电石库及电石破碎车间防火防爆课程设计.docx

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电石库及电石破碎车间防火防爆课程设计

电石库及电石破碎车间防火防爆课程设计

LT

首先通过电石的物理化学性质及乙炔气体的物理化学性质可以得到电石及乙炔的固有主要危险和有害因素分别见表3.1.1、表3.1.2。

表3.1.1　电石的主要危险和有害因素

序号

项目

主要危险和有害因素

1

危险性类别

第4.3类遇湿易燃物品（43025）

2

燃爆特性

燃烧性：

遇湿易燃

最大爆炸压力：

无资料

危险特性：

干燥时不燃,遇水或湿气迅速产生高度易燃的气体,在空气中达到一定浓度时,可发生爆炸性灾害,遇酸类物质能发生剧烈反应

3

稳定性和反应活性

稳定性：

稳定

聚合危害：

不聚合

避免接触的条件：

潮湿空气

禁忌物：

水、醇类、酸类

燃烧（分解）产物：

乙炔、一氧化碳、二氧化碳

4

健康危害性

侵入途径：

吸入,食入

健康危害：

损害皮肤,引起皮肤瘙痒、炎症、“乌眼”样溃疡。

皮肤灼伤表现为创面长期不愈合及慢性溃疡型。

接触工人出现牙釉质损害、龉齿发病率增高

表3.1.2　乙炔的主要危险和有害因素

序号

项目

主要危险和有害因素

1

危险性类别

第2.1类易燃气体（21024）

2

燃爆特性

燃烧性：

易燃

爆炸下限：

2.1%；爆炸上限：

80.0%;

引燃温度：

305℃；最小点火能：

0.02mJ;

危险特性：

极易燃烧、爆炸。

与空气混合能形成爆炸性混合物,遇热或明火即会发生爆炸。

与氧化剂接触会猛烈反应。

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

3

稳定性和反应活性

稳定性：

稳定

聚合危害：

聚合

避免接触的条件：

受热

禁忌物：

强氧化剂、强酸、卤素

燃烧（分解）产物：

一氧化碳、二氧化碳

4

健康危害性

侵入途径：

吸入,食入

健康危害：

暴露20%浓度,出现明显缺氧症状;吸入高浓度,初期兴奋、多语、哭笑不安,后出现眩晕、头痛、恶心、呕吐、共剂失调、嗜

睡,严重者昏迷、紫绀、瞳孔对光反应消失、脉弱而不齐。

当混有磷化氢、硫化氢时,毒性增大,应予以注意

3.2电石量的危险

重大危险源的辩识依据是物质的危险特性及其数量,分为储存区重大危险源和生产场所重大危险源两种。

（1）电石:

仓库最大储量将达几百吨,特别是雨天,如果暴雨夹带暴风,雨水漫淹,一旦库房破坏,后果严重。

（2）乙炔:

采用600m3的气柜,存在着超压泄放或低压吸入空气引起混合气体爆炸的危险性。

3.3各类点火能的危险

生产区易燃物质乙炔泄漏,空气为助燃物,而点火能是不确定的。

对于电气火花、检修动火、机械摩擦、静电积聚、雷击、违章或故意破坏等,均存在危险。

（1）明火源:

明火源指敞开的火焰、火花等,如吸烟用火、加热用火、检修用火、机动车辆排气火花等。

这些明火源是引起乙炔（引燃温度305℃）泄漏火灾、爆炸事故的常见原因。

（2）摩擦和撞击:

当两个表面粗糙的坚硬物体互相猛烈撞击或剧烈摩擦时,有时会产生火花,0.1mm和1mm直径的火花所带的热能分别为1.76mJ和176mJ,超过可燃物质的最小点火能（乙炔最小点火能为0.02mJ）,足以点燃可燃气体。

（3）电气火花:

电气线路、设备开关接触不良,短路、漏电产生火花,静电积聚放电火花,雷击火花等也是引起火灾爆炸事故的常见原因。

（4）高温物体:

