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防火防爆毕业论文

摘要

本次课程设计主要了解位于阜新经济开发区硫酸厂的的制作工艺过程，分析确定硫酸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；设定工厂内的生产场所、附属设施、存储区的建构筑物的功能、构筑的耐火等级、泄露面积计算和灭火器的选择。

通过确定危险物质的性质和厂房的面积再根据《建筑设计防数量，通过本次课程设计来确保阜新经济开发区硫酸厂的安全。

关键词：

防火防爆；硫酸；耐火等级；防火间距；泄露面积

目录

1前言I

2工程概况2

3工程项目分析3

3.1工艺流程介绍3

3.1.1生产工艺简述3

3.1.2安全防火重点部位3

3.1.3安全工作重点4

3.2工艺环节的划分4

3.2.1生产区4

3.2.2仓储设施4

3.2.3其他设施6

4区域划分7

5总平面的布置10

5.1分区布置10

5.2火灾危险类别的确定10

5.2.1硫酸生产原料的理化性质简介10

5.2.2生产工艺火灾危险分类10

5.2.3存储区火灾危险分类11

5.3耐火等级的确定11

5.3.1生产区11

5.3.2储存区11

5.3.3生活区11

5.3.4附属设施区12

5.4防火间距13

5.4.1防火间距设计原则13

5.4.2防火间距的确定13

6防爆电气的设计14

6.1划分爆炸危险区域14

6.2防爆电气选择16

6.2.1爆炸性混合物分级、分组16

6.2.2防爆电气选择16

7泄爆方式确定及泄爆面积计算17

7.1泄爆方式17

7.2泄爆面积的计算17

8灭火器的配置18

8.1灭火器的选择18

总结21

参考文献22

附录Ⅰ火灾危险类别划分23

附录Ⅱ防爆电气选型26

附录Ⅲ灭火器的配置28

附录Ⅳ爆炸危险区域划分31

附录Ⅴ防火间距32

1前言

社会经济和技术的飞速发展，化学工业也在生活生产中扮演着越来越重要的角色，以前的化学生产更重要的是看收益而忽略了安全因素，现在的生产工艺中，生产厂家则更注意的是安全因素，安全第一的理念一直没有变过。

目前世界化学品的年产量已超过4亿吨，化工涉及的范围非常广，有有机原料，无机化工，氯碱，化肥等等，因此可以看出我们的生活离不开化学工艺的产品，但是这些物质在生产、储存、运输、使用过程中具有很大的爆炸和火灾的危险性，所以我们需要运用防火防爆和化工安全生产的知识去规范那些厂商，保证安全生产，为社会造福。

我国的化工企业安全问题主要是在生产条件的不利，人员的疏忽和机器的原因。

安全生产形势不容乐观，国家安全生产监督管理局成立之后的大动作就是整顿四大安全事故隐患行业，并将化工行业列入需要重点整顿的行业之一，但是这还是避免不了化工厂导致的人员伤亡，给国家和企业造成了巨大的经济损失，针对以上的问题我们要很重视的对待它，不要以为一次事故就。

最重要的就是首先了解生产工艺过程，能够对其进行重点安全控制，进行厂区的合理布局等等。

总体来说化学工艺生产中的安全问题很多，作为企业员工应该了解生产工艺过程以及化学品的特性，作为安全管理部门应该从源头去控制安全风险，同时也应该应用安全管理的手段，因为事故是一个企业管理不佳的表现，因此这次防火防爆课程设计我会从多方面去解决硫酸厂的安全问题，对该厂进行防火防爆的安全性的设计。

2工程概况

本次要设计的是一家硫酸厂，在生产过程中主要运用的原料是硫铁矿，同时在生产过程中运用了氧化剂和催化剂，所以说在厂址的选择上应该注意物料本身的特性，以及周边环境的问题，因此我决定把厂建在阜新市经济技术开发区，厂区占地面积为150000m

