乙炔厂防火防爆设计.docx
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乙炔厂防火防爆设计
1前言
随着科学技术进步和经济的快速发展，化工企业的规模日益增大、数量日益增多。
化工行业属于高危行业，具有危险物质多、生产过程复杂、对环境条件要求高、火灾危险性大、事故多发、事故严重度高的特点。
近几年化工企业火灾爆炸事故频繁发生，化工企业火灾爆炸危险成为人们普遍关注的社会问题。
化学工业是化学工业的重要组成部分，它囊括了很多生产部门，如农药行业，化肥行业，橡胶助剂行业，合成材料行业等等，在中国的国民经济发展过程中有重要作用，是中国的支柱产业部门之一。
中国化工行业占工业经济总量的20%，因而对国民经济非常重要。
化工企业是一个危险系数相当高的行业，导致危险的风险因素也很多，为了有效的控制相关的危险，应该从人——机——环境三个方面同时控制有关的风险因素，详细了解有关化学品的物化性质，毒性，腐蚀性，辐射性等，加强培养操作人员的安全素质，详细了解相关的安全操作规程，以便从物，和人的方面消除和控制风险因素。
最后对整个化工企业的区域规划，设计相应的区块布置，防火间距，车间布置，车间设备布置，典型设备的布置等，从而在消除或控制事故，以及在事故发生后能够最大的减少损失的发生。
本次课程设计主要依据建筑设计防火规范GB50016-2006、火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-92、并参考《化学工艺手册》、《防火防爆》等材料对乙炔厂进行防火防爆设计。
2工程项目分析
2.1工艺流程介绍
2.11生产工艺简介
乙炔的制备分为六个部分：
制备乙炔、清净洗涤、冷却压缩、再洗涤、洗涤脱水和加压充瓶。
首先电石与水反应生成乙炔气体，粗乙炔气体用次氯酸钠预清净洗涤，在经过冷却压缩，与0.08%到0.12%的次氯酸钠溶液逆流接触去硫、磷等杂质，用氢氧化钠溶液去除产生的酸性物质，脱水，将乙炔气体加压后冲入乙炔气瓶。
工艺流程图如下：
原料输送
粗乙炔气体发生
粗乙炔气体储存
粗乙炔气体净化
乙炔气体压缩
乙炔气体干燥
乙炔气体加压充瓶
瓶静置检查
电石
水
2.12生产中存在的危险
乙炔发生厂房主要由电石加料系统和乙炔发生器组成。
电石输送、加料系统位于厂房顶层,系统中的电石一旦接触雨、雪,会反应生成乙炔,可能与空气形成爆炸性混合气体。
电石加料过程中可能会有空气进入乙炔发生器,与发生器内生成的乙炔形成爆炸性混合气体。
乙炔发生器排渣时,容易将乙炔带出,若排渣过快,发生器形成负压,容易吸入空气,形成爆炸性混合物,接触火源后就会发生爆炸。
此外,当向乙炔发生器加料过快、过多时,电石与水反应生成的乙炔急剧增加,若乙炔不能及时输走,会造成乙炔发生器内压力增高而形成超压。
可能造成爆炸的点源有:
（1）电气设备故障引起的电火花；
（2）电石在输送、加料过程中因电石颗粒间、电石与储料斗及顶盖、内壁间,或电石内金属杂质与乙炔发生器壁间相互振动碰撞产生的撞击火花、摩擦火花或静电火花。
当乙炔发生器停止使用,或乙炔管道内温度低于16℃时,乙炔能与水生成如冰雪状的水合晶体,容易堵塞管道,且乙炔气和水合晶体摩擦会产生静电。
此外,由于电石水解生成乙炔是强烈的放热反应,1kg电石水解能放出1661KJ的热量。
当向乙炔发生器加料时,如果过快、过多,可能会因反应器内局部过热而导致爆炸。
在乙炔发生器的检修过程中,可能因检修人员违反安全操作规定而造成爆炸。
2.2生产环节的划分
2.2.1生产区
乙炔的制备和溶解分为六个部分：
制备乙炔、清净洗涤、冷却压缩、再洗涤、洗涤脱水和加压充瓶。
其中各个生产车间的功能与规模见表2.2-1。
表2.2-1各个生产车间的功能与规模
编号
生产车间功能
长（m）
宽（m）
高（m）
面积（㎡㎡）
1
电石与水反应生成乙炔气体
70
50
8
3500
2
粗乙炔气体用次氯酸钠预清净洗涤
70
50
8
3500
3
乙炔气体冷却并压缩
70
50
8
3500
4
与0.08%到0.12%的次氯酸钠溶液逆流接触去硫、磷等杂质
70
50
8
3500
5
用氢氧化钠溶液去除产生的酸性物质，脱水
70
50
8
3500
6
将乙炔气体加压后冲入乙炔气瓶
70
50
8
3500
2.2.2存储区
1电石：
无色晶体，工业品为灰黑色块状物，断面为紫色或灰色，熔点2300℃，相对水密度为2.2，分子式CaC2，分子量64.10，主要用途：
