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1、 目錄 第 1 章 緒論 --------------------------------------------------------- 3 1.1 設計項目概述 ------------------------------------------------- 3 1.1.1 課程設計的目的和要求 ----------------------------------- 4 1.1.2 課程設計容 ------------------------------------------- 4 1.2 瀝青的概述及儲存工藝條件

2、 ------------------------------------ 4 1.2.1 瀝青的概述 --------------------------------------------- 4 1.2.2 瀝青的儲存工藝條件 ------------------------------------- 5 第 2 章 瀝青儲罐的選型及安全設計 ------------------------------------ 6 2.1 瀝青儲罐的選擇 ----------------------------------------------- 6

3、2.1.1 鋼材的選擇 --------------------------------------------- 6 2.1.2 壁厚的計算 --------------------------------------------- 7 2.1.3 5000m 3 拱頂罐液壓頂升倒裝施工 -------------------------- 9 2.1.4 油罐附件 ---------------------------------------------- 10 2.1.4 安全附件 ------------------------------

4、---------------- 12 2.2 加熱及保溫措施 ---------------------------------------------- 13 2.2.1 攪拌器 ------------------------------------------------ 13 2.2.2 保溫加熱系統(tǒng) ------------------------------------------ 15 第 3 章 瀝青儲罐區(qū)平面布置 ------------------------------------------ 18 3.1 瀝青儲罐區(qū)防火間距

5、----------------------------------------- 19 3.2 防火堤及隔堤的安全設計 -------------------------------------- 19 3.2.1 防火堤的選型與構(gòu)造 ------------------------------------ 20 3.2.2 防火堤參數(shù)設計 ---------------------------------------- 21 3.3 消防設計 ---------------------------------------------------- 2

6、4 3.3.1 消防車道設計 ------------------------------------------ 24 3.3.2 消防用水規(guī)要求 ---------------------------------------- 25 3.3.3 消防用水計算容 ---------------------------------------- 26 3.3.4 消防水池 ---------------------------------------------- 28 3.3.5 消防給水管道及消防栓設計 ----------------

7、-------------- 29 3.3.6 滅火器材的選擇 ---------------------------------------- 30 3.4 罐區(qū)防雷、防靜電設計 ---------------------------------------- 31 3.4.1 罐區(qū)防雷設計 ------------------------------------------ 31 3.4.2 靜電防護措施 ------------------------------------------ 31 第 4 章 危險有害因素分析 ---------

8、----------------------------------- 33 4.1 瀝青儲罐區(qū)物質(zhì)危險性分析 ------------------------------------ 33 4.1.1 物料固有危險性分析 ------------------------------------ 34 4.1.2 儲運過程危險性分析 ------------------------------------ 35 4.1.3 自然災害因素分析 -------------------------------------- 39 4.1.4 其它

9、危險有害因素分析 ---------------------------------- 39 4.1.5 瀝青儲罐區(qū)危險有害因素辨識匯總 ------------------------ 40 4.2 罐區(qū)事故樹分析 ---------------------------------------------- 44 4.2.1 罐區(qū)事故樹分析步驟 ------------------------------------ 44 4.2.2 事故樹定性分析 ---------------------------------------- 45

10、 . . . 第 5 章 安全對策與管理 --------------------------------------------- 48 5.1 安全技術對策 ------------------------------------------------ 48 5.1.1 設備選型控制 ------------------------------------------ 48 5.1.2 工藝安全條件控制 -------------------------------------- 48 5.1.3 建筑消防措施 -

11、----------------------------------------- 48 5.1.4 職業(yè)衛(wèi)生及勞動防護 ------------------------------------ 49 5.1.5 區(qū)域位置及總平面布置安全對策措施 ---------------------- 49 5.1.6 工藝設備安全對策措施 ---------------------------------- 51 5.2 安全管理對策 ------------------------------------------------ 58 5.2.1

12、安全管理 ---------------------------------------------- 58 5.2.2 員工培訓 ---------------------------------------------- 58 5.2.3 作業(yè)班次及勞動定員 ------------------------------------ 59 參考文獻 ---------------------------------------------------- 59

