煤气发生站安全设计.docx
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煤气发生站安全设计
************有限公司
钙合金生产配套煤气发生站项目
安全设施设计专篇
建设单位:
************有限公司
建设单位法定代表人:
****
建设项目单位:
************有限公司
建设项目单位主要负责人:
****
建设项目单位联系人:
****
建设项目单位联系电话:
****
************有限公司
****12月10日
************有限公司
钙合金生产配套煤气发生站项目
安全设施设计专篇
设计单位:
********公司
设计单位法定代表人:
****
项目负责人:
****
设计单位联系电话:
****
********公司
****12月10日
前言
为了贯彻执行《中华人民共和国安全生产法》(中华人民共和国主席令第十三号)、《危险化学品生产建设项目安全监督管理办法》(国家安全生产监督管理局第45号)、《关于加强建设项目安全设施“三同时”工作的通知》(国家发改委和国家安监局联合下发的发改投资[2003]1346号)等文件的相关要求,提升生产装置的本质安全水平,************有限公司于****8月委托********公司为其编写《钙合金生产配套煤气发生站项目安全设施设计专篇》。
************有限公司钙合金生产配套煤气发生站项目主要包括两套KM5Q3.2环保型干馏冷煤气发生炉,一套湿法脱硫系统,以及配套的循环水系统、供配电系统等公辅设施。
本专篇依据企业提供的相关资料,根据相关法律、法规、标准、规范的要求进行设计,并对项目设立安全评价中提出的安全对策措施及建议给予一一落实。
该项目具有一定的潜在危险性,本专篇以尽量降低各类事故的发生频率、减少事故发生后的生命和财产损失为原则进行设计,可以满足国家、地方和化工行业的规范和标准规范的要求。
在认真落实各项安全对策措施的基础上,本项目将可持续安全运行。
需要注意的是,优良的管理、对安全工作的长抓不懈、切实贯彻执行“安全第一、预防为主、综合治理”的原则是保证工厂长期安全稳定运行的关键。
目 录
非常用的术语、符号和代号说明
1、危险化学品
具有毒害、腐蚀、爆炸、燃烧、助燃等性质,对人体、设施、环境具有危害的剧毒化学品及其他化学品。
2、安全设施
在生产经营活动中用于预防、控制、减少与消除事故影响采用的设备、设施、装备及其他技术措施的总称。
3、新建项目
有下列情形之一的项目为新建项目:
(1)新设立的企业建设危险化学品生产、储存装置(设施),或者现有企业建设与现有生产、储存活动不同的危险化学品生产、储存装置(设施)的;
(2)新设立的企业建设伴有危险化学品产生的化学品生产装置(设施),或者现有企业建设与现有生产活动不同的伴有危险化学品产生的化学品生产装置(设施)的。
4、改建项目
有下列情形之一的项目为改建项目:
(1)企业对在役危险化学品生产、储存装置(设施),在原址更新技术、工艺、主要装置(设施)、危险化学品种类的;
(2)企业对在役伴有危险化学品产生的化学品生产装置(设施),在原址更新技术、工艺、主要装置(设施)的。
5、扩建项目
有下列情形之一的项目为扩建项目:
(1)企业建设与现有技术、工艺、主要装置(设施)、危险化学品品种相同,但生产、储存装置(设施)相对独立的;
(2)企业建设与现有技术、工艺、主要装置(设施)相同,但生产装置(设施)相对独立的伴有危险化学品产生的。
6、危险源
可能导致人身伤害、健康损害、财产损失、工作环境破坏或这些情况组合的根源或状态。
7、危险和有害因素
可对人造成伤亡、影响人的身体健康甚至导致疾病的因素。
8、危险化学品数量
长期或临时生产、加工、使用或储存危险化学品的数量。
9、作业场所
可能使从业人员接触危险化学品的任何作业活动场所,包括从事危险化学品的生产、操作、处置、储存、搬运、运输危险化学品的处置或者处理等场所。
1设计依据
1.1建设项目的批复(核准、备案)文件
****经济和信息化局文件《关于************有限公司钙合金生产配套建设煤气发生站项目立项的备案》
1.2国家、行业及地方相关法律、法规、规章及规范性文件
1.2.1法律、法规
1、《中华人民共和国安全生产法》中华人民共和国主席令第十三号(****12月1日起施行)
2、《中华人民共和国职业病防治法》(中华人民共和国主席令第52号)
3、《中华人民共和国消防法》中华人民共和国主席令第六号(2009年5月1日起施行)