是重要的基本化工原料，主要用于产生乙炔气。
也用于有机合成、氧炔焊接等。
危险特性：
干燥时不燃，遇水或湿气能迅速产生高度易燃的乙炔气体，在空气中达到一定的浓度时,可发生爆炸性灾害。
与酸类物质能发生剧烈反应。
根据《建筑防火设计规范》GB50016—2006中表3.1.3关于储存物品的火灾危险性分类可知，该物质应划分为甲类火灾危险。
2次氯酸钠溶液：
微黄色溶液，有似氯气的气味。
熔点-6℃，相对密度1.10，沸点102.2℃，分子式NaClO，分子量74.44，溶解于水，主要用途：
用于水的净化，以及作消毒剂、纸浆漂白等，医药工业中用制氯胺等。
危险特性：
受高热分解产生有毒的腐蚀性烟气。
具有腐蚀性。
燃爆危险：
本品不燃，具腐蚀性，可致人体灼伤，具致敏性。
3氢氧化钠：
白色不透明固体，易潮解。
熔点318.4℃，相对水密度2.12，沸点1390℃，分子式NaoH，分子量40.01,易溶于水、乙醇、甘油，不溶于丙酮。
主要用途：
用于肥皂工业、石油精炼、造纸、人造丝、染色、制革、医药、有机合成等。
燃爆危险：
本品不燃，具强腐蚀性、强刺激性，可致人体灼伤。
危险特性：
与酸发生中和反应并放热。
遇潮时对铝、锌和锡有腐蚀性，并放出易燃易爆的氢气。
本品不会燃烧,遇水和水蒸气大量放热,形成腐蚀性溶液。
具有强腐蚀性。
4乙炔：
无色无臭气体，工业品有使人不愉快的大蒜气味。
熔点-81.8℃，相对水密度0.62，沸点-83.8℃，分子式C2H2，分子量26.04，饱和蒸汽压4053kPa，燃烧热1298.4kJ/mol，临界温度35.2，临界压力6.14MPa，引燃温度305℃，爆炸极限2.1%~80.0%，微溶于水、乙醇，溶于丙酮、氯仿、苯。
用途：
是有机合成的重要原料之一。
亦是合成橡胶、合成纤维和塑料的单体，也用于氧炔焊割。
燃爆危险：
易燃，具窒息性。
危险特性：
极易燃烧爆炸。
与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
与氧化剂接触猛烈反应。
与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应。
能与铜、银、汞等的化合物生成爆炸性物质。
根据《建筑防火设计规范》GB50016—2006中表3.1.3关于储存物品的火灾危险性分类可知，该物质应划分为甲类火灾危险。
存储及成品库的规模如表2.2-2所示：
表2.2-2储存及成品车间的功能和规格
编号
储备及成品车间功能
长（m）
宽（m）
高（m）
面积（㎡㎡）
7
电石
30
25
8
750
8
次氯酸钠、氢氧化钠溶液
50
30
8
1500
9
乙炔气瓶
30
25
8
750
2.2.3其他设备
为了使化工厂更加完整，更加规范。
现设置一个消防水池、一个水泵站、一个污水处理站、一个锅炉房、一个变电站、一个办公楼、一个技术安全科、一个食堂、一个浴池、两个宿舍、一个超市和一个停车场。
各个建筑物的规格如表2.2-3所示。
表2.2-3它设施的名称和规格
编号
建筑物名称
长
宽
高
面积（m2）
10
消防水池
30
15
8
450
11
水泵房
15
15
8
225
12
污水处理站
45
30
8
1350
13
锅炉房
30
15
8
450
14
变电站
20
15
8
300
15
办公楼
60
10
4m/层
600
16
技术安全科
40
10
4m/层
400
17
食堂
50
20
6m/层
1000
18
浴池
60
10
3m/层
600
19
宿舍1
60
30
6m/层
1800
20
超市
60
30
6
1800
21
宿舍2
45
15
6m/层
675
22
停车场
90
60
5400
3总平面布置
3.1火灾危险类别
3.1.1生产环节火灾危险类别
乙炔的制备和溶解分为六个车间：
电石制备乙炔车间、清净洗涤车间、冷却压缩车间、再洗涤车间、洗涤脱水车间和加压充瓶车间，并且这些车间都属于甲类的生产厂房，原因是国标中表中对甲类火灾危险作出明确规定，并且这些生产工艺分别符合要求。
例如：
乙炔制备车间是电石与水反应制备乙炔，由乙炔的理化性质可知乙炔极易燃烧爆炸，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸，根据《建筑设计防火规范》表3.1.1（厂房和仓库的火灾危险性划分）符合规定中甲类火灾危险物质的定义，同样的在接下来的几个车间当中，无论是洗涤、冷却压缩，还是脱水、加压充瓶车间，都有乙炔的参与，因此生产车间均属于甲类火灾危险类别。