13、 . . . 第1章緒論 1.1 設計項目概述 化工安全設計課程設計是安全工程專業(yè)基礎課程教學的綜合性和實踐性較 強的教學環(huán)節(jié)， 是理論聯(lián)系實踐的橋梁， 是使學生體會工程實際問題復雜性的重 要嘗試。通過化工安全設計的課程設計， 要求學生能夠運用相關課程的基本知識， 獨立思考、活學活用，

14、在規(guī)定的時間完成給定的化工安全設計任務， 從而加強對 化學工業(yè)企業(yè)安全生產(chǎn)過程的深化和整體認識。 通過課程設計，要求學生了解工 程設計的基本容， 掌握化工安全設計的主要程序和方法， 培養(yǎng)學生分析和解決工 程實際問題的能力。同時，通過課程設計，還可以使學生樹立正確的設計思想， 培養(yǎng)實事求是、嚴肅認真、積極主動和高度負責的學習和工作作風。 課程設計的要求高于平時的作業(yè)，是對整個課程及相關知識的一個綜合運用。設計要求學生自己查取相關資料、確定設計方案、通過計算選擇工藝，并對自己的選擇做出論證和校核， 經(jīng)過分析比較， 擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設計。所以，課程設計是培養(yǎng)

15、提高學生獨立思考和工作能力的有益實踐。 通過課程設計，應該訓練學生提高以下幾個方面的能力： （1）根據(jù)課程設計的題目，熟悉物料，設計系統(tǒng)；查閱文獻資料、收集有關數(shù)據(jù)、正確選用公式。 當缺乏必要數(shù)據(jù)時， 尚需自己通過實驗測定或到生產(chǎn)現(xiàn)場進行實際查證。 （2）在兼顧技術上先進性、可行性，經(jīng)濟上合理性的前提下，綜合分析設計任務要求，確定設計方案，進行選擇、布置，并提出保證過程正常、安全運行所需要的手段和措施，同時還要考慮火災爆炸事故發(fā)生后的有效處理措施？。 （3）用精煉的語言、簡潔的文字、清晰的圖表來表達自己的設計思想和計算結(jié)果。 （4）繪制相關圖紙。 有關圖形的繪制必

16、須采用 CAD繪制；圖表插入要合適、清晰。 （5）規(guī)撰寫設計報告。 . . . 課程設計的目的和要求 1. 項目名稱 3 5000m×10 瀝青儲罐區(qū)防安全設計 2. 設計容 1) 根據(jù)國家相關規(guī)，結(jié)合罐區(qū)的防火間距，合理確定罐區(qū)的形狀、大小、面積等客觀情況，進行總平面布置的設計； 2) 根據(jù)儲存的條件，對儲罐進行選材、型號、安裝方式及安全附件（安全閥、避雷針、靜電接地等）的設計； 3) 防火堤的安全設計； 4) 針對瀝青儲罐的特點，精心儲罐保溫加熱系統(tǒng)級儲罐攪拌

17、器的設計； 5) 進行罐區(qū)消防系統(tǒng)的設計； 6) 進行儲罐區(qū)物質(zhì)危險性分析及儲運過程危險性分析， 劃分火災危險等級； 7) 安全管理對策措施。 課程設計容 1) 熟悉相關設計規(guī)； 2) 查閱有關書籍、手冊、 文獻資料，了解目前瀝青儲存的狀況，比較各種儲存方 式的優(yōu)劣，選擇合適的儲存方式和容器； 3) 確定總平面布置及防火間距，繪制總平面布置圖； 4) 根據(jù)所選的儲存容器的種類， 進行罐體的基本設計， 查閱相關的手冊確定罐體的材 料、結(jié)構(gòu)、型號及安全附件的選型； 5) 針對設計出來的罐區(qū)，進

18、行消防系統(tǒng)的設計， 包括消防通道、 消防等級的確定、滅火劑（滅火器材）的選型、防雷電靜電措施設計等； 6) 完成工程的安全技術及管理制度設計。 1.2 瀝青的概述及儲存工藝條件 瀝青的概述 瀝青以完全溶于二硫化碳的天然的或火成的或天然的與火成的烴類混合物 . . . 為主要成分的黑色液體、半固體或固體物質(zhì)。不溶于水。主要成分是瀝青質(zhì) 和樹脂。瀝青質(zhì)不溶于低沸點烷烴， 卻能被低沸點烷烴沉淀。 關于其理化特性可 見下表。 表 1-1 理化特性 pH 值 : 無資料