高温物体由于失去润滑或冷却水,摩擦引起的高温物体也有可能导致可燃气体燃烧或爆炸。

3.4粉尘爆炸的危险

GB15577-1995《粉尘防爆安全规程》第3.2粉尘爆炸危险场所指的是存在可燃粉尘和气态氧化剂（或空气）的场所。

电石破碎（鄂式破碎机）空间及周围存在可燃粉尘（电石粉）,也是一个危险源。

3.4.1可燃粉尘爆炸的条件

粉尘爆炸的条件总结起来有以下5个方面的因素：

（1）要有一定的粉尘浓度。

粉尘爆炸所采用的化学计量浓度单位与气体爆炸不同,气体爆炸采用体积百分数表示,而粉尘浓度采用单位体积所含粉尘粒子的质量来表示,单位是g/m3或mg/L,如浓度太低,粉尘粒子间距过大,火焰难以传播。

（2）要有一定的氧含量。

（含能粉尘除外）一定的氧含量是粉尘得以燃烧的基础。

（3）要有足够的点火源。

粉尘爆炸所需的最小点火能量比气体爆炸大1～2个数目级,大多数粉尘云最小点火能量在5mJ～50mJ量级范围。

（4）粉尘必须处于悬浮状态,即粉尘云状态。

这样可以增加气固接触面积,加快反应速度。

（5）粉尘云要处在相对封闭的空间,压力和温度才能急剧升高,继而发生爆炸。

3.4.2影响粉尘爆炸的因素

影响粉尘爆炸的因素有粉尘自身形成的和外部条件形成的两方面因素。

就粉尘自身因素来说,又有化学因素和物理因素两类。

化学因素主要指燃烧热和燃烧速度,此外还有水汽及二氧化碳的反应性等。

物理因素主要指粉尘浓度和粒度分布,还有粒子外形、粒子比热、热传导率、表面状态、带电性和粒子凝聚特性等也是要考虑的。

外部因素有气流运动状态、氧气浓度、可燃气浓度、湿度、窒息气浓度、阻燃性粉尘浓度和灰分、点火源状态等。

4防火防爆的设计

4.1确定电石库房及电石破碎厂房的耐火等级以及利用耐火等级进行防火墙、建筑结构的设计

由存储物品的火灾危险性类别表4.1.1，知电石是甲类物品中的第4项，再根据表4.1.2，可得其库房耐火等级为一级，最高允许层数是一层，每座库房防火墙最大允许占地面积180m2，防火墙最大间距为60m。