，该地处阜新市的西部，开发区内基本上都是一些高精技术工厂，因此可以提供便利的物质能源，节省开支，便于技术交流和物质运输，交通方便，通讯迅捷，地理位置十分优越。

还应该考虑到阜新市的冬季时间较长，冬季平均气温零下14.2℃，夏季平均气温约为21.5℃，四季全是西风，根据阜新化工厂位于阜新市的西方，而西部又是该地区的最小风频方向，根据《石油化工企业设计防火规范》[3]在进行区域规划时，厂址宜位于邻近城镇或居住区全年最小频率风向的上风侧，以便生产过程中的废气及时排除和扩散，以减少对本企业和邻近企业和居民的环境影响。

3工程项目分析

3.1工艺流程介绍

3.1.1生产工艺简述

该装置以二硫化铁为原料，在沸腾炉中经过氧化焙烧，惊呼，干燥，转化，吸收等工序最后生成硫酸。

其方框流程图如图3.1所示。

硫铁矿

硫酸渣（烧渣）尘渣硫酸

废气

图3.1硫酸生产工艺方框流程图

二硫化铁特点，熔点：

1171℃密度：

5.0gcm3易燃温度升高后变得活泼。

在空气中氧化成三氧化二铁和二氧化硫。

二氧化硫，三氧化硫均为无色刺激性味的气体，强氧化性。

3.1.2安全防火重点部位

1.反应器

先将硫黄或黄铁矿在空气中燃烧或焙烧，以得到二氧化硫气体

将二氧化硫氧化为三氧化硫是生产硫酸的关键，其反应方程式:

　　4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2　　2SO2+O2=2SO3　　SO3+H2O=H2SO4

3.1.3安全工作重点

1.反应器

进行检修时，必须做好工艺处理。

以防止二氧化硫，三氧化硫等有毒气体外漏。

进行清焦时，必须按规定操作，穿好防护用品。

2.蒸发器

保温棉，并马上堵住漏点。

3.尾气处理

尾气中存在着氨的爆炸、燃烧危险。

3.2工艺环节的划分

3.2.1生产区

硫酸的生产工艺流程共分为六个步骤：

氧化，净化，干燥，转化，吸收，尾气处理。

可以将焙烧氧化、分离残渣合成为一部分。

剩下的其他五个部分都独立设生产车间。

所以将硫酸的生产工艺过程分为六个部分。

各个生产车间的功能与规模见表3.1。

表3.1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

铁矿石的焙烧氧化

50

50

8

2500

2

净化

50

50

8

2500

3

干燥

50

50

8

2500

4

转化

50

50

8

2500

5

吸收

50

50

8

2500

6

尾气处理

50

50

8

2500

3.2.2仓储设施

为了方便工厂的生产与成品的管理，所以在厂内设计有储存车间，成品车间和废品车间。

储存车间（7号库房）是为了储存生产原料液态氧气（罐装），储存车间（8号库房）是为了储存生产原料硫铁矿。

成品车间（9号库房）是为了储存产物浓硫酸的。

废品车间（10号库房）主要收集废品，库房主要分为原料库，成品库和废品回收库，原料库存储的物质为硫铁矿、液态氧气，成品库存储的物质为硫酸。

下面对各物质的化学性质及存储注意事项进行简单介绍。

1.硫铁矿

硫铁矿常态为固态，这种矿石含有FeS2，含Fe只有46.6％而S的含量达到53.4％。

呈现灰黄色，比重大约为4.95～5.10。

由于这种矿石常常含有许多其它较贵重的金属如铜（Copper）、镍（Nickel）、锌（Zinc）、金（Gold）、银（Silver）等，所以常被用做他种金属冶炼工业的原料；又由于它含有大量的硫，所以常被用来提制硫磺。