19、 熔點 ( ℃): 無資料 沸點 ( ℃): <470 相對密度 ( 水 =1): 1.15-1.25 相對蒸氣密度 ( 空氣 =1): 無資料 臨界壓力 (MPa): 無資料 辛醇 / 水分配系數(shù) : 無資料 閃點 ( ℃): 204.4 引燃溫度 ( ℃): 485 爆炸下限 [ ％ (V/V)]: 30(g/m3) 最小點火能 (mJ): 20 最大爆炸壓力 (MPa): 0.61 溶解性：不溶于水，溶于溶于二硫化碳、四氯 導電性能：絕緣體 (常溫下) 化碳、氫氧化鈉等

20、 瀝青主要可以分為煤焦瀝青、石油瀝青和天然瀝青三種，在其應用方面，在礦質(zhì)材料中摻入路用瀝青材料鋪筑的各種類型的路面。 瀝青結(jié)合料提高了鋪路用粒料抵抗行車和自然因素對路面損害的能力， 使路面平整少塵、 不透水、經(jīng)久耐用。 根據(jù)《建筑設計防火規(guī)》 GB50016-2006[1] 和《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)》 GB50160-20008[2 ] ，可確定瀝青分別為丙 1 類和丙 B 類。 瀝青的儲存工藝條件 根據(jù)瀝青的理化性質(zhì)，對于 5000 ㎡× 10 的瀝青罐區(qū)中瀝青儲存，可選定路 面瀝青儲存進行安全設計

21、。道路石油瀝青基本不具有揮發(fā)性，高溫下（ 150℃以 上）與空氣中的氧氣反應， 180℃以上與元素硫反應迅速，會與鹵素發(fā)生取代反 應。閃點 180℃以上，相對密度 1.04 左右。 瀝青的儲存條件：除長期不使用的瀝青可放在自然溫度下存貯外，瀝青在混 合料拌合場地貯罐中的貯存溫度不宜低于 130℃，并不得高于 170℃。 本次設計選取路面瀝青為儲存物質(zhì)，儲存溫度設定為 150℃。因為瀝青基本 無揮發(fā)性，閃點較高，在常壓下即可保存，且化學性質(zhì)穩(wěn)定，腐蝕性很低，具有 很高的安全性，所以可選用固定拱頂罐，并采用導熱油加熱保溫在 150℃，常壓 下儲存。

22、 . . . 第 2 章 瀝青儲罐的選型及安全設計 2.1 瀝青儲罐的選擇 由于瀝青基本無揮發(fā)性，閃點較高，在常壓下即可保存，且化學性質(zhì)穩(wěn)定， 腐蝕性很低，具有很高的安全性。 故選用固定拱頂罐選取中石化北京某設計院立 式拱頂油罐 [11] 。參數(shù)如下 表 2-1 中石化北京某設計院立式拱頂油罐參數(shù) 鋼材總 拱頂曲 公稱容 計算容 用量 / 壁板直 壁板總 罐總高 包邊角 參數(shù) 積 /m3 積 /m3 徑 / ㎜

23、 率半徑 高 / ㎜ / ㎜ ㎏ / ㎜ 鋼規(guī)格 5000 5500 110280 23700 23296 12530 15143 ∠100 尺寸 ×10 12.5280 1.3920 23.7840 圖 2-1 儲罐示意圖（單位 m） 鋼材的選擇 選擇原則是在滿足強度要求的

24、前提下， 應保證有良好的成型性、 優(yōu)良的焊接 . . . 性能，以及好的經(jīng)濟性。 低碳鋼價格便宜，經(jīng)濟型好，是壓力容器中使用最多的鋼材，尤以 20 鋼制 作的鋼板及鋼管使用最為廣泛，鋼材選用 20 鋼 [12] 。 表 2-2 20 鋼的化學成分 元素 C Si Mn P S 含量/％ 0.17~0.24 0.17~0.37 0.35~0.65 ≤0. ≤0. 表 2-3 20 鋼的力學性能 板厚 /mm b /MP

25、a s /% Akv （橫） 冷彎試驗 /J （180℃） 4~20 ≥410 ≥28 ≥27 d=a 壁厚的計算 由上節(jié)可知，壁板總高 12530mm，壁板從上至下分九層，每層約 1392mm，采 用雙面焊，采用 100%無損探傷。 . . . 表 2-4 鋼