其建筑物的结构可参照表4.1.3进行设计。

同样参照表4.4可进行其厂房耐火等级、层数和面积的设计，参照表4.1.3。

可进行厂房建筑结构的设计。

表4.1.1仓库（存储物品）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

闪点<28℃的液体

2

爆炸下限<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

<10%的可燃气体的固体物质

3

常温下能自行分解或在空气中氧化即能导致迅速自燃或爆炸的物质

4

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

5

遇酸、受热、撞击、摩擦、催化及遇有机物或硫磺等极易分解引起燃烧或爆炸的强氧化剂

6

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

闪点≥28℃，但<60℃的液体

2

爆炸下限≥10%的气体

3

不属于甲类的氧化剂

4

不属于甲类的化学易燃危险固体

5

助燃气体

6

常温下与空气接触能缓慢氧化，积热不散引起自燃的危险物品

丙

1

闪点≥60℃的可燃液体

2

可燃固体

丁

1

难燃烧物品

戊

1

非燃烧物品

表4.1.2库房的耐火等级、层数和面积

储存物品类别

耐火

等级

最多允许层数

每座仓库允许最大占地面积和防火分区允许最大建筑面积（m2）

单层仓库

多层仓库

高层仓库

仓库的地下室和半地下室

每座仓库

防火墙间

每座仓库

防火墙间

每座仓库

防火墙间

防火墙间

甲

3、4项

一级

1

180

60

—

—

—

—

—

1、2、5、6项

一、二级

1

750

250

—

—

—

—

—

乙

1、3、

一、二级

3

2000

500

900

300

—

—

—

4项

三级

1

500

250

—

—

—

—

—

2、5、

一、二级

5

2800

700

1500

500

—

—

—

6项

三级

1

900

300

—

—

—

—

—

丙

1项

一、二级

5

4000

1000

2800

700

—

—

150

三级

1

1200

400

—

—

—

—

—

2项

一、二级

不阴

6000

1500

4800

1200

4000

1000

300

三级

3

2100

700

1200

400

—

—

—

丁

一、二级

不限

不限

3000

不限

1500

4800

1200

500

三级

3

3000

1000

1500

500

—

—

—

四级

1

2100

700

—

—

—

—

—

戊

一、二级

不限

不限

不限

不限

2000

6000

1500

1000

三级

3

3000

1000

2100

700

—

—

—

四级

1

2100

700

—

—

—

—

—

注：

（1）仓库中的防火分区必须采用防火墙分隔；

（2）石油库内桶装油品仓库面积，可按现行的国家标准《石油库设计规范》GBJ74执行；

　　（3）煤均化库防火分区允许最大建筑面积可为12000m2，但耐火等级不应低于二级；

　（4）独立建造的硝酸铵库房、电石库房、聚乙烯等高分子制品库房、尿素库房、配煤库房以及车站、码头、机场内的中转仓库，造纸厂的独立成品库房，其建筑面积可按本表的规定增加1.0倍，但建筑物的耐火等级不应低于二级；

　　（5）一座一、二级耐火等级的粮食平房仓的允许最大占地面积不应大于12000m2，每个防火分区的允许最大建筑面积不应大于3000m2；三级耐火等级的粮食平房仓的允许最大占地面积不应大于3000㎡，每个防火分区的允许最大建筑面积不应大于1000m2；