3.1.2存储场所的火灾危险类别
根据《建筑设计防火规范》表3.1.3（储存物品火灾危险性划分）
乙炔极易燃烧爆炸，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
与氧化剂接触猛烈反应，爆炸极限2.1%~80.0%，因此储存乙炔的厂房的火灾危险性为甲类。
电石遇水或湿气能迅速产生高度易燃的乙炔气体，在空气中达到一定的浓度时,可发生爆炸性灾害。
与酸类物质能发生剧烈反应，因此电石仓库也属于甲类火灾危险性。
次氯酸钠和氢氧化钠常温下使用或加工不燃烧物质的生产，属于戊类火灾危险。
3.2耐火等级确定
3.2.1生产区
根据生产区各厂房已划分好的火灾危险类别，再根据《建筑设计防火规范》第3.3.1条表3.3.1（厂房的耐火等级及厂房面积）确定各厂房的耐火等级及厂房面积。
本次设计的生产厂房全为单层厂房，1至6号生产车间火灾危险类别都为甲类，为安全起鉴，选择耐火等级为一级，规定厂房最大允许面积为4000㎡，但在设计中总和考虑各方面的因素决定将各生产厂房均设置成3500㎡。
3.2.2仓储区
根据已设定的仓储区各厂房的火灾危险类别，依据《建筑设计防火规范》中表3.3.2（库房的耐火等级、层数和占地面积）仓库的耐火等级、层数和占地面积来确定各库房的耐火等级。
由于乙炔和电石的火灾危险性确定为甲类，所以其仓库耐火等级设为一级，单层，规定最大允许面积均为750㎡，因此，在设计时设置成750㎡；次氯酸钠和氢氧化钠的火灾危险类别都为戊类，可以把该仓库的耐火等级设置成二级，面积设置成1500㎡。
3.2.3其他设施
根据《建筑设计防火规范》GB50016—2006，其他的建筑可以依据民用建筑的耐火等级和面积,根据民用建筑确定耐火等级和面积来确定。
其中，办公楼、技术安全科、食堂和浴池的耐火等级均确定为三级，所设置的面积分别为办公楼—600㎡、技术安全科—400㎡、食堂—1000㎡、浴池—600㎡、宿舍楼1—1800㎡、宿舍楼2—675㎡、超市—1800㎡。
而消防水池、水泵房、污水站、锅炉房和变配电站的建筑耐火等级均确定为二级，设计的面积分别为消防水池—450㎡、水泵站—225㎡、污水处理站—1350㎡、锅炉房—450㎡和变电站—300㎡。
综上所述,生产区、仓储区及其他各建筑物的火灾危险类别、耐火等级、层数及建筑规模如表3.2-3所示。
表3.2-3该化工厂内各个建筑物的火灾危险类别、耐火等级、层数、面积
项目
类别
编号
建筑物名称
火灾危
险类别
耐火
等级
层数
长
宽
高
面积（m2）
生
产
区
1
生产车间1
甲类
一级
单层
70
50
8
3500
2
生产车间2
甲类
一级
单层
70
50
8
3500
3
生产车间3
甲类
一级
单层
70
50
8
3500
4
生产车间4
甲类
一级
单层
70
50
8
3500
5
生产车间5
甲类
一级
单层
70
50
8
3500
6
生产车间6
甲级
一级
单层
70
50
8
3500
仓
储
区
7
电石储存库
甲类
一级
单层
30
25
8
750
8
次氯酸钠、氢氧化钠储存库
戊类
二级
单层
50
30
8
1500
9
乙炔气瓶成品库
甲类
一级
单层
30
25
8
750
其
他
设
备
区
10
消防水池
二级
单层
30
15
8
450
11
水泵房
二级
单层
15
15
8
225
12
污水处理站
二级
单层
45
30
8
1350
13
锅炉房
二级
单层
30
15
8
450
14
变电站
二级
单层
20
15
8
300
15
办公楼
三级
三层
60
10
4m/层
600
16
技术安全科
三级
三层
40
10
4m/层
400
17
食堂
三级
三层
50
20
6m/层
1000
18
浴池
三级
单层
60
10
3m/层
600
19
宿舍1
三级
三层
60
30
6m/层
1800
20
超市
三级
单层
60
30
6m
1800
21
宿舍2
三级
三层
45
15
6m/层
675
表3.2-4存储物品的火灾危险性分类
生产
类别
火灾危险性特征
项别
使用或产生下列物质的生产
甲
1
2
3
4
5
6