26、板厚度鋼板厚度 / ㎜ 第一圈 第二圈 第三圈 第四圈 第五圈 第六圈 第七圈 第八圈 第九圈 10.82 12.18 13.51 14.85 16.19 17.52 18.86 20.20 21.54 p1 D i 0.1152 23700 1 ] p 1 2 126 10 .839 mm 2[ 0.1152 p 2 D i 0.1294 23700 2 ] p 2 2 126 12 .176 mm 2[

27、 0.1294 p3 D i 0.1436 23700 3 ] p3 2 126 13 .513 mm 2[ 0.1436 p 4 D i 0.1578 23700 4 ] p 4 2 126 14 .850 mm 2[ 0.1578 p 5 D i 0.1720 23700 5 ] p5 2 126 16 .187 mm 2[ 0.1720 p6 D i 0.1862 23700 6

28、 ] p 6 2 126 17 .524 mm 2[ 0.1862 p 7 D i 0.2004 23700 7 ] p7 2 126 18 .862 mm 2[ 0.2004 p8 D i 0.2146 23700 8 ] p8 2 126 20 .200 mm 2[ 0.2146 p 9 D i 0.2288 23700 9 ] p 9 2 126 21 .538 mm 2[

29、0.2288 . . . (2-1) 拱頂罐液壓頂升倒裝施工 液壓提升系統(tǒng)作為提升動力系統(tǒng)， 具有安全可靠， 改善勞動環(huán)境降低噪音的優(yōu)點。其原理是：通過液壓油傳輸管路系統(tǒng)將動力傳至各液壓缸， 驅(qū)動活塞桿上升，帶動起升臂將儲罐壁板升高至組隊位置。 該施工方法是采用專用的液壓頂升裝置和配套的液壓系統(tǒng)， 由控制臺操作將已制備好的儲罐上部勻速平穩(wěn)地提升到預定高度， 與其下部的一圈壁板進行組隊焊接，然后將他們一起頂升到所需的高度， 進行與其相聯(lián)的再下面一圈壁板的組焊，依次提升

30、組隊下層壁板， 直至罐體最下一圈壁板組焊工完畢， 再進行底層壁板與儲罐底板間的大角縫組焊。 一、其施工順序： 1. 板材預制及基礎驗收 2. 底板組焊 3. 第一圈壁板組焊 4. 頂板組焊 5. 液壓系統(tǒng)就位安裝、調(diào)整 6. 脹圈安裝、支撐板、桿安裝 7. 組焊、頂升第二圈 壁板 8. 脹圈下落并脹緊支撐板桿再安裝、 固定 9. 頂升、組焊第三圈壁板 10. 組焊最下一圈壁板 11. 液壓系統(tǒng)拆除 12. 大角縫焊接 13. 罐總體試驗 14. 防腐、保溫 15. 交工驗收 二、液壓頂升系統(tǒng)： 液壓頂升系統(tǒng)由液壓泵站、液

31、壓頂升裝置、控制臺、供回油環(huán)管等組成。液 壓泵站的作用是向各個頂升裝置提供并保持具有一定壓力的液壓油； 操作人員通 過控制臺操縱動力元件（電機、油泵） 、控制元件（調(diào)壓閥、換向閥、液控單向 閥等），使執(zhí)行元件（液壓缸）處于受控運動狀態(tài)；液壓頂升裝置的作用是頂起 已安裝完畢的罐體上部， 并能滿足其下部安裝施工要求； 供回油環(huán)管的作用是輸 送和分配不同流向、不同壓力的液壓油。液壓頂升系統(tǒng)的主要性能指標 ; 適用圍 50000m3 及以下金屬拱頂或浮頂罐；頂升速度 2m/4min~2m/10min；保壓時間 2~12h; 適用介質(zhì) N32、N46液壓油或機油（潔度

32、 10 級）；系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)圍≤ 16MPa，作業(yè)現(xiàn)場允許最大風力 5 級，環(huán)境溫度 -40~+80℃. 液壓缸缸體允許垂直偏差 . . . 3mm/2m。 油罐附件 一、開孔 油庫設計其他相關規(guī)中規(guī)定， 金屬油罐主要附件配備數(shù)量及規(guī)格， 應符合下 表規(guī)定。 表 2-5 金屬油罐主要附件配備數(shù)量及規(guī)格 罐頂人孔個 罐壁人孔個 排污槽（或清 排水管個數(shù) 油罐直徑 /mm 量油口個數(shù) 數(shù) 數(shù) 掃口）個數(shù) ×公稱直徑 D≤12 1 1或2

