精細化工裝置布置與防火安全間距分析?
中小型化工企業(yè)在進(jìn)行總圖布置時(shí)首先要明確其應該執行的規范。對于精細化工企業(yè)有兩點(diǎn)明確規定:
第一是產(chǎn)品,即精細化工企業(yè)必須是《精細化工企業(yè)設計防火標準》GB 51283—2020 第2.0.1 條規定的21類(lèi)精細化工產(chǎn)品;
第二是廠(chǎng)區內儲罐區的總容量,這里又分為“液化烴、甲B、乙類(lèi)儲罐、丙類(lèi)儲罐、液化烴儲罐”它們分別不大于標準第1.0.2 條規定的儲量時(shí)才能適用于《精細化工企業(yè)設計防火標準》。在實(shí)際運用過(guò)程中需要注意的是:儲罐之間不能互相折算,應分別對應總儲量和單罐儲量,其次罐區儲罐總容積應該不包含車(chē)間儲罐組的儲罐容積。
2.1 化工產(chǎn)品 在化工產(chǎn)品生產(chǎn)加工過(guò)程中,不同的化工產(chǎn)品對應不同的化工原材料,由于化工產(chǎn)品的種類(lèi)相對較多造成原輔材料的品種更加繁多。在實(shí)際生產(chǎn)加工時(shí),整體的工序較為復雜,從而在生產(chǎn)加工中容易產(chǎn)生較大的風(fēng)險?;ぎa(chǎn)品及其原輔材料通常較為特殊,由較多的化學(xué)物質(zhì)組成,大多數具有易燃、易爆、腐蝕等特性。由此在生產(chǎn)加工過(guò)程中容易存在較大的安全隱患,裝置布置時(shí)若未能對各個(gè)環(huán)節加以重視,則可能會(huì )留下嚴重的安全隱患,無(wú)法保證操作人員的自身安全,影響產(chǎn)品的生產(chǎn)。因此在裝置布置過(guò)程中就要結合產(chǎn)品特點(diǎn)有針對性地進(jìn)行合理布置。如針對腐蝕性較強的裝置盡可能采用混凝土框架結構,減少鋼結構的使用量,防止腐蝕性環(huán)境對鋼結構造成重大影響;針對毒性較大的裝置則盡可能采用封閉結構同時(shí)加強機械排風(fēng),事故時(shí)啟動(dòng)事故風(fēng)機將有毒氣體收集到處理設施處理后排放,防止散發(fā)出來(lái)的有毒氣體進(jìn)入環(huán)境,進(jìn)而破壞周?chē)鷳B(tài)環(huán)境,對于對環(huán)境影響不大且易散發(fā)可燃氣體的裝置則盡量采用敞開(kāi)式框架結構,利用自然通風(fēng)來(lái)減少可燃氣體聚集,減少發(fā)生火災爆炸的概率。 2.2 自然條件 化工廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中,通常會(huì )使用大量的生產(chǎn)設備,在機械設備的運用下,可有效提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率,加快生產(chǎn)速度,不斷增加產(chǎn)品產(chǎn)量,為各個(gè)領(lǐng)域提供充足的原材料。但是,在設備的使用過(guò)程中,也經(jīng)常會(huì )存在不同程度的危險性,設備在長(cháng)時(shí)間使用下會(huì )出現高溫、高壓等情況,致使化工產(chǎn)品在生產(chǎn)時(shí)出現有毒或可燃氣體散發(fā)出來(lái)的風(fēng)險。因此,對裝置布置提出較多的要求,設計人員需對布置的各項要點(diǎn)進(jìn)行明確。在設備裝置布置過(guò)程中,需充分考慮自然條件,對風(fēng)向以及氣候進(jìn)行詳細分析,由此確定布置的實(shí)際方位。并且,設計人員需對通風(fēng)情況進(jìn)行把握,明確生產(chǎn)作業(yè)位置的通風(fēng)情況,確保在化工產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境下,具有良好的通風(fēng)效果,保證化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的相關(guān)氣體快速散出,保障工作人員的安全。 2.3 生產(chǎn)需求 在精細化工裝置布置過(guò)程中,工作人員還需明確化工產(chǎn)品的具體生產(chǎn)需求,對生產(chǎn)情況進(jìn)行詳細分析,了解各裝置的主要生產(chǎn)過(guò)程。并對原輔材料的特點(diǎn)進(jìn)行深入探究,掌握原輔材料的實(shí)際特性,根據不同原輔材料的火災危險性和毒害性進(jìn)行合理劃分。