1、對(duì)甲醇罐區(qū)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性分析及防火防爆措施    摘要：根據(jù)甲醇的物化性質(zhì)及儲(chǔ)存過(guò)程特點(diǎn),對(duì)甲醇罐區(qū)潛在的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)行分析,提出設(shè)計(jì)中應(yīng)采取的防火防爆措施以及設(shè)計(jì)審核時(shí)需著重檢查的項(xiàng)目和內(nèi)容。1概述：甲醇(CH3.OH)是重要的基本有機(jī)化工原料,具有劇毒、易燃燒性,其蒸氣與空氣在一定范圍內(nèi)可形成爆炸性混合物。同時(shí)也是一種清潔、高效的液體燃料,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。由于甲醇的易燃性及其蒸氣與空氣在一定濃度區(qū)間內(nèi)混合物的爆炸性,因此,如何安全、有效地儲(chǔ)存和使用是非常重要的。2.火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性：由于甲醇的物理化學(xué)性質(zhì)及儲(chǔ)存的條件和周?chē)h(huán)境等因

2、素所致,甲醇儲(chǔ)存的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。2.4蒸氣的易爆性：由于甲醇具有較強(qiáng)的揮發(fā)性,在甲醇罐區(qū)通常都存在一定量的甲醇蒸氣。當(dāng)罐區(qū)內(nèi)甲醇蒸氣與空氣混合達(dá)到甲醇的爆炸濃度范圍6.7%3.6%時(shí),遇火源就會(huì)發(fā)生爆炸。此外,由于甲醇的引爆能量小,罐區(qū)內(nèi)絕大多數(shù)的潛在引爆源,如明火、電器設(shè)備點(diǎn)火源、靜電火花放電、雷電和金屬撞擊火花等,具有的能量一般都大于該值,因此決定了甲醇蒸氣的易爆性。2.6聚積靜電荷性：靜電產(chǎn)生和聚積與物質(zhì)的導(dǎo)電性能相關(guān)。一般而言2.,介電常數(shù)小于10(特別是小于3.)、電阻率大于106cm的液體具有較大的帶電能力。而甲醇的介電常數(shù)為3.2.62.,電阻率為5.8

3、×106cm,說(shuō)明有一定的帶電能力。因此,甲醇在管輸和灌裝過(guò)程中能產(chǎn)生靜電,當(dāng)靜電荷聚積到一定程度則會(huì)放電,故有著火或爆炸的危險(xiǎn)。3.防火防爆設(shè)計(jì)：由于甲醇的物化性質(zhì)以及儲(chǔ)存過(guò)程中潛在的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性,甲醇罐區(qū)的防火防爆設(shè)計(jì)必須既要注意預(yù)防火災(zāi)和爆炸的發(fā)生,也要盡量減少火災(zāi)和爆炸造成的損失。為此,一般應(yīng)遵循或充分考慮下述要求。3.1選址和布置：甲醇罐區(qū)的廠址選擇與布置應(yīng)符合ANSI/NFPA3.0、石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范所規(guī)定的防火要求。其中的要點(diǎn)包括：3.11罐區(qū)與周?chē)O(shè)施的安全距離：罐區(qū)與周?chē)O(shè)施的安全距離的確定依據(jù)是考慮到罐區(qū)防火因素,以及物料揮發(fā)對(duì)周?chē)h(huán)境的影響,同時(shí)還考慮

4、到周?chē)O(shè)施的重要程度,如人員或車(chē)輛出入頻繁的公眾設(shè)施。此外,甲醇罐區(qū)應(yīng)設(shè)在有明火或飛火設(shè)施的側(cè)方向。3.12罐區(qū)建(構(gòu))筑物之間的防火間距：建(構(gòu))筑物之間的防火間距,主要是根據(jù)各建(構(gòu))筑物的耐火等級(jí)、有無(wú)可燃蒸氣散發(fā)和有無(wú)明火而定。據(jù)有關(guān)調(diào)查2.,爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的影響一般是15m范圍以?xún)?nèi);火災(zāi)的影響距離約10m。像甲醇這樣的甲類(lèi)易燃液體,正常操作時(shí),其蒸氣的擴(kuò)散范圍約3.m以?xún)?nèi);泄漏后其蒸氣的擴(kuò)散范圍在1015m內(nèi)。3.13儲(chǔ)罐之間的防火間距：儲(chǔ)罐之間應(yīng)留有一定的防火距離,其確定依據(jù)了物料的危險(xiǎn)性、儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)、容量、消防力量及操作要求等因素,同時(shí)考慮著火幾率極小,盡量減少占地、消防設(shè)施統(tǒng)一、