33、 1或 2 1 1×80 1×80（或 12＜D≤15 1 2 2 1 100） 15＜D≤30 1 2 或 3 2 1 1×100 2×100（或 D＞30 1 3 2 2 150） . . . 表 2-6 金屬油罐開孔規(guī)格 名稱 輕油罐、重油罐 附件 帶放水管排污孔 透光孔 罐頂帶梯子人孔

34、 放水管直 數(shù)量 / 個 直徑 /mm 數(shù)量 / 個 直徑 /mm 數(shù)量 / 個 徑 /mm 容積 /m3 3000 100 1 800 3 800 1 5000 100 1 800 4 800 1 10000~15000 100 1 800 4 800 1 對于本儲罐，設置量油口一個，罐頂人孔兩個（ 800mm），罐壁人孔兩個（直 徑 400mm圓孔），清掃口一個（ 81mm）， 100mm直徑排水管一個。 透光孔一個（ 500mm）。 二、接合管 結(jié)合管選用尺寸如下

35、 表 2-7 結(jié)合管選用尺寸 直徑 /mm 325 377 426 480 530 630 壁厚 /mm 10 11 11 12 14 14 安裝在第一圈壁板上，管徑 630mm。一、壓力表 壓力表是用來測量壓力容器介質(zhì)壓力的一種計量儀表。 本儲罐設計在常壓下 儲存瀝青，使用量程較小的液柱式壓力表即可。 三、液面計 液面計是顯示容器液面位置變化情況的裝置。 瀝青有輕微毒性， 且不是透明 液體，故選用反射式玻璃板液面計。 四、溫度計 壓力容器為控制壁溫或為生產(chǎn)工藝需要控制容器的工作溫度時， 必須裝設測

36、溫儀表。本儲罐在 150℃下儲存瀝青，故選用測量圍 0 至 300℃的壓力式溫度計 即可。 . . . 五、盤梯 梯子是為操作人員上罐進行量油、 取樣等操作而設置的目前最廣泛的有罐壁盤梯和立式斜梯。其中盤梯占地面積少、節(jié)省鋼材，因而得到廣泛應用。斜梯多 用于小容積油罐組，占地面積達，鋼材耗量多。所以我們選用盤梯。 5000m3 儲 罐盤梯包角應為 62°，梯寬 0.65cm。 六、支座 在直立狀態(tài)下工作的容器稱為立式容器。其支座主要有懸掛式、支撐式及裙 式三類。其中懸掛式支座適

37、用于中小型容器， 支撐式支座適用于高度較低的儲罐， 裙式支座是高大的塔設備廣泛采用的一種支座。 裙座的形式，按照形狀不同分為 圓筒形和圓錐形兩種。圓筒形裙座制造方便，應用廣泛，但對高而細的塔，為防 止風載荷或地震載荷使設備傾翻， 需配備數(shù)量較多的地腳螺栓， 此時可用圓錐形 裙座。采用圓錐形裙式支座以防止風載荷或地震載荷使儲罐傾翻。 安全附件 一、呼吸閥 呼吸閥分為機械呼吸和液壓安全閥兩類， 根據(jù)呼吸閥的結(jié)構(gòu)和工作原理每類 分若干種。 重力式機械呼吸閥主要用于地上油罐和半地下油罐， 彈簧式機械呼吸閥主要 用在臥式油罐

38、和油罐車，重力彈簧組合式機械呼吸閥適用于洞室油罐呼吸系統(tǒng)， 全天候機械呼吸閥適用于寒冷地區(qū)油罐，多功能呼吸閥用于地上、半地下油罐。 綜上選用重力式機械呼吸閥或多功能呼吸閥 [ 17] ，但多功能呼吸閥是總結(jié)油 罐系統(tǒng)存在問題， 研究設計的一種新型呼吸閥， 解決了油罐呼吸系統(tǒng)存在的呼吸 閥在下，阻火器在上，以及呼吸排氣朝下的不合理、不科學問題，實現(xiàn)了呼吸閥 和阻火器的有機結(jié)合， 減少了石油儲罐的附件， 便于管理。 所以選擇多功能呼吸 閥作為我們 5000m3 瀝青儲罐的呼吸閥。