在布置化工裝置時(shí),需對裝置內各單元的位置進(jìn)行充分考慮,要求設計人員嚴格按照標準規定和生產(chǎn)的實(shí)際需求對裝置進(jìn)行合理布置,并確保裝置之間保持合理的距離,可有效提高化工裝置的安全性。同時(shí),設計人員還應當在裝置布置過(guò)程中,對生產(chǎn)裝置的各個(gè)區域進(jìn)行科學(xué)劃分,明確各個(gè)區域的危險有害因素及危害程度,在布置過(guò)程中,采取有效合理的布置手段使危險等級較高的區域做到預先設防,減少事故率,事故后果可控。比較典型的生產(chǎn)需求舉例如下: (1)六氟丙烯生產(chǎn)過(guò)程中的六氟裂解爐會(huì )產(chǎn)生微量劇毒化學(xué)品八氟異丁烯,在六氟丙烯裝置主體采用了敞開(kāi)式框架結構,以便生產(chǎn)過(guò)程泄漏的可燃有毒氣體快速散發(fā)到空氣中,該裂解爐布置時(shí)則采用了封閉式結構,室內設置了相應的有毒氣體檢測器及機械通風(fēng)設施,外排的氣體經(jīng)過(guò)吸附處理后高空排放。這個(gè)布置方案就是采用了預先控制范圍和事故時(shí)控制污染區域相結合的辦法,來(lái)達到預先設防和事故后果可控的效果。 (2)聚偏氟乙烯生產(chǎn)過(guò)程中聚合工段的操作溫度和壓力都比較高,生產(chǎn)過(guò)程存在的火災爆炸的可能性并且爆炸后果非常嚴重,可是目前的工藝水平無(wú)法使操作溫度和壓力降低,因此工藝布置時(shí)這個(gè)工段采取了各聚合釜分開(kāi)布置,單臺聚合釜與其他生產(chǎn)部位采用防爆墻分隔的手段來(lái)達到事故后果可控的目的。當然在工藝設計過(guò)程通過(guò)其他自控手段和安全泄放手段來(lái)做到預先設防和減少事故概率。 2.4 防爆區域 在化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中,往往使用到大量的易燃易爆物質(zhì),經(jīng)常在裝置周?chē)鷷?huì )出現爆炸危險區域。因此,為了提高生產(chǎn)作業(yè)的安全性,在精細化工裝置布置過(guò)程中,應當合理控制爆炸危險區域,并且在爆炸危險區域內采用防爆的化工設備,對靠運輸道路的化工裝置尤其要注意其包裝危險區域不能進(jìn)入運輸道路。同時(shí),在裝置布置過(guò)程中,還應當設計相應的安全通道,由于安全事故不可預測,安全通道則為人們逃生提供良好的條件,讓工作人員盡量避免受到較大的傷害。有效提高工作人員生產(chǎn)工作的安全性,促使化工產(chǎn)品得以順利生產(chǎn)。 在化工裝置布置過(guò)程中,通常有著(zhù)明確的規定。 為了避免安全事故的發(fā)生,我國不斷出臺相應的政策,對化工產(chǎn)品生產(chǎn)以及化工裝置布置均提出合理的要求,對精細化工設備布置與防火間距進(jìn)行全面分析,提出一系列的設計規范。如《石油化工企業(yè)設計防火標準》《石油化工儲運系統罐區設計規范》《石油化工儲運系統泵區設計規范》《石油化工工廠(chǎng)布置設計規范》《精細化工企業(yè)工程設計防火標準》等。逐漸完善各項設計規范內容,并結合化工產(chǎn)品生產(chǎn)情況,對各項規范內容進(jìn)行改善以及優(yōu)化。在精細化工裝置布置過(guò)程中,應當嚴格按照相關(guān)規范標準要求結合產(chǎn)品及工藝特點(diǎn)采用有針對性的布置方案,從而做到既滿(mǎn)足各項安全防范條例又滿(mǎn)足化工廠(chǎng)實(shí)際使用要求。 以某化工生產(chǎn)企業(yè)為例,在對化工裝置進(jìn)行布置過(guò)程中,首先要充分遵循GB 50160、GB 50016 及GB 51283 的相關(guān)規范內容,并對精細化工裝置布置要點(diǎn)進(jìn)行詳細研究,進(jìn)而完成一個(gè)合規、合理的布置方案。 某精細化工廠(chǎng)的主要產(chǎn)品是叔丁醇鈉,生產(chǎn)過(guò)程對環(huán)境要求比較嚴格(盡量避免潮濕環(huán)境),因此盡管工藝過(guò)程存在著(zhù)易燃易爆氣體散發(fā)到空氣中的情況,設計過(guò)程中依然采用了封閉式廠(chǎng)房作為生產(chǎn)主體單元,即首先考慮拿到合格產(chǎn)品以達到最終設計目的,而易燃易爆氣體容易在封閉式廠(chǎng)房?jì)染奂膯?wèn)題可以通過(guò)加強機械通風(fēng),合理設置可燃有毒氣體檢測器等措施加以解決。任何一個(gè)裝置布置都是在遵循強制性條文的前提下,以拿到最終產(chǎn)品為第一目標,在第一目標完成的情況下合理有序地去解決其他問(wèn)題。