5、節(jié)省管道等因素。3.2儲(chǔ)罐型式：液體儲(chǔ)罐的型式很多,按建造材料可分為金屬罐和非金屬罐兩種。金屬罐應(yīng)用廣泛;非金屬罐(如磚砌、混凝土和橡膠儲(chǔ)罐)導(dǎo)電性能差,易遭受雷擊,加之罐容往往較大,著火難以撲救,特別是黃島油庫(kù)大火之后,國(guó)家已禁止建造此類(lèi)儲(chǔ)罐(用于儲(chǔ)存石油產(chǎn)品)。金屬儲(chǔ)罐的種類(lèi)較多,從結(jié)構(gòu)形式講有立式、臥式、圓柱形、球形、橢圓形、浮頂罐等。然而,國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的是立式拱頂罐和浮頂罐。儲(chǔ)存甲醇則宜首先選擇浮頂罐,其次為拱頂罐。若選取拱頂罐,考慮到安全可靠、減少物料蒸發(fā)損失、火災(zāi)撲救容易等因素,單臺(tái)罐容量不宜超過(guò)10000m3.。3.3建(構(gòu))筑物的耐火等級(jí)：根據(jù)建筑材料在明火或高溫作用下的變化

6、特征,一般將建筑材料分為非燃燒體、難燃燒體和燃燒體3.類(lèi)。建(構(gòu))筑物的耐火等級(jí)是由組成建(構(gòu))筑物的主要構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限決定的。建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(GBJ16-87)將建(構(gòu))筑物的耐火等級(jí)分為4級(jí)。對(duì)不同耐火等級(jí)的建(構(gòu))筑物的構(gòu)件分別提出了燃燒性能和耐火極限要求。根據(jù)甲醇罐區(qū)的火災(zāi)危險(xiǎn)性,為保障罐區(qū)的防火安全,罐區(qū)建(構(gòu))筑物在火災(zāi)高溫作用下要求其基本構(gòu)件能在一定時(shí)間內(nèi)不被破壞、不傳播火災(zāi)、延緩和阻止火勢(shì)蔓延,為疏散人員、物資和撲滅火災(zāi)贏得時(shí)間,因此,在甲醇罐區(qū)設(shè)計(jì)時(shí),罐區(qū)內(nèi)建(構(gòu))筑物(如配電室、控制室、管架等)的耐火等級(jí)應(yīng)按二級(jí)考慮,所用建筑材料應(yīng)為非燃燒體。3.4電氣的防爆：

7、由于甲醇的物化性質(zhì)和儲(chǔ)存條件所致,其蒸氣能在罐區(qū)內(nèi)與空氣形成爆炸性混合物(爆炸濃度6.7%3.6%),并存在潛在的爆炸危險(xiǎn)性,因此,甲醇罐區(qū)的電氣設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格遵循有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),如爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50058-92.)。其中主要內(nèi)容包括：3.41爆炸危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域劃分甲醇儲(chǔ)存常采用浮頂罐和拱頂罐兩類(lèi)罐型,但其儲(chǔ)罐區(qū)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)是不同的。若采用浮頂罐,在正常操作時(shí)無(wú)或幾乎無(wú)任何“呼吸”損失,不可能出現(xiàn)甲醇蒸氣的爆炸性氣體混合物,故罐區(qū)的爆炸危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域等級(jí)為2.區(qū);若采用拱頂罐,在正常操作時(shí),存在“呼吸”損失(如2.0時(shí)甲醇的飽和蒸氣壓為12.8kPa),可能出現(xiàn)甲醇蒸氣的爆炸性

8、氣體混合物,故罐區(qū)的爆炸危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域等級(jí)為1區(qū)。3.42爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的范圍確定爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的范圍確定應(yīng)綜合考慮釋放源的級(jí)別和位置,易燃物質(zhì)的性質(zhì),空氣流通狀況,障礙物及生產(chǎn)條件,運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),技經(jīng)比較等諸多因素。正常操作時(shí),甲醇這種甲類(lèi)易燃液體,其蒸氣的擴(kuò)散范圍約3.m;泄漏后其蒸氣的擴(kuò)散范圍在1015m。因此,甲醇罐區(qū)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的范圍取15m為宜。3.43爆炸性混合物的分類(lèi)、分級(jí)和分組爆炸性氣體應(yīng)按其最大試驗(yàn)安全間隙(MESG)或最小點(diǎn)燃電流(MICR)及引燃溫度()進(jìn)行分類(lèi)、分級(jí)和分組。甲醇蒸氣應(yīng)劃為IA類(lèi)(級(jí))、T1組。3.44甲醇罐區(qū)的電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)：甲醇罐區(qū)的電氣設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求:(1