（6）一、二级耐火等级的冷库，每座库房的允许最大占地面积和防火分区的允许最大建筑面积，可按现行的国家标准《冷库设计规范》GBJ72的有关规定执行；

（7）酒精度为50%（v/v）以上的白酒仓库不宜超过3层。

表4.1.3厂房（仓库）建筑构件的燃烧性能和耐火极限（h）

名称

耐火等级

构件

一级

二级

三级

四级

墙

防火墙

不燃烧体

3.00

不燃烧体

3.00

不燃烧体

3.00

不燃烧体

3.00

承重墙

不燃烧体

3.00

不燃烧体

2.50

不燃烧体

2.00

难燃烧体

0.50

楼梯间和电梯井的墙

不燃烧体

2.00

不燃烧体

2.00

不燃烧体

1.50

难燃烧体

0.50

疏散走道两侧的隔墙

不燃烧体

1.00

不燃烧体

1.00

不燃烧体

0.50

难燃烧体

0.25

非承重外墙

不燃烧体

0.75

不燃烧体

0.50

难燃烧体

0.50

难燃烧体

0.25

房间隔墙

不燃烧体

0.75

不燃烧体

0.50

难燃烧体

0.50

难燃烧体

0.25

柱

不燃烧体

3.00

不燃烧体

2.50

不燃烧体

2.00

难燃烧体

0.50

梁

不燃烧体

2.00

不燃烧体

1.50

不燃烧体

1.00

难燃烧体

0.50

楼板

不燃烧体

1.50

不燃烧体

1.00

不燃烧体

0.75

难燃烧体

0.50

屋顶承重构件

不燃烧体

1.50

不燃烧体

1.00

难燃烧体

0.50

燃烧体

疏散楼梯

不燃烧体

1.50

不燃烧体

1.00

不燃烧体

0.75

燃烧体

吊顶（包括吊顶搁栅）

不燃烧体

0.25

难燃烧体

0.25

难燃烧体

0.15

燃烧体

注：

（1）二级耐火等级建筑的吊顶采用不燃烧体时，其耐火极限不限。

（2）下列建筑中的防火墙，其耐火极限应按本规范表3.2.1的规定提高1.00h：

1）甲、乙类厂房；

2）甲、乙、丙类仓库。

表4.1.4厂房的耐火等级、层数和防火分区的建筑面积

生产类别

耐火等级

最多允许层数

防火分区允许最大建筑面积（m2）

单层

厂房

多层

厂房

高层

厂房

厂房的地下室和半地下室

甲

一级

除生产必须采用多层者外，宜采用单层

4000

3000

—

—

二级

3000

2000

—

—

乙

一级

不限

5000

4000

2000

—

二级

6

4000

3000

1500

—

丙

一级

不限

不限

6000

3000

500

二级

不限

8000

4000

2000

500

三级

2

3000

2000

—

—

丁

一、二级

不限

不限

不限

4000

1000

三级

3

4000

2000

—

—

四级

1

1000

—

—

—

戊

一、二级

不限

不限

不限

6000

1000

三级

3

5000

3000

—

—

四级

1

1500

—

—

—

注：

（1）一、二级耐火等级的单层厂房（甲类厂房除外）如面积大于本表规定，防火分区间应用防火墙分隔。

设置防火墙有确困难时，可采用按本规范第7.5.4和7.5.5条的规定采用防火卷帘或防火分隔水幕分隔；

（2）一级耐火等级的多层及二级耐火等级的单层、多层纺织厂房的面积（麻纺厂除外）可按本表的规定增加50%，但上述厂房的原棉开包、清花车间均应用防火墙分隔；

　　（3）一、二级耐火等级的单层、多层造纸生产联合厂房，其防火分区允许最大建筑面积可按本表的规定增加1.5倍。

对于一、二级耐火等级的湿式大型联合造纸厂房，当纸机烘缸罩内设有自动灭火系统，完成工段设有消防炮等灭火设施保护时，其建筑面积可根据工艺需要确定；

　　（4）一、二级耐火等级的谷物筒仓工作塔，如每层工作人数不超过2人时，最多允许层数可不受本表限制；

　　（5）以实木或采取防火保护措施的其他合成木木柱承重且以不燃材料作为墙体的建筑物，其耐火等级应按四级确定；

　　（6）本规范表中"-"表示不允许。

（7）对于丙、丁、戊类厂房，确因工艺需要，其防火分区面积可按工艺需要布置，但应在丙类厂房设置自动喷水灭火系统或在丁、戊类厂房中火灾危险相对较高的部位采取防止火灾蔓延的措施。

4.2电石库与其它建筑物的防火间距

4.2.1电石库与其他建筑、构筑物的防火间距，不应小于表4.2.1的规定。

在站区内的电石库，当与制气厂相邻的较高一面的外墙为防火墙时，其防火间距可适当缩小，但不应小于6m。

表4.2.1电石库与建、构筑物的防火间距

名称

防火间距（m）

<10t贮量

>10t贮量

明火、散发火花的地点

30

30

居住、公共建筑

25

30

其他建筑物耐火等级

/

/

一、二级

12

15

三级

15

20

四级

20

25

室外变电站，配电站

30

30

其他甲类物品库房

20

20

注：

（1）两座库房（或电石库与厂房）相邻两面外墙为非燃烧体。

且无门、窗、洞口和外露的燃烧体屋檐，其防火间距可按本表减少25%。

（2）距人员密集的居住区和重要的公共建筑不宜小于50m。

（3）散发火花地点：

如有飞火的烟囱和室外的砂轮、电焊、气焊等。

4.2.2电石库与铁路、道路的防火间距不应小于表4.2.2的规定。

电力牵引机车的厂外铁路线的防火间距可减为20m，至电石库的装卸专用铁路线和道路的防火间距，可不受表2的规定。

表4.2.2电石库与铁路、道路的防火间距（m）

名称

防火间距

厂外铁路线（中心线）

40

厂内铁路线（中心线）

30

厂外道沽（路边）

20

厂内主要道路（路边）

10

厂内次要道路（路边）

5

4.3电石库防雷击设计

4.3.1.防雷分类

根据《建筑物防雷装置检测技术规范》（GB/T21431-2008）中附录A爆炸火灾危险环境分区，电石库属1区。

按照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）第2.0.2条规定，“具有1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。