4、《中华人民共和国环境噪声污染防治法》中华人民共和国主席令第77号(1996年10月29日)
5、《中华人民共和国环境保护法》中华人民共和国主席令第22号(1989年12月26日)
6、《中华人民共和国特种设备安全法》中华人民共和国主席令第4号(****1月1日起施行)
7、《危险化学品安全管理条例》国务院令第591号(2011年12月1日施行)
8、《安全生产许可证条例》中华人民共和国国务院令第397号(2004年1月7日实施)
1.2.2规章及文件
1、《危险化学品建设项目安全监督管理办法》国家安全生产监督管理总局第45号令
2、《危险化学品生产企业安全生产许可证实施办法》国家安全生产监督管理总局令第41号
3、《生产经营单位安全培训规定》国家安全生产监督管理总局令第3号
4、《国家安全监管总局住房城乡建设部关于进一步加强危险化学品建设项目安全设计管理的通知》(安监总管三[2013]76号)
5、《建设项目安全设施“三同时”监督管理暂行办法》安监总局36号令
6、《关于危险化学品企业贯彻落实<国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知>的实施意见》(安监总管三〔2010〕186号)
7、****省安全生产监督管理局关于贯彻《危险化学品建设项目安全监督管理办法》有关事项的通知(晋安监管三字〔2013〕8号)
8、《危险化学品名录》(2002版)
9、《危险化学品建设项目安全设施设计专篇编写导则》(安监总厅管三〔2013〕39号)
10、《劳动防护用品监督管理规定》国家安全生产监督管理总局令第1号
11、《生产安全事故应急预案管理办法》(国家安全生产监督管理总局令第17号)
1.3国家、行业及地方相关标准、规范
1、《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)
2、《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-2008)
3、《工业企业总平面设计规范》(GB50187-2012)
4、《化工企业总图运输设计规范》(GB50489-2009)
5、《工业企业煤气安全规程》(GB6222-2005)
6、《发生炉煤气站设计规范》(GB50195-2013)
7、《输送流体用无缝钢管》(GB/T8163-2008)
8、《危险化学品重大危险源辨识》(GB18218-2009)
9、《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)
10、《防止静电事故通用导则》(GB12158-2006)
11、《供配电系统设计规范》(GB50052-2009)
12、《低压配电设计规范》(GB50054-2011)
13、《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB50062-2008)
14、《仪表供电设计规定》(HG/T20509-2000)
15、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058-2014)
16、《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》(GB50493-2009)
17、《建筑灭火器配置设计规范》(GB50014-2005)
18、《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-98)
19、《消防安全标志设置要求》(GB15630-1995)
20、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)
21、《化学品分类和危险性公示通则》(GB13690-2009)
22、《工业管道的基本识别色、识别符号和安全标识》(GB7231-2003)
23、《固定式钢梯及平台安全要求第3部分:
工业防护栏杆及钢平台》(GB4053.3-2009)
24、《工业企业设计卫生标准》(GBZ1-2010)
25、《生产过程安全卫生要求总则》(GBT12801-2008)
26、《化工企业安全卫生设计规定》HG20571-2014
27、《工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素》(GBZ2.1-2007)
28、《职业性接触毒物危害程度分级》(GBZ230-2010)