9、)宜將正常運(yùn)行時(shí)易產(chǎn)生火花的電氣設(shè)備,如變配電設(shè)備、開(kāi)關(guān)柜、事故發(fā)電機(jī)等布置在遠(yuǎn)離甲醇儲(chǔ)罐的爆炸危險(xiǎn)性較小或沒(méi)有爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi);(2.)在滿(mǎn)足罐區(qū)工藝及安全前提下,應(yīng)減少防爆電氣設(shè)備的數(shù)量;(3.)設(shè)置的防爆電氣設(shè)備必須是符合現(xiàn)行國(guó)家或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品;(4)不宜設(shè)置攜帶式電氣設(shè)備;(5)應(yīng)根據(jù)罐區(qū)內(nèi)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的分區(qū)、爆炸性甲醇蒸氣混合物的級(jí)別和組別,選擇相應(yīng)的電氣設(shè)備;(6)防爆電氣設(shè)備的級(jí)別和組別不應(yīng)低于甲醇蒸氣混合物的級(jí)別和組別(IA級(jí)、T1組)。3.5控制甲醇蒸氣與空氣混合物的濃度：甲醇罐區(qū)發(fā)生起火爆炸的條件之一,是有濃度合適的甲醇蒸氣與空氣混合物。雖然罐區(qū)中受設(shè)備和操作條件限制,完

10、全消除甲醇蒸氣混合物是不可能的,但是通過(guò)合理布置、減少蒸氣排放、通風(fēng)、惰化和設(shè)置甲醇蒸氣濃度監(jiān)測(cè)等措施,盡量減少甲醇蒸氣與空氣混合物的存在范圍,控制混合氣濃度,使之達(dá)不到爆炸極限是完全可以做到的。3.51減少蒸氣排放：減少蒸氣排放是罐區(qū)防火防爆的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)上應(yīng)做好下列幾點(diǎn):(1)選擇合適的罐型,減少“呼吸”引起的蒸氣外泄;(2.)采用密封性能良好的閥門(mén)、泵、法蘭、墊片等;(3.)設(shè)置正確的防火堤、污水收集池等。3.52通風(fēng)：罐區(qū)內(nèi)的建筑物(如配電、控制室等)應(yīng)設(shè)有通風(fēng)設(shè)施(自然或強(qiáng)制)。3.53惰化：向甲醇蒸氣空氣混合物中充入惰性氣體,可以減少甚至消除爆炸危險(xiǎn)和制止火焰蔓延。當(dāng)混合氣中氧含量降

11、到一定值時(shí),即使已著火的火焰也會(huì)熄滅,這種不能使物質(zhì)燃燒的最大氧含量稱(chēng)為最高允許含氧量。對(duì)于甲醇蒸氣而言,當(dāng)用N2.氣惰化時(shí),最高允許含氧濃度為10%;當(dāng)用CO2.時(shí),則為13.5%3.。甲醇罐區(qū)適用的惰性氣體有N2.、CO2.和煙道氣,但需注意這些惰性氣體本身的氧含量一般不得超過(guò)2.%3.。3.6設(shè)置阻火器：阻火器能有效地阻止外界火源進(jìn)入儲(chǔ)罐。根據(jù)石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范規(guī)定,儲(chǔ)存像甲醇這種甲類(lèi)易燃液體的固定頂儲(chǔ)罐,頂部與大氣相通的呼吸管道上必須設(shè)置阻火器,且應(yīng)安裝在呼吸閥的下部。3.7管道與閥門(mén)：在甲醇罐區(qū)的管道安全設(shè)計(jì)時(shí),工藝物料管道應(yīng)符合下列基本要求:(1)采用無(wú)縫管道,管道之間除必須