39、 . . . 圖 2-2 多功能呼吸閥示意圖 1 外殼體； 2 壓力閥組件； 3 真空閥組件； 4 殼體蓋； 5 阻火芯組件； 6 防塵罩 二、防雷 根據(jù)《石油庫設計規(guī)》 GB 50074— 2002 中規(guī)定油庫防雷有關數(shù)據(jù)，儲存可燃油品的鋼油罐，不應裝設避雷針（線） ，但必須做防雷接地。接地點 2 處，接地點延油罐周長的間距，不大于 30m。采用 50×50×5m

40、m長 2.5m 的角鋼做垂直埋沒的接地體。埋深 0.5 米以上。 三、防靜電 根據(jù)《石油庫設計規(guī)》 GB 50074— 2002 及其他防止靜電危害安全規(guī)程，設 置兩處對稱的接地點，并連接成閉合回路。采用扁鋼做接地引下線（ 40×4mm）及接地體（ 40×4mm）。 2.2 加熱及保溫措施 攪拌器 一、 攪拌器的選擇 瀝青攪拌的目的是傳熱，而且是單一介質(zhì)，只需宏觀上的均勻即可。查資料 . . . 有：瀝青在 140℃時，瀝青黏度為 3.49 × 10 1 Pa·s;

41、 160℃時，瀝青黏度為 1.43 × 10 1 Pa·s; 瀝青的溫度在 150℃，且儲罐的容積為 5000 m3 ，所以選擇循 環(huán)能力強，消耗功率小的推進式攪拌器。 為防止液體打旋， 需在罐壁安裝垂直擋 板。 二、推進式攪拌器的設計 1. 葉輪的直徑與儲罐的直徑之比一般為 0.2~0.5 之間，考慮到儲罐的直徑 較大，葉輪尺寸太大會有工藝上的難度，將葉輪直徑定為 5m； 2. 當液體黏度不高且儲罐較大時，槳葉數(shù)一般選為 3 片，所以槳葉數(shù)為 3 片； 3. 葉片寬度應為葉輪直徑的 0.2 倍，即葉片寬度為

42、1m； 4. 葉輪的葉片長度應為葉輪的 0.25 倍，即葉片長度為 1.25m； 5. 安裝時葉輪距罐底的高度應為一倍的葉輪直徑，即葉輪距罐底高度為 5m； 6. 為保證攪拌效果儲罐壁需設擋板，擋板數(shù)為 6 塊，在罐以 30°的間距分布焊接； 7. 擋板寬度 2.2m。 圖 2-3 攪拌器葉片示意圖 . . . 保溫加熱系統(tǒng)

43、 一、保溫層的設計 由于該罐組瀝青的保存溫度為 150℃，所以在罐體外部設保溫層，一來可以減少瀝青的熱量通過罐壁向大氣的散失， 二來可以防止罐壁溫度過高發(fā)生燙傷事故和其他事故。 1) 保溫層材料 保溫層分為保溫材料和保護層（起保護保溫材料的作用） ，以及保溫支撐件和保溫鉤釘（起固定作用） 保溫材料選用膨脹珍珠巖，導熱系數(shù) 0. —0.048W/m﹒ K 保護層為鍍鋅鋼板，厚度為 0.5mm 2) 保溫層厚度的確定 （一）瀝青放熱量 瀝青每小時放出的熱量 Q放 Q放 =mc ( t1 - t2 ) (2-2

44、) 式中： Q放 ——熱瀝青經(jīng) 1h 后所放出的熱量， kJ； m ——瀝青質(zhì)量， kg，取 5.2 ×10 6 kg； c ——瀝青平均比熱， KJ 0 ，取 t1 與 t2 溫度是比熱的平均值，取 Kg C 1.8kJ/kg ·℃； t1 ——經(jīng) 1h 降溫后允許的瀝青溫度，℃，取 149.9 ℃； t2 ——瀝青的初始溫度，℃，取 150℃。 計算得： Q放 =5.2 × 106 × 1.8 ×（150-149.9 ） =9.36 ×10 5 KJ （二）罐壁散熱量