因此，储存时主要注意不让硫铁矿与其他物质（包括强氧化剂，酸类，碱类）接触导致变质，避免光照。

应与强氧化剂、酸类、碱类、食用化学品分开存放，切忌混储。

2.氧气

常温下为气态，属于助燃气体，但是在工业生产中一般都为压缩液体，用钢灌储存，置于低温少光的地方，远离热源、火源和有禁忌的物质。

由于氧气是具有强氧化性的物质，所以储存时应该避免与其他易被氧化的物质混储。

3.硫酸

无色、粘稠的油状液体，不易挥发，有很强吸水性，溶于水时放出大量热，有很强的脱水性和腐蚀性

由于浓硫酸与铝反应表面产生钝化，所以浓硫酸可以用铝罐存储。

根据浓硫酸生产工艺流程要求及原料的性质和储存方式，将原料及成品划为一个储存区，根据它们的储存要求，分成以下的原材料以及产成品库，整个仓储设施区共有4个库房，编号分别为7号、8号、9号、10号库房，依次存放硫铁矿,氧气和浓硫酸和废品。

各个建筑物功能与规格如表3.2所示。

表3.1储存车间的功能和规格

编号

储存及成品车间的功能

长（m）

宽（m）

高（m）

面积（㎡）

7

储存铁矿石

40

25

8

1000

8

液态氧气

40

25

8

1000

9

浓硫酸

30

25

8

700

10

废品

30

25

8

700

3.2.3其他设施

现设置一食堂（建筑物11）、第一泵站（建筑物17）、第二浴池（建筑物18）、办公楼（建筑物19）、技术安全科（建筑物20）、二食堂（建筑物21）等等。

各个建筑物的规格如表3.3所示。

表3.1其他设施的名称和规格

编号

名称

长（m）

宽（m）

层数

面积（㎡）

11

食堂

60

20

4

1200

12

一浴池

60

20

2

1200

13

污水处理站

15

15

1

225

14

锅炉房

30

15

1

450

15

变、配电站

15

15

1

225

16

消防水池

30

15

1

450

17

水泵站

15

15

1

225

18

二浴池

60

10

2

600

19

办公楼

60

10

4

600

20

技术安全处

60

20

3

1200

21

职工宿舍

60

10

3

600

22

门卫

15

7

1

105

23

门卫

15

7

1

105

24

门卫

15

7

1

105

4区域划分

这里所说的环境是指厂内环境与厂外环境

根据《石油化工企业设计防火规范》中的区域规划要求可知：

4.1.1在进行区域规划时，应根据石油化工企业及其相邻工厂或设施的特点和火灾危险性，结合地形、风向等条件，合理布置。

4.1.2石油化工企业的生产区宜位于邻近城镇或居民区全年最小频率风向的上风侧。

4.1.3在山区或丘陵地区，石油化工企业的生产区应避免布置在窝风地带。

4.1.4石油化工企业的生产区沿江河岸布置时，宜位于邻近江河的城镇、重要桥梁、大型锚地、船厂等重要建筑物或构筑物的下游。

4.1.5石油化工企业应采取防止泄漏的可燃液体和受污染的消防水排出厂外的措施。

4.1.6公路和地区架空电力线路严禁穿越生产区。

4.1.7当区域排洪沟通过厂区时：

1.不宜通过生产区；

2.应采取防止泄漏的可燃液体和受污染的消防水流入区域排洪沟的措施。

4.1.8地区输油（输气）管道不应穿越厂区。

4.1.9石油化工企业与相邻工厂或设施的防火间距不应小于表4.1.9的规定。

高架火炬的防火间距应根据人或设备允许的辐射热强度计算确定，对可能携带可燃液体的高架火炬的防火间距不应小于表4.1.9的规定。

表4.1.9石油化工企业与相邻工厂或设施的防火间距

相邻工厂或设施

防火间距（m）

液化烃罐组（罐外壁）

甲、乙类液体罐组（罐外壁）

可能携带可燃液体的高架火炬（火炬中心）

甲乙类工艺装置或设施（最外侧设备外缘或建筑物的最外轴线）

全厂性或区域性重要设施（最外侧设备外缘或建筑物的最外轴线）