”划为第一类防雷建筑物。

因此，电石库房应划为第一类防雷建筑物。

4.3.2防雷方案设计

4.3.2.1直击雷防护

（1）接闪器的选择

按照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）第3.2.1条，“第一类防雷建筑物防直击雷的措施，应装设独立避雷针或架空避雷线（网）。

”第3.2.4条规定，“当建筑物太高或其它原因难以装设独立避雷针、架空避雷线时，可将接闪器直接装在建筑物上。

电石罩棚屋顶彩钢夹芯板钢板厚度为0.6mm，芯层为阻燃材料，厚度为60mm。

存放物电石为一级遇湿易燃物品。

根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）第4.1.4条规定，利用金属屋面作为接闪器时，“金属板下面有易燃物品时，其厚度铁板不应小于4mm。

”因此，不能利用其金属屋面作为接闪器。

由于库房的长、宽均为60m，跨度已经超过第一类防雷建筑物滚球半径2×30m，如果采用避雷针保护，所需避雷针的数目比较多。

不符合经济合理的原则。

因此，最好措施是采用多根架空避雷线作为接闪器。

（2）确定架空避雷线的安装、保护范围

库房顶部积聚的乙炔气是利用天窗自然排气，可认为其达不到爆炸浓度或发生事故时排放物才达到爆炸浓度。

根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）第3.2.1条三款规定，接闪器的保护范围可仅保护到天窗。

架空避雷线的支柱至被保护物的距离不得小于3m，其弧垂最低点到屋面和天窗的距离不应小于3m。

1）确定避雷线根数

避雷线塔高度，最小值为H=天窗高度12.5m+3m+弧垂2m=17.5m，最大值为滚球半径，其范围为17.5m～30m。

最外侧避雷线的保护宽度

按单根避雷线方法确定。

h：

避雷线高度，本案例为15.5m～28m。

hr：

滚球半径，一类30m。

hx：

被保护物高度，天窗12.5m，屋面高11m。

计算得出，最外侧避雷线的保护宽度bx为3.04m～6.71m。

如果设置2根避雷线，则其距离D为60m﹣6.71m×2=46.58m，不能保护库房中间部位。

因此，至少要设置3根避雷线。

2）确定避雷线位置

以上计算结论，最外侧避雷线的保护宽度bx为3.04m～6.71m。

将外侧2支避雷线设在6m、54m处，中间30m处设一支。

（见图2）

确定避雷线塔高度

1#避雷线与2#避雷线中间最低点必须能保护到15m处的天窗，且1#避雷线中间最低点必须能保护到屋顶边缘。

根据两避雷线之间保护范围最低点的高度计算公式：

（2）

：

两避雷线之间保护范围最低点的高度为12.5m

D：

1#避雷线与2#避雷线距离24m

得出

=15m

根据1#避雷线外侧的保护高度

计算公式：

=

（3）

得出，

=23.2m。

（另一值36.8，不符合实际，舍去。

）

因此，避雷线塔高度应为23.2m+弧垂2m=25.2m。

4.3.2.2防雷电感应、静电感应措施

金属屋面周边每隔20m采用引下线接地一次。

钢屋架上钢筋焊接成闭合回路。

在库房入口处设置除静电装置。

4.3.3结语

电石为一级遇湿易燃物品，电石库房应划为第一类防雷建筑物，尽可能装设独立避雷针或架空避雷线作为接闪器。

实际工程中，要从防直击雷、防雷电感应、静电接地等进行综合布局。

4.4电石库及电石破碎车间电器设备选择

（1）电机:

生产装置中安装的电机应选用防爆型。

（2）照明:

生产反应区、储存区照明用的配电箱、照明灯具、开关、接线盒等应选用隔爆型。

反应区域、仓库储放区不得有其他任何非防爆电气装置,也不得在其区域内使用如手枪电钻、电吹风等易产生电火花的工具、电器,如有低压型灯也应选用隔爆型。

（3）电缆、导线:

爆炸危险区域内的电缆可选铠装电缆或非铠装电缆。

电缆导线的额定电压不应低于线路的额定电压,且不高于400V。

（4）仪表、检测、报警自控系统:

生产区域内的自控仪表应选用隔爆型,设置在该区域外或防爆区域内的正压室内的仪表和自控仪表也可选普通型。

（5）爆炸危险区域内电气线路的安装:

爆炸危险区域内的电缆应尽量沿厂房外墙处铺设。

当易燃物质比空气密度大时,电缆应在较高处铺设或直接埋地（非铠装电缆外需用钢管保护）;架空铺设时易采用电缆桥架;电缆沟铺设时沟内应充砂,并有排水设施。

当易燃物质比空气密度小时,电缆宜在较低处铺设或电缆沟铺设。

电缆所穿越过的空洞,应采用非易燃材料堵塞严密。

4.5破碎过程通风除尘系统设计

近年来,我国化工工业的生产和技术有了很大的发展,但我国化工企业的环保和综合利用水平比较落后,厂区上空还大量散发烟尘,对大气环境和自然生态环境的污染十分严重。

袋式除尘器是高效除尘的一种重要设备,由于具有除尘效率高、运行稳定、抗冲击负荷大、能满足严格的排放标准等一系列优点而广泛应用于铸造、建材、电力等行业。

本文结合某公司120kt/aPVC项目的电石破碎厂房除尘设计（共设两台颚式破碎机及其配套设施,为工艺装置连续提供电石）,通过分析工艺除尘流程和粉尘特性,合理选择除尘器和除尘工艺系统,详细介绍电石破碎除尘系统设计计算及采取的措施。

4.5.1装置粉尘污染源分析及系统计算相关参数分析

4.5.1.1装置内电石破碎流程及粉尘污染源分析及电石破碎工艺流程

电石经破碎机,皮带输送机,斗式提升机,溜管,料仓,吊斗,平车,工艺装置,电石破碎厂房的主要粉尘为电石粉尘,电石的主要成分是CaC2,遇水剧烈反应,产生易燃易爆的C2H2气体,因此不能采用洒水、冲洗来控制尘源,抽风除尘为主要的尘源控制方法。

该项目在设计电石破碎厂房时,考虑最大尘源为电石破碎时散发的粉尘,在地面挖了一个深3.33m的大坑,把破碎机、皮带输送机、斗式提升机一起布置在大坑内,地面铺钢板,破碎机的入口露出地面,方便工人操作。

除了从整体上考虑粉尘控制外,还设计了几个局部粉尘控制点,主要采用抽风除尘的方法进行控制。

抽风除尘是将产尘设备用密闭罩罩起来,并从罩内抽吸一定量的携尘气流,使罩内维持一定的负压,以防粉尘逸出罩外污染车间环境,或用吸气罩形成吸捕气流,将暴露的尘化区控制在狭小范围内,使携尘气流被吸捕抽走。

4.5.1.2电石破碎系统计算及相关参数分析

在电石破碎工艺过程中,产尘点主要分布在颚式破碎机入口、落料处的皮带输送机、斗式提升机、吊斗落料口等处。

根据产尘部位的不同,采用的集气吸尘罩的形式也不一样,计算除尘风量的方法也不同,主要计算方法如下。

（1）颚式破碎机入口:

与以往设计不同的是,该项目设计采用局部密闭罩（以往的设计是采用侧吸罩,效果不好）,在非操作面用钢板将破碎机入口密封,在操作面留一半面积用于加料,这样可基本控制尘源的散发,大大改善工人的操作环境。

设计采用的局部密闭罩规格为1400mm500mm1000mm（长宽高）（操作面高度方向留一半