7
闪点小于28℃的液体
爆炸下限小于10%的气体
常温下能自行分解或在空气中氧化能导致迅速自燃或爆炸的物质
常温下受到水或空气中水蒸汽的作用，能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸的物质
遇酸、受热、撞击、摩擦、催化以及遇有机物或硫磺等易燃的无机物，极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂
受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质
在密闭设备内操作温度大于等于物质本身自燃点的生产
乙
1
2
3
4
5
6
闪点大于等于28℃，但小于60℃的液体
爆炸下限大于等于10%的气体
不属于甲类的氧化剂
不属于甲类的化学易燃危险固体
助燃气体
能与空气形成爆炸性混合物的浮游状态的粉尘、纤维、闪点大于等于60℃的液体雾滴
丙
1
2
闪点大于等于60℃的液体
可燃固体
丁
1
2
3
对不燃烧物质进行加工，并在高温或熔化状态下经常产生强辐射热、火花或火焰的生产
利用气体、液体、固体作为燃料或将气体、液体进行燃烧作其它用的各种生产
常温下使用或加工难燃烧物质的生产
戊
常温下使用或加工不燃烧物质的生产
表3.2-5厂房（仓库）的火灾危险性分类
仓库类别
项别
储存物品的火灾危险性特征
甲
1
2
3
4
5
6
闪点小于28℃的液体
爆炸下限小于10%的气体，以及受到水或空气中水蒸汽的作用，能产生爆炸下限小于10%气体的固体物质
常温下能自行分解或在空气中氧化能导致迅速自燃或爆炸的物质
常温下受到水或空气中水蒸汽的作用，能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸的物质
遇酸、受热、撞击、摩擦以及遇有机物或硫磺等易燃的无机物，极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂
受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质
乙
1
2
3
4
5
6
闪点大于等于28℃，但小于60℃的液体
爆炸下限大于等于10%的气体
不属于甲类的氧化剂
不属于甲类的化学易燃危险固体
助燃气体
常温下与空气接触能缓慢氧化，积热不散引起自燃的物品
丙
1
2
闪点大于等于60℃的液体
可燃固体
丁
难燃烧物品
戊
不燃烧物品
表3.2-6厂房的耐火等级、层数和防火分区的最大允许建筑面积
生产类别
厂房的
耐火等级
最多允许层数
每个防火分区的最大允许建筑面积（m2）
单层
厂房
多层
厂房
高层
厂房
地下、半地下厂房，厂房的地下室、半地下室
甲
一级
二级
除生产必须采用多层者外，宜采用单层
4000
3000
3000
2000
－
－
－
－
乙
一级
二级
不限
6
5000
4000
4000
3000
2000
1500
－
－
丙
一级
二级
三级
不限
不限
2
不限
8000
3000
6000
4000
2000
3000
2000
－
500
500
－
丁
一、二级
三级
四级
不限
3
1
不限
4000
1000
不限
2000
－
4000
－
－
1000
－
－
戊
一、二级
三级
四级
不限
3
1
不限
5000
1500
不限
3000
－
6000
－
－
1000
－
－
表3.2-7仓库的耐火等级、层数和面积
储存物品类别
仓库的
耐火等级
最多允许层数
每座仓库的最大允许占地面积和每个防火分区的最大允许建筑面积（m2）
单层仓库
多层仓库
高层仓库
地下、半地下仓库或仓库的地下室、半地下室
每座仓库
防火分区
每座仓库
防火分区
每座仓库
防火分区
防火分区
甲
3、4项
1、2、5、6项
一级
一、二级
1
1
180
750
60
250
—
—
—
—
—
—
─
—
—
—
乙
1、3、
4项
一、二级
三级
3
1
2000
500
500
250
900
—
300
—
—
—
—
—
—
—
2、5、
6项
一、二级
三级
5
1
2800
900
700
300
1500
—
500
—
—
—
—
—
—
—
丙
1项
一、二级
三级
5
1
4000
1200
1000
400
2800
—
700
—
—
—
—
—
150
—
2项
一、二级