居民区、公共福利设施、村庄

150

100

120

100

25

相邻工厂（围墙或用地边界线）

120

70

120

50

70

厂外铁路

国家铁路线（中心线）

55

45

80

35

—

厂外企业铁路线（中心线）

45

35

80

30

—

国家或工业区铁路编组站（铁路中心线或建筑物）

55

45

80

35

25

厂外

公路

高速公路、一级公路（路边）

35

30

80

30

—

其他公路（路边）

25

20

60

20

—

变配电站（围墙）

80

50

120

40

25

架空电力线路（中心线）

1.5倍

塔杆高度

1.5倍

塔杆高度

80

1.5倍

塔杆高度

—

Ⅰ、Ⅱ国家架空通信线路（中心线）

50

40

80

40

—

通航江、河、海岸边

25

25

80

20

—

地区

埋地

输油

管道

原油及成品油（管道中心）

30

30

60

30

30

液化烃（管道中心）

60

60

80

60

60

地区埋地输气管道（管道中心）

30

30

60

30

30

装卸油品码头（码头前沿）

70

60

120

60

60

注：

1.本表中相邻工厂指除石油化工企业和油库以外的工厂；

2.括号内指防火间距起止点；

3.当相邻设施为港区陆域、重要物品仓库和堆场、军事设施、机场等，对石油化工企业的安全距离有特殊要求时，应按有关规定执行；

4.丙类可燃液体罐组的防火距离，可按甲、乙类可燃液体罐组的规定减少25%；

5.丙类工艺装置或设施的防火距离，可按甲乙类工艺装置或设施的规定减少25%；

6.地面敷设的地区输油（输气）管道的防火距离，可按地区埋地输油（输气）管道的规定增加50%；

7.当相邻工厂围墙内为非火灾危险性设施时，其与全厂性或区域性重要设施防火间距最小可为25m；

8.表中“—”表示无防火间距要求或执行相关规范。

4.1.10石油化工企业与同类企业及油库的防火间距不应小于表4.1.10的规定。

高架火炬的防火间距应根据人或设备允许的辐射热强度计算确定，对可能携带可燃液体的高架火炬的防火距离不应小于表4.1.10的规定。

表4.1.10石油化工企业与同类企业及油库的防火间距

项目

防火间距（m）

液化烃罐组（罐外壁）

甲、乙类液体罐组（罐外壁）

可能携带可燃液体的高架火炬（火炬中心）

甲乙类工艺装置或设施（最外侧设备外缘或建筑物的最外轴线）

全厂性或区域性重要设施（最外侧设备外缘或建筑物的最外轴线）

液化烃罐组（罐外壁）

60

60

90

70

90

甲、乙类液体罐组（罐外壁）

60

1.5D（见注2）

90

50

60

可能携带可燃液体的高架火炬（火炬中心）

90

90

（见注4）

90

90

甲乙类工艺装置或设施（最外侧设备外缘或建筑物的最外轴线）

70

50

90

40

40

全厂性或区域性重要设施（最外侧设备外缘或建筑物的最外轴线）

90

60

90

40

20

明火地点

70

40

60

40

20

注：

1.括号内指防火间距起止点；

2.表中D为较大罐的直径。

当1.5D小于30m时，取30m；当1.5D大于60m时，可取60m；当丙类可燃液体罐相邻布置时，防火间距可取30m；

3.与散发火花地点的防火间距，可按与明火地点的防火间距减少50%，但散发火花地点应布置在火灾爆炸危险区域之外；

4.辐射热不应影响相邻火炬的检修和运行；

5.丙类工艺装置或设施的防火间距，可按甲、乙类工艺装置或设施的规定减少10m（火炬除外），但不应小于30m；

6.石油化工工业园区内公用的输油（气）管道，可布置在石油化工企业围墙或用地边界线外。

硫酸厂位于阜新市经济开发区，是位于阜新西部的平原地带，因此不会存在窝风地带，阜新的最小风频是西风，所以说该厂的位置是位于邻近城镇或居住区全年最小频率风向的上风侧，地理位置满足较好的生产环境。