29、《工业企业噪声控制设计规范》(GB12348-2008)
30、《安全色》(GB2893-2008)
31、《安全标志及其使用导则》(GB2894-2008)
32、《个体防护装备选用规范》(GB11651-2008)
33、《锅炉安全技术监察规程》(TSGD0001-2012)
1.4安全评价报告
********科技有限公司编制的《************有限公司钙合金生产配套煤气发生站项目安全条件评价报告》。
1.5委托合同
************有限公司于****8月委托具有化工石化医药行业(化工工程)专业甲级设计资质的********公司,编制钙合金生产配套煤气发生站项目安全设施设计专篇的合同。
1.6项目其他相关文件
《************有限公司年产10000吨金属钙改建煤气发生站项目可行性研究报告》
2建设项目概况
2.1项目的建设单位、生产规模、产品方案、建设性质、地理位置、工程占地面积、设计范围及分工
2.1.1建设单位简介及项目情况
建设单位:
************有限公司
法人代表:
****
建设单位地址:
************
项目名称:
钙合金生产配套煤气发生站项目
建设性质:
改建项目
项目概况:
************有限公司位于************,成立于2010年5月14日,主要产品有钙锭、钙块等。
公司所用焦炉煤气原由****厂供给,由于焦炭市场不景气,****厂焦炉煤气产量不稳定,不能保证公司生产用气量。
为此,公司决定为钙合金生产配套建设煤气发生站项目。
本项目场地位于************有限公司厂区内,占地面积4000m2,项目总投资1670.59万元。
2.1.2项目组成、生产规模、产品方案、建设性质、地理位置、工程占地面积设计范围及分工
1、项目组成
本项目主要建有两套KM5Q3.2环保型干馏冷煤气发生炉(属于常压固定床发生炉),配套一套湿法脱硫系统、一套酚水净化处理系统,以及配套的循环水系统、供配电系统等公辅设施。
2、生产规模及产品方案
本项目生产规模为年产发生炉煤气8640万m3,产品方案如下:
表2.1-2项目产品方案
序号
产品名称
产品规模(万m3/a)
年作业时间(h)
小时产量(Nm3/h)
备注
1
发生炉煤气
8640
8000
6000~7000
表2.1-3发生炉煤气的质量指标
成分
CO
CO2
H2
CH4
O2
N2
数据%
28~30
3~5
10~12
3~4
≤0.5
47~51
3、地理位置及交通条件
************有限公司位于************,东南距****厂500m,西南距****360m。
本项目场地位于************有限公司原厂区北侧。
项目建设地近邻208国道,交通极为便利。
4、占地面积
本项目厂区总占地面积4000m2,主要建(构)筑物占地面积见表2.1-4。
表2.1-4主要建构占地面积表
序号
名称
占地面积(m2)
备注
1
煤气发生装置
211.5
2
空气鼓风机房
26
3
煤气加压机房
45
4
水泵房
26
5
脱硫泵房
70
6
软化水池
36
7
循环水池
21
8
焦油池
80
9
酚水池
40
10
泡沫池
57
5、设计范围及分工
********公司受************有限公司的委托,编制钙合金生产配套煤气发生站项目安全设施设计专篇。
本专篇设计范围包括总平面布置及建(构)筑物、生产工艺系统、储运系统、电气及自控系统、消防系统、公用工程及辅助设施。
涉及总图运输、工艺、设备、建筑、结构、给排水、电气、自控、消防等专业。
依据国家现行的有关法律法规、标准规范,对项目相关的安全设施进行设计。
2.2采用的主要工艺技术与国内或国外同类项目技术对比情况
2.2.1煤气发生
本项目煤气发生选用干馏式煤气发生炉技术,干馏式煤气炉属于常压固定床发生炉,是借鉴两段炉的一些优点开发的一种更适合于烟煤用户生产工艺的炉型。
它既吸收了煤炭干馏时产生的热值较高的干馏煤气和低温轻质焦油,又实现了煤炭完全气化时生成较多的气化煤气,具有投资小、煤气热值高、施工周期短的特点。
2.2.2煤气脱硫
本项目煤气脱硫选用888法脱硫技术,是湿式氧化法脱硫技术的一种优良的方法。
与干法脱硫技术相比,运行成本略低,避免了干式脱硫系统因脱硫剂再生后脱硫效果差及硫的吸附等原因而导致的生产成本增加的问题。
与其它湿法脱硫方式相比,具有操作稳定、运行安全,脱硫效率高的特点,脱硫效率可达到97%以上,脱硫后煤气中H2S含量<50mg/Nm3。