45、 瀝青通過罐壁散失的熱量 Q散 . . . Q散 =3600KS（ tL tH ） (2-3) 式中： Q散 ——熱瀝青通過罐壁 1h 后散失的熱量， kJ S——儲罐的表面積，㎡ ,1372 ㎡（側(cè)壁加罐頂） tL ——瀝青的平均溫度，℃，為 149.95 ℃ tH ——外界環(huán)境空氣溫度，℃，為 20℃ K——傳熱系數(shù)， kW/㎡·℃; K= 1 (2-4) l 2 / l 3 /1/ 1/l1 / ——由瀝青到罐壁的放熱系數(shù)， k

46、W/㎡·℃ , 取 500 l1 ——罐壁厚度， m，取平均值 15mm ——鋼的導熱系數(shù)， kW / m ℃ 取 45 l 2 ——保溫層厚度， m ——保溫層導熱系數(shù)， kW / m ℃， 4×10 5 l 3 ——保溫板厚度， m， 0.5mm ——鋼的導熱系數(shù)， kW / m ℃，取 45 ——由保溫板到空氣的放熱系數(shù)， kW/㎡·℃ , 取 20 （三）保溫層厚度的確定 通過熱平衡方程，即 Q放 =Q散 ，可求得 l2 =27mm 所以保溫層的厚度應設為 27mm

47、 二、加熱器的設計 采用全面加熱，在罐底設置 U 型列管式換熱器，罐用循環(huán) 熱油對瀝青進行 導 間接加熱保溫，加熱彌補儲罐熱量散失，儲罐整體熱量的散失為 9.36 × 105 kJ/h . . . 1) 導熱介質(zhì)的選擇 瀝青的保存溫度 150℃，所以選擇在較高溫度時可穩(wěn)定導熱的導熱油作為導 熱介質(zhì)，為了使瀝青的溫度趨于穩(wěn)定，所以將導熱油加熱到 160℃通入列管，出 口溫度為 150℃ 2) 導熱油循環(huán)速度的確定 有整個儲罐的熱量衡算有 Q散 =Q加 (2-5)

48、 Q加 =Whc ph （ T1 T2 ） (2-6) 式中： Q加 ——換熱器 1h 換給瀝青的熱量 kJ Wh ——導熱油的質(zhì)量流量， kg/h cph ——導熱油的比熱容， kJ/kg · K，2. 3kJ/kg ·K T1 ——導熱油的進口溫度，℃， 160 T2 ——導熱油的出口溫度，℃ ,150 算得： Wh =9.36 ×10 5 /(2.3 · 10)=4.07 ×10 4 kg/h 3) 換熱面積的確定 Q加 =3600KA t (2-7) 式中： K——換熱器的傳熱系數(shù)， kW/㎡·

49、℃，取 0.2kW/ ㎡·℃ A——換熱器的換熱面積，㎡ t ——平均溫差，℃，取導熱油溫差為 10℃，瀝青溫差為 5℃，則，平 均溫差為 7.2 ℃ 算得： A=180㎡ 根據(jù)結(jié)果選取某化機廠的換熱器：雙管程，管子數(shù) 792 根，換熱公稱面積為 185 ㎡的列 U型列管換熱器。 . . . 第 3 章 瀝青儲罐區(qū)平面布置 本文的設計為 50000m3 瀝青儲罐區(qū)的安全設計。 該罐區(qū)位于某城市邊緣某大 型煉油廠的東南角，

50、 地勢十分平坦且視野開闊， 其周圍住戶很少， 基本無大型居 住區(qū)。該地區(qū)常年風向為東南風。 整個罐區(qū)包括儲罐、 泵站、裝卸臺、導熱油房、 系統(tǒng)管道及配套的供水、 供電、通信、供氣、供風、消防、污水處理等公用設施。 罐區(qū)共有 5000 m3 罐 10 臺。 根據(jù)《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)》 GB50160-2008相關要求， 因為該地區(qū)常年 風向為東南風，且瀝青儲罐的火災危險性大于辦公區(qū)、控制室、配電房、導熱油 房、泵房等，所以儲罐應該布置在上述區(qū)域的下風向即全年最小頻率風向的上風 側(cè)。 10 個罐體排成兩排且錯位布置（詳見附錄 1），防止一個罐體