因为阜新经济开发区主要都是些是化工企业，居民区较少，因此在一定程度上减少了危险化学品泄露导致人员伤亡的事故，也不会对居民产生坏的影响。

5总平面的布置

5.1分区布置

根据工厂生产和生活要求，充分考虑人身财产安全和火灾爆炸危险等多方面因素，把整个工厂、消防水池、水泵站。

因为考虑到阜新常年刮西风，所以生产厂房在西面，自西向东依次是储存车间，水泵，办公室，浴池，食堂等等。

5.2火灾危险类别的确定

5.2.1硫酸生产原料的理化性质简介

硫铁矿加氧气在沸腾炉中焙烧制二氧化硫的过程中，二氧化硫为不可燃气体，具有较强的氧化性，氧气为助燃气体，硫铁矿不属于危险物品，二氧化硫和氧气反应生成三氧化硫，产物三氧化硫为不可燃气体，具有强腐蚀性、强刺激性，其中氧气属于助燃剂，三氧化硫与水反应生成硫酸，硫酸遇水大量放热,可发生沸溅，在采用氨法回收尾气的工艺中，存在着氨的爆炸、燃烧、中毒危险，氨气的爆炸下限为16%。

综上所述，根据《建筑设计防火规范》表3.1.1（见附录中表A1生产的火灾危险性划分），以及根据同一座厂房或厂房的任一防火分区内有不同火灾危险性生产时，该厂房或防火分区内的生产火灾危险性分类应按火灾危险性较大的部分确定的规定。

各厂房的火灾危险类别分别为：

1号厂房—乙类、2号厂房—乙类、3号厂房—乙类、4号厂房—乙类、5号厂房—甲类、6号厂房—乙类。

5.2.2生产工艺火灾危险分类

根据《建筑设计防火规范》表3.1.3（见附录中表A2贮存物品火灾危险性划分）有：

硫铁矿为不燃烧固体，因此硫铁矿储存库（7号库房）的火灾危险性为丙类火灾危险。

氧气为助燃剂，因此氧气储存库（8号库房）的火灾危险性为乙类火灾危险。

浓硫酸为强氧化性物质，因此浓硫酸储存库（9号库房）的火灾危险性为甲类火灾危险，三氧化二铁为不燃固体，因此废品储存库（10号）库房的火灾危险性为丙级火灾危险。

5.2.3存储区火灾危险分类

根据《建筑设计防火规范》表3.1.1（见附录中表A2贮存物品火灾危险性划分）有：

浓硫酸有强烈的腐蚀性和氧化性。

5.3耐火等级的确定

5.3.1生产区

根据生产区厂房的火灾危险类别，依据《建筑设计防火规范》第3.2.1条表3.2.1（见附录中表A3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。

本次设计厂房全为单层厂房，1至6号生产车间火灾危险类别有甲类，乙类，选择耐火等级为一级，厂房面积均为2500㎡。

5.3.2储存区

根据库房的火灾危险类别，依据《防火与防爆》[4]书中表4-7（见附录一中表A4库房的耐火等级、层数和占地面积）库房的耐火等级、层数和占地面积确定各库房的耐火等级及库房择耐火等级均为二级。