12、用法蘭或螺紋連接外,其余均應(yīng)采用焊接;(2.)管道應(yīng)架空或沿地面敷設(shè)。必須采用管溝敷設(shè)時(shí),應(yīng)采取措施防止物料在管溝內(nèi)積聚,并在進(jìn)、出罐群及建(構(gòu))筑物處密封隔離,管溝內(nèi)的污水應(yīng)經(jīng)水封井排入污水管網(wǎng);(3.)管道不得穿越與其無(wú)關(guān)的建(構(gòu))筑物的上方或地下。如必須跨越鐵路或道路,應(yīng)敷設(shè)在管涵或套管內(nèi),且保持足夠的凈高度(分別為5m、5.5m);(4)跨越鐵路、道路或建(構(gòu))筑物的管道上不應(yīng)設(shè)置閥門(mén)、法蘭、螺紋接頭和補(bǔ)償器等,以免漏料著火;(5)進(jìn)、出儲(chǔ)罐的主管道根部宜設(shè)雙重閥門(mén);(6)進(jìn)、出儲(chǔ)罐群的主管道,在罐群的邊界處應(yīng)設(shè)隔斷閥和“8”字盲板。3.8噴淋冷卻：甲醇具有較強(qiáng)的揮發(fā)性,甲醇罐在夏季操

13、作時(shí),固定頂儲(chǔ)罐由于“小呼吸”作用造成的甲醇蒸氣外逸損失是十分明顯的,因此,有必要設(shè)置水噴淋冷卻設(shè)施,以減少物料損失,并保證安全。3.9防止靜電與雷擊：3.91防止靜電甲醇罐區(qū)內(nèi)可能引起燃燒、爆炸的靜電火源主要來(lái)自物料輸送、人員行走、穿脫衣服以及其它物體摩擦產(chǎn)生的靜電。因此,與罐區(qū)安全設(shè)計(jì)密切相關(guān)的則是防止和減少物料輸送產(chǎn)生的靜電,其主要內(nèi)容包括:(1)控制物料流速：液體物料在管道中的流速越高,接近管壁處的速度梯度就越高,因而產(chǎn)生的靜電量也越大。(2.)控制進(jìn)料方式：甲醇液體經(jīng)管道進(jìn)入儲(chǔ)罐時(shí)應(yīng)設(shè)防沖擊檔板。如甲醇從頂部進(jìn)入儲(chǔ)罐,進(jìn)料管應(yīng)伸至罐底部,距底不大于100mm,以減少靜電產(chǎn)生;(3.)

14、防止水等雜質(zhì)混入甲醇物料：由于不同物質(zhì)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)要產(chǎn)生靜電,因此,應(yīng)盡力防止水等雜質(zhì)進(jìn)入物料系統(tǒng);(4)管道、儲(chǔ)罐等的接地與跨接：靜電荷的產(chǎn)生并不危險(xiǎn),實(shí)際的危險(xiǎn)在于電荷的積聚,一旦儲(chǔ)備到足夠的能量,就會(huì)放電產(chǎn)生火花將可燃?xì)怏w引燃引爆。故為了加速靜電荷的釋放,甲醇罐區(qū)內(nèi)的管道、儲(chǔ)罐上的導(dǎo)電不連續(xù)處應(yīng)采用金屬導(dǎo)體跨接,并進(jìn)行靜電接地處理;(5)其它防靜電設(shè)施：除采取上述措施外,對(duì)大型甲醇罐區(qū),在甲醇物料管線上還可設(shè)置靜電緩和器、靜電消除器等防止和減少靜電荷積聚的設(shè)施。3.92防止雷擊：由于雷電在極短時(shí)間內(nèi)放出巨大的能量,如果甲醇罐區(qū)內(nèi)的易燃易爆區(qū)域遭受雷擊,就易造成火災(zāi)、爆炸事故。為抑制和減少

15、雷電的危害,應(yīng)設(shè)置防雷裝置,常見(jiàn)的有避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)、避雷帶、避雷器。針對(duì)甲醇罐區(qū)不同的儲(chǔ)罐型式(如固定頂、浮頂),防雷設(shè)施的設(shè)置也各異。3.10消防設(shè)施3.101可燃?xì)怏w報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)在甲醇罐區(qū)內(nèi)存在著大量的可燃液體甲醇,當(dāng)其蒸氣在空氣中的濃度達(dá)到爆炸下限時(shí)(6.7%),遇火源就會(huì)著火甚至爆炸。因此,在易泄漏的部位(如人孔、法蘭、閥門(mén)、機(jī)泵的密封點(diǎn)等)通常都設(shè)置固定式可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器,以隨時(shí)監(jiān)測(cè)泄漏情況。當(dāng)甲醇蒸氣在空氣中的濃度達(dá)其爆炸下限的2.0%2.5%時(shí)(即濃度為1.5%),便發(fā)出聲光信號(hào)報(bào)警,以提示盡快進(jìn)行排險(xiǎn)處理;當(dāng)濃度達(dá)爆炸下限的40%50%時(shí)(即濃度為3.%),報(bào)警的同