51、發(fā)生火災事故 時，因風向因素加大相鄰的罐體的著火危險性。 而控制室辦公區(qū)與泵房、 導熱油 房及配電站也需分區(qū)布置，關于該罐區(qū)的總平面布置圖見附錄 1。 . . . 3.1 瀝青儲罐區(qū)防火間距 罐組相鄰可燃液體地上儲罐的防火間距不應小于表 3-1 的規(guī)定。 表 3-1

52、罐組相鄰可燃液體地上儲罐的防火間距 儲罐型式 類別 固定頂罐 浮頂、浮頂罐 臥罐 3 3 ≤1000m >1000m 甲 B、乙類 0.75D 0.6D 丙 A類 0.4D 0.4D 0.8m 丙 B類 2m 5m 注： 1. 表中 D為相鄰較大罐的直徑，單罐容積大于 3 1000m的儲罐取直徑或高度的較大值； 2. 儲存不同類別液體的或不同型式的相鄰儲罐的防火間距應采用本表規(guī)定的較大值； 3. 現(xiàn)有淺盤式浮頂

53、罐的防火間距同固定頂罐； 4. 可燃液體的低壓儲罐，其防火間距按固定頂罐考慮； 5. 儲存丙 B類可燃液體的浮頂、浮頂罐，其防火間距大于 15m時，可取 15m。 兩排立式儲罐的間距應符合表 3-1 的規(guī)定，且不應小于 5m；兩排直徑小于 5m的立式儲罐及臥式儲罐的間距不應小于 3m。由上文中確定的瀝青為丙 B 類， 且儲罐直徑大于 5m，可確定瀝青儲罐間防火間距為 5m。 立式儲罐至防火堤堤腳線的距離不應小于罐壁高度的一半。 因為由上文確定 選用的瀝青儲罐壁高 12.56m，所以可設定瀝青儲罐至防火堤堤腳線的距離為 7m。 根據(jù)《石油庫設計規(guī)

54、》 GB 50074-2002，可確定油泵房、水泵房、裝卸臺、配電間最低耐火等級分別為三級、三級、三級、二級。再由建筑設計防火規(guī)》 GB50016-2006,第 4.2.1 條，可確定本設計中瀝青儲罐區(qū)距離配電房距離為 50m、 距離控制室辦公區(qū) 25m、距離導熱油房 25m、距離泵房 25m，距裝卸臺 25m，消防 水池距離罐區(qū) 42m。 表 3-2 瀝青儲罐區(qū)的防火間距 名稱 瀝青儲 防火堤 控 制 室 導 熱 油 泵房 消防水池 配電房 裝卸臺 罐 辦公區(qū) 房 瀝 青 儲

55、 5m 7m 25m 25m 25m 42m 50m 25m 罐（區(qū)） 3.2 防火堤及隔堤的安全設計 根據(jù)《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)》 GB50160-2008 ，瀝青儲罐區(qū)應該設防火 堤和隔堤以防止液體外漏和火災蔓延， 對于防火堤及隔堤的設計應滿足下列規(guī)要 . . . 求： 1. 防火堤及隔堤應能承受所容納液體的靜壓，且不應滲漏； 2. 立式儲罐防火堤的高度應為計算高度加 0.2m，但不應低于 1.0m（以堤設計地坪標高為準），且

56、不宜高于 2.2m（以堤外 3m圍設計地坪標高為準）； 3. 立式儲罐組隔堤的高度不應低于 0.5m； 4. 管道穿堤處應采用不燃燒材料嚴密封閉； 5. 在防火堤雨水溝穿堤處應采取防止可燃液體流出堤外的措施； 6. 在防火堤的不同方位上應設置人行臺階或坡道，同一方位上兩相鄰人行臺階或坡道之間距離不宜大于 60m；隔堤應設置人行臺階。 防火堤的選型與構(gòu)造 一、選型 防火堤、防護墻的設計，應滿足各項技術要求的基礎上，因地制宜，合理選型，達到安全耐久、經(jīng)濟合理的效果。根據(jù)《儲罐區(qū)防火堤設計規(guī)》防火堤的選擇符合下列規(guī)定

57、： （ 1） 土筑防火堤在占地、土質(zhì)等條件能滿足需要的地區(qū)選用。 （ 2） 鋼筋混凝土防火堤，一般地區(qū)均可采用。在用地緊地區(qū)、大型油罐 區(qū)及儲存大宗化學