同樣裝置布置時(shí)還遇到了另外一個(gè)問(wèn)題,即設備布置完成后發(fā)現廠(chǎng)房(甲類(lèi))的建筑面積超過(guò)了3 000m2(《建筑設計防火規范》規定甲類(lèi)多層車(chē)間建筑耐火等級一級時(shí)單個(gè)防火分區的面積不應超過(guò)3 000m2)經(jīng)與業(yè)主溝通無(wú)法通過(guò)在車(chē)間內設置防火墻來(lái)劃分防火分區,最后設計人采取了將部分輔助設備(干燥工段、回收工段)單獨設置一座廠(chǎng)房的辦法來(lái)解決建筑面積超標且無(wú)法設置防火墻的問(wèn)題,而此時(shí)一個(gè)裝置內出現了兩座甲類(lèi)廠(chǎng)房,這兩座廠(chǎng)房的防火間距如何控制呢?設計過(guò)程中考慮了三種方案,第一種是兩座廠(chǎng)房間距6m,設置理由兩座廠(chǎng)房是一個(gè)裝置滿(mǎn)足《建筑設計防火規范》第3.4.7 條規定即可;第二種方案是兩座廠(chǎng)房間距12m,設置理由兩座廠(chǎng)房是根據《建筑設計防火規范》第3.4.1 條要求;第三種方案是兩座廠(chǎng)房間距15m,設置理由是兩座廠(chǎng)房的爆炸危險區域(15m)互不影響。經(jīng)過(guò)與業(yè)主溝通并且為防止今后各級專(zhuān)家檢查時(shí)提出不同意見(jiàn),最后采取了第三種最為穩妥的方案。生產(chǎn)裝置示意如圖1 所示。 精細化工裝置內布置與總圖防火間距有著(zhù)一定的相互影響,主要體現為以下幾點(diǎn): (1)對于執行《精細化工企業(yè)工程設計防火標準》的工廠(chǎng),當采用敞開(kāi)式廠(chǎng)房或露天布置時(shí),車(chē)間之間的防火間距與封閉式廠(chǎng)房之間的防火間距不同,對于封閉式廠(chǎng)房之間的防火間距標準要求等同于《建筑設計防火規范》的相關(guān)要求,而對于敞開(kāi)式廠(chǎng)房則是對照《建筑設計防火規范》加大了相應的防火間距;對于執行《石油化工企業(yè)設計防火標準》《建筑設計防火規范》的工廠(chǎng)則無(wú)論車(chē)間采用何種形式,只要不在同一個(gè)裝置內,兩個(gè)車(chē)間之間的間距都是一個(gè)固定的防火間距,不會(huì )因為車(chē)間的布置形式而改變。造成這種情況的主要原因是三本規范針對的對象不同,控制火災的蔓延的理念也有所區別。 (2)對于多層辦公、控制、化驗樓與消防泵房,當分開(kāi)設置時(shí),《石油化工企業(yè)設計防火標準》《建筑設計防火規范》都是要求執行10m 的防火間距,并且可以通過(guò)防火墻等措施來(lái)減少防火間距。而執行《精細化工企業(yè)工程設計防火標準》時(shí)則需要控制15m的防火間距,因此在進(jìn)行單體布置時(shí),若廠(chǎng)區占地面積較少,無(wú)法將二者防火間距控制15m 以上,可以考慮將二者功能合并,因為無(wú)論《石油化工企業(yè)設計防火標準》還是《精細化工企業(yè)工程設計防火標準》,對于房間內的布置特別是涉及民用和輔助設施的房間布置都是以《建筑設計防火規范》為主的,而《建筑設計防火規范》對于辦公、控制、化驗、消防泵房等沒(méi)有明確規定要求分開(kāi)設置,因此通過(guò)合理的單體布置可以有效減少乃至規避一些不必要的防火間距。對于20kV 以上變配電所則應結合《建筑設計防火規范》和電力行業(yè)相關(guān)規范建議分開(kāi)設置。 (3)當車(chē)間邊緣設有車(chē)間液化烴儲罐組時(shí),裝置內布置對于總圖防火間距也有較大影響,根據《精細化工企業(yè)工程設計防火標準》第4.2.9條注4的要求,“車(chē)間罐組的液化烴儲罐與其所在車(chē)間以外的其他生產(chǎn)設施的防火間距應滿(mǎn)足本表要求”,即車(chē)間罐組液化烴儲罐與其他生產(chǎn)設施的間距,既要滿(mǎn)足標準第4.2.9條液化烴儲罐與其他生產(chǎn)設施的防火間距要求,也要滿(mǎn)足標準第4.2.9 條甲類(lèi)生產(chǎn)設施與其他生產(chǎn)設施的防火間距要求,并且應該取二者的較大值。因此對于裝置內布置時(shí),車(chē)間罐組的液化烴儲罐同樣條件下盡可能不要布置在最外側,以免因此造成防火間距加大。如圖2。 此時(shí)L1應執行《精細化工企業(yè)工程設計防火標準》第4.2.9 的規定的15m 或12m 防火間距,而L2應執行第4.2.9 條規定的對應儲量液化烴儲罐到甲類(lèi)生產(chǎn)設施的防火間距,而往往L2的防火間距是遠大于L1要求的防火間距。