三级
不限
3
6000
2100
1500
700
4800
1200
1200
400
4000
—
1000
—
300
—
丁
一、二级
三级
四级
不限
3
1
不限
3000
2100
3000
1000
700
不限
1500
—
1500
500
—
4800
—
—
1200
—
—
500
—
—
戊
一、二级
三级
四级
不限
3
1
不限
3000
2100
不限
1000
700
不限
2100
—
2000
700
—
6000
—
—
1500
—
—
1000
—
—
表3.2-8民用建筑的耐火等级、最多允许层数和防火分区最大允许建筑面积
耐火
等级
最多允
许层数
防火分区的最大允许建筑面积（m2）
备注
一、二级
按本规范第1.0.2条规定
2500
1.体育馆、剧院的观众厅，展览建筑的展厅，其防火分区最大允许建筑面积可适当放宽。
2.托儿所、幼儿园的儿童用房和儿童游乐厅等儿童活动场所不应超过3层或设置在四层及四层以上楼层或地下、半地下建筑（室）内。
三级
5层
1200
1.托儿所、幼儿园的儿童用房和儿童游乐厅等儿童活动场所、老年人建筑和医院、疗养院的住院部分不应超过2层或设置在三层及三层以上楼层或地下、半地下建筑（室）内。
2.商店、学校、电影院、剧院、礼堂、食堂、菜市场不应超过2层或设置在三层及三层以上楼层。
四级
2层
600
学校、食堂、菜市场、托儿所、幼儿园、老年人建筑、医院等不应设置在二层。
地下、半地下建筑（室）
500
－
3.3防火间距
3.3.1防火间距的设计原则
生产区各个厂房都属于单层甲类厂房，根据《建筑防火规范》GB50016-2006中表3.4.1规定，每个厂房之间的防火间距不得小于12m，各个厂房与生产区内一二级耐火等级的建筑间距应≧12m，与三级耐火等级的建筑间距应≧14m，与四级耐火等级的间距应≧16m，与民用建筑的间距应≧25m。
仓储区的仓库危险性既有甲类也有乙类，它们之间的相互安全距离应按甲类的防火距离来定，根据GB50016-2006中表3.5.1规定，每个仓库之间间距不得小于20m，仓库与仓储区内其它建筑防火间距按甲类仓库及其储存量的最大值确定，即与一二级耐火等级建筑防火间距应≧20m，与三级耐火等级建筑防火间距应≧25m，与四级耐火等级的建筑防火间距应≧30m,与民用建筑明火或散发火花地点防火间距≧40m。
根据GB50016-2006中表5.2.1规定，可以确定民用建筑防火间距。
二级耐火等级民用建筑之间防火间距应≧6m,三级耐火等级民用建筑之间防火间距应≧8m,二三级民用建筑防火间距应≧7m。
其余一些建构筑物之间的防火间距按规定酌情处理。
根据《建筑防火规范》GB50016-2006中规定，占地面积大于3000m2的甲、乙、丙类厂房或占地面积大于1500m2的乙、丙类仓库，应设置环形消防车道，确有困难时，应沿建筑物的两个长边设置消防车道。
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%。
中间消防车道与环形消防车道交接处也应满足消防车转弯半径的要求，按其最大半径不得小于12m设置。
3.3.2防火间距的确定
依据以上原则，再考虑工厂整体布局的整齐美观。
所有建构筑物的面积及它们之间的防火间距，再综合考虑总体布置及甲类厂房和库房与厂区围墙和厂内主要、次要道路之间的距离，对工厂总平面布置见图01。
表3.3-1厂房之间及其与乙、丙、丁、戊类仓库、民用建筑等之间的防火间距（m）
名称
甲类厂房
单层、多层乙类厂房（仓库）
单层、多层丙、丁、戊类厂房（仓库）
高层厂房（仓库）
民用建筑
耐火等级
耐火等级
一、二级
三级
四级
一、二级
三级
四级
甲类厂房
12.0
12.0
12.0
14.0
16.0
13.0
25.0
单层、多层乙类厂房
12.0
10.0
10.0
12.0
14.0
13.0
25.0
单层、多层丙、丁类厂房
耐火等级
一、二级
12.0
10.0
10.0
12.0
14.0
13.0
10.0
12.0
14.0
三级
14.0
12.0
12.0
14.0
16.0
15.0
12.0
14.0
16.0
四级
16.0
14.0
14.0
16.0
18.0
17.0
14.0
16.0
18
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