7号建筑物为丙级，选择耐火等级二级面积1000㎡，8号建筑物为乙类，选择耐火等级二级，面积1000㎡，9号建筑物为甲类，选择耐火等级为二级，面积为700㎡。

10号建筑物为丙类，选择耐火等级为一级，面积700㎡

5.3.3生活区

根据《建筑设计防火规范》，生活区的建筑可以依据民用建筑确定耐火等级和面积（见附录一中表A5民用建筑确定耐火等级和面积）。

5.3.4附属设施区

根据《建筑设计防火规范》锅炉房应为二级耐火等级的建筑，消防水泵因为是露天的，不考虑它的耐火等级，面积为450㎡。

应急电站应为二级耐火等级的建筑，因此化工厂内各个建筑物的火灾危险类别、耐火等级、层数、面积表5.1所示。

表5.1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

面积（m2）

生

产

区

1

生产车间1

乙类

一级

单层

2500

2

生产车间2

乙类

一级

单层

2500

3

生产车间3

乙类

一级

单层

2500

4

生产车间4

乙类

一级

单层

2500

5

生产车间5

甲类

一级

单层

2500

6

生产车间6

乙类

一级

单层

2500

存

储

区

7

储存库1

丙类

二级

单层

1000

8

储存库2

乙类

二级

单层

1000

9

成品库

甲类

三级

单层

700

10

废品区

丙类

三级

单层

700

生

活

区

11

食堂

三级

三层

1200

12

一浴池

三级

二层

1200

18

二浴池

三级

二层

600

19

办公室

三级

四层

600

20

技术安全科

三级

三层

600

21

职工宿舍

三级

三层

1200

22

门卫1

三级

一层

105

23

门卫2

三级

一层

105

24

门卫3

三级

一层

105

附属

设备

区

13

污水处理站

二级

单层

225

14

锅炉房

二级

单层

450

15

变、配电站

二级

单层

225

16

消防水池

二级

单层

450

17

水泵站

二级

单层

225

5.4防火间距

5.4.1防火间距设计原则

本次设计各建构筑物之间的防火间距的设计主要根据《石油化工企业设计防火规范》表3.2.11石油化工企业总平面布置的防火间距的要求作为最低标准进行确定。

并且只考虑邻近建构筑物的防火间距。

生产区和存储区主要考虑厂房和库房的火灾危险类别，该工厂的生产区内只有甲类和乙类厂房，存储区内有甲类、乙类和丙类库房，根据石油化工设计防火规范确定各类别之间的防火间距。

生产区和存储区主要考虑厂房和库房的火灾危险类别，该工厂的生产区有甲类和乙类厂房，储存区有甲、戊、丙类三种库房。

根据石油化工设计防火规范，各个生产厂房或仓库之间：

甲类—甲类：

30m丙类—丙类：

10m甲类—丙类：

20m乙类—乙类：

20

附属设施各建构筑物之间各建构筑物之间的防火间距的确定根据建筑设计防火规范，依据表5.2民用建筑的防火间距及各建构筑物的耐火等级确定；锅炉房、变电站、水泵房等全厂性重要设施和甲类厂房之间间距35m，和丙类厂房建筑之间间距为25m。

表5.2民用建筑之间的防火间距（m）

耐火等级

一、二级

三级

四级

一、二级

6.0

7.0

9.0

三级

7.0

8.0

10.0

四级

9.0

10.0

12.0

5.4.2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，工厂内各建构筑物之间的防火确定见附录V表D1。

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详图。

6防爆电气的设计

6.1划分爆炸危险区域

因为1号车间必须通过燃烧来实现焙烧氧化的过程，所以我们有木屑、炭屑、煤粉等的粉尘，有引起爆炸的危险，所以1号车间很容易产生爆炸。

空气中粉尘爆炸极限表

粉尘种类

粉尘

爆炸下极限gm3

起火点℃

金属

钼

35

645

锑

420

416

锌

500

680

锆

40

常温

硅

160

775

钛

45

460

铁

120

316

钒

220

500

硅铁合金

425

860

镁

20

520

镁铝合金

50

535

锰

210

450

第2.2.3条释放源应按易燃物质的释放频繁程度和持续时间长短分级，并应符合下列规定。

一、连续级释放源：

预