

固定及移动

防爆型、隔爆充气型

防爆安全型

H45型

任意一级隔爆型

H45型

携带式

隔爆型

隔爆型、防爆安全型、H57型

任意一级隔爆型

变压器

隔爆型、防爆通风性

防爆安全型、防爆充油型

H45型

任意一级隔爆型、防爆充油型、防爆通风充气型

H45型

通信电器

隔爆型、防爆通风充气型、防爆充油型、防爆通风充气型

防爆安全型

H57型

任意一级隔爆型、防爆充油型、防爆通风充气型

H45型

配电装置

防爆通风充气型、隔爆型

任意一种防爆类型

H57型

任意一级隔爆型、防爆通风充气型

H45型

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