16、時(shí),應(yīng)與消防水泵、噴淋冷卻水、固定滅火系統(tǒng)、進(jìn)入罐區(qū)的物料閥和通訊/廣播等設(shè)施聯(lián)動(dòng)。3.102滅火系統(tǒng)對(duì)于甲醇罐區(qū),主要的滅火設(shè)施有:(1)固定式雨淋?chē)娝疁缁鹣到y(tǒng)該系統(tǒng)由水噴頭、傳動(dòng)裝置、噴水管網(wǎng)、雨淋閥等組成。發(fā)生火災(zāi)時(shí),系統(tǒng)管道內(nèi)給水是通過(guò)火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)控制雨淋閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的,并設(shè)有手動(dòng)開(kāi)啟閥門(mén)裝置。只要雨淋閥啟動(dòng)后,就可在它的保護(hù)區(qū)內(nèi)迅速地、大面積地噴水滅火,降溫和滅火效果十分顯著。在夏季時(shí),該系統(tǒng)也可作為噴水降溫、減少儲(chǔ)罐“小呼吸”損失之用;(2.)固定式低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)該系統(tǒng)由泡沫液儲(chǔ)罐、泡沫比例混合器、泡沫液混合液管線、消防泵、泡沫產(chǎn)生器、閥門(mén)以及水源和動(dòng)力源組成。對(duì)甲醇罐區(qū),應(yīng)選擇液

17、上噴射泡沫滅火系統(tǒng),且泡沫液應(yīng)具有抗溶性。此外,該系統(tǒng)不宜與滅火水槍同時(shí)使用。(3.)移動(dòng)式滅火系統(tǒng)在甲醇罐區(qū),應(yīng)設(shè)置足夠的移動(dòng)式滅火器。當(dāng)發(fā)生局部小型火災(zāi)時(shí),工作人員能夠使用推車(chē)式、手提式滅火器將火災(zāi)迅速撲滅。常用的滅火藥劑有二氧化碳滅火劑、干粉滅火劑、鹵代烷滅火劑等;(4)完善的消防水管網(wǎng)罐區(qū)內(nèi)應(yīng)按規(guī)范設(shè)置完善的消防水管網(wǎng)系統(tǒng),該系統(tǒng)包括消防水池(罐)、消防水泵、環(huán)狀管網(wǎng)、消防栓等。特別是消防泵應(yīng)采用能在斷電等緊急情況下迅速啟動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī),如柴油機(jī)。4.防火防爆設(shè)計(jì)審查：為做好安全可靠和經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì),在防火防爆設(shè)計(jì)工作以及對(duì)防火防爆設(shè)計(jì)的檢查和審核中,都應(yīng)根據(jù)甲醇儲(chǔ)存過(guò)程和設(shè)備的火災(zāi)爆炸危

18、險(xiǎn)性,以及發(fā)生著火爆炸危險(xiǎn)的各種條件逐項(xiàng)進(jìn)行分析、研究,建立可靠的防火防爆安全防護(hù)體系,確保罐區(qū)安全運(yùn)行。甲醇罐區(qū)的防火防爆設(shè)計(jì)檢查和審核的依據(jù)是相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,包括ANSI/NFPA3.0、石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范、建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范、爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范。現(xiàn)將其項(xiàng)目及要點(diǎn)歸納如下。4.1罐區(qū)規(guī)劃：(1)廠址及總平面布置(2.)安全距離及道路(3.)建(構(gòu))筑物及附屬設(shè)備：耐火等級(jí)與結(jié)構(gòu);建造材料;排水、排氣及其它;安全標(biāo)識(shí)。(4)滅火設(shè)施滅火劑的選用;消防水及滅火劑的用量;滅火設(shè)施的配置。(風(fēng)險(xiǎn)世界網(wǎng)-RiskMW.com 專(zhuān)業(yè)研究安全風(fēng)險(xiǎn)管理,安全員的門(mén)戶(hù)網(wǎng)站!)4.2過(guò)程/設(shè)備設(shè)計(jì)：(