2.3项目涉及的主要原辅材料和产品名称及最大储量(包括产品、中间产品)
本项目涉及的主要原料为煤,辅助材料为Na2CO3和888脱硫剂,主产品为发生炉煤气,副产品为煤焦油、硫磺。
本项目涉及的主要原辅材料和产品的名称、数量和储存等情况见表2.3-1。
表2.3-1主要原辅材料和产品的名称、数量和储存等情况汇总表
序号
品名
物料
状态
年用(产)量
最大储量
储存
位置
储存
方式
运输
方式
备注
一
原辅材料
1
煤
固态
25920t/a
500
堆场
堆放
汽运
陕西神木
2
Na2CO3
固态
117.9t/a
10
库房
袋装
汽运
888脱硫剂
固态
151.6kg/a
30
库房
袋装
汽运
二
产品
1
发生炉煤气
气态
8640万m3/a
管道
2
煤焦油
液态
778t/a
100
焦油池
汽运
3
硫磺
固态
226.5t/a
30
库房
袋装
汽运
含水30%
2.4建设项目的工艺流程及主要装置(设备)和设施的布局及其上下游生产装置的关系
2.4.1工艺流程简述
煤通过提煤机加入煤气站顶部煤仓,机械液压探杆式煤位计通过PLC联锁控制三层密封加煤机进行自动加煤,加煤时首先下钟罩封闭,中插板打开,当上滚筒打开时,气化用煤从煤仓加入加煤机,加煤机加满后关闭上滚筒,然后中插板关闭,下钟罩打开,煤全部落入炉内,而后关闭下钟罩,完成一次加煤。
煤位探测仪配合液压自动加煤机保持炉内实时处于满料层状态。
加入煤气发生炉中的煤最先进入干馏段,煤在干馏段中缓慢下移,在此经历干燥、干馏过程,首先煤炭中的水分被干燥出来,随着煤炭的不断下移,温度进一步升高,焦油及大部分硫化物被干馏出来,形成碳氢化合物和轻质焦油被煤气携出炉外。
同时作为气化剂的空气和水蒸汽自炉底鼓入炉内,在高温条件下与进入气化段的呈半焦性质的入炉煤发生氧化还原反应,形成以一氧化碳和氢气为主要成分的煤气。
煤气由上运行进入干馏段,与缓慢下移气化用煤直接接触,将其热量直接传给气化用煤,进行上面叙述的干馏、干燥的过程,同时产生一部分以烷烃类高热值气体为主的干馏煤气。
这部分上行煤气及干馏过程中产生的干馏煤气一起由煤气出口导出。
热煤气进入洗气塔进行降温,使温度降低到80~120℃,然后通过静电除焦器进行一次脱焦净化,随后煤气被导入间接冷却器,将煤气再次降温到35~45℃,然后煤气被送入二次静电除焦器,保证煤气中焦油和粉尘捕除干净,最后送至加压机房将煤气加压后送到湿法脱硫系统进行脱硫处理。
反应方程式:
C+O2=CO2+Q
2C+O2=2CO+Q
C+2H2O=CO2+2H2-Q
C+H2O=CO+H2-Q
C+CO2=2CO-Q
湿法脱硫是将含有硫化氢的煤气从脱硫塔下部进入,在填料层内与塔顶喷淋下来的溶液吸收发生反应,将硫化氢吸收脱除,净化后的气体从塔顶排出,然后在捕滴器中脱除多余水分后进入公司车间使用。
从塔顶喷淋下的溶液吸收硫化氢后流入富液槽,进行析硫,然后经再生泵送至喷射再生槽与空气反应,溶液被氧化,再生后经液位调节器流入贫液槽,再经脱硫泵打入脱硫塔,连续脱硫。
同时喷射再生槽内产生硫泡沫溢流到泡沫池过滤,滤出硫磺。
本项目脱硫采用纯碱作为吸收剂,以888脱硫剂作为脱硫催化氧化剂。
反应方程式:
吸收反应:
H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3
CS2+2Na2CO3+H2O=Na2COS2+2NaHCO3
COS+2Na2CO3+H2O=Na2CO2S+2NaHCO3
溶液氧化和再生:
2NaHS+O2=2NaOH+2S
2Na2CO2S+O2=2Na2CO3+2S
Na2COS2+O2=Na2CO3+2S
工艺流程简图见图2.4-1。
煤
蒸汽
空气
煤气去
生产车间
焦油外售
硫磺外售
图2.4-1工艺流程简图
2.4.2主要装置及设备的布局及其上下游生产装置的关系
1、主要装置(设备)和设施的布局
煤气发生、静电除尘装置位于装置区西部,湿法脱硫及硫回收装置位于装置区东部,贮煤场位于装置区的西北部,库房(利用公司原有建筑物)位于装置区的南部。
装置区周围设环形消防通道,项目总平面布置详见附图:
总平面布置图。
2、上下游生产装置的关系
煤外购煤气去车间使用
2.5项目配套公用和辅助工程或设施的名称、规格、能力
项目配套公用工程和辅助工程或设施名称和能力见表2.5-1。
表2.5-1公用工程和辅助工程或设施表
序号
装置名称
装置规模
备注
1
供水源
80m3/h
公司自备深井一眼(原有钙合金生产装置用水量50m3/h,本项目用水20m3/h,供水源可满足本项目生产需要)
2
循环冷却水系统
100m3/h
间接冷却器、钟罩阀等循环用水
3
软水系统
4m3/h
煤气发生炉集汽包、脱硫液配置
4
酚水处理装置
4m3/h(处理量)
中和处理后用于炉顶喷淋和夹套补水
5
供电
6000kVA
公司变电所内设一台6000kVA变压器(原有钙合金生产装置用电负荷600kW,本项目用电负荷412.2kW,变压器可满足本项目生产需要)
6
供热
本项目用汽量1t/h,全部利用煤气发生炉夹套自产蒸汽;探火用蒸汽利用蒸汽发生器产生的蒸汽
2.6项目装置的主要设备表(包括名称、规格、操作或设计条件、材质、数量)
本项目的主要装置(设备)和设施情况详见表2.6-1。
表2.6-1主要装置(设备)和设施一览表
序号
名称
规格
单位
数量
备注
一
煤气发生及除尘
1
电动葫芦
起重量3t,起升高度30m
台
1
2
提煤斗
Φ1500×1450
台
1
3
煤气发生炉
KM5Q3.2干馏式煤气发生炉
台
2
4
空气鼓风机
流量13525m3/h,全压8310Pa
台
2
一开一备
5
水夹套汽包
Φ1000(常压)
台
2
6
水冷箱汽包
Φ800(常压)
台
2
7
旋风除尘器
Φ1020
台
4
8
洗气塔
Φ1300
台
2
9
静电除焦油器
C-96型
台
1
10
静电除轻油器
C-96型
台
1
11
双级间冷器
F-1600型
台
1
12
煤气加压机
流量13955m3/h,升压12422Pa
台
2
一开一备
13
钟罩阀循环水泵
Q=8.3m3/h,H=48m
台
1
14
间冷循环水泵
Q=100m3/h,H=32m
台
2
15
焦油泵
Q=40m3/h,H=30m
台
2
16
软水给水泵
Q=12.5m3/h,H=50m
台
2
二
煤气脱硫
1
脱硫塔
Φ2400
台
1
2
富液槽
Φ3400
台
1
3
再生槽
Φ3600/Φ2800
台
1
4
贫液槽
Φ3400
台
1
5
加药槽
Φ1750
台
1
6
脱硫泵
Q=160m3/h,H=50m
台
1
7
再生泵
Q=198m3/h,H=70m
台
2
一开一备
8
输液泵
Q=10m3/h,H=20m
台
1
9
捕滴器
Φ2400
台
1
三
酚水净化处理系统
1
一级酚水过滤器
DN1000
台
1
2
二级酚水过滤器
DN600
台
1
3
中和罐
Φ2200
台
1
4
酚水泵
Q=12.5m3/h,H=50m
台
3
5
酚水搅拌泵
Q=50m3/h,H=32m
台
1
四
水系统
1
软水器
Q=4m3/h
台
1
2
冷却塔
Q=100m3/h圆形逆流式冷却塔
台
1
2.7项目外部依托条件或设施
(1)电源
该公司外电源一路来自****110KV变电站,另一路引自****有限公司自备电厂10KV母线,采用双电源供电。
本项目依托公司已有双电源供电系统,用电电源引自公司总配电室,本项目配电室内设动力配电柜。
(2)消防站
长钢集团距离本项目厂区约3km,长钢集团配有消防车,接到火警后15min内可赶至现场,可作为该项目消防联防单位。
若发生火灾,厂区义务消防队直接参与消防扑救,延缓火灾的扩大,等待消防队的到来。
(3)医院
本项目医院依托长钢职工医院的设施,长钢职工医院距离建设项目约3km,发生事故后长钢职工医院的救护车在5min内第一时间可赶至现场。
2.8项目所在地自然条件,包括地质、气象、水文等
2.8.1工程地质
1、地形地貌
本项目场地地貌单元为浊漳河二级阶地,场地内冲沟发育,东部西部为冲沟,中部为一土梁,地形为北高南低。
2、地质条件
依据《************有限公司10000吨/年钙冶炼项目岩土工程勘察报告》,该场地无塌陷及断裂构造等不良地质现象及其他地质灾害。
该场地地基土一层及二层具有湿陷性,属于非自重湿陷性黄土场地,湿陷程度轻微——中等。
2.8.2气象条件
本项目厂址地处长治市****,该县地理位置属大陆性季风气候,四季分明,春季干燥多风,夏季炎热多雨,秋季昼夜温差大,冬季寒冷少雨雪,具体气象数据如下:
全年平均气温 8~9℃
极端最高温度 40.4℃
极端最低温度 -27℃
平均年降雨量 450mm
日最大降雨量 760.6mm
全年主导风向偏南风(EN)
全年次主导风向偏西风(WS)
历史平均风速 1.81m/s
全年平均相对湿度 56%
平均气压 94kPa
年平均蒸发量1710.9mm
全年无霜期186d
土壤冻结深度750mm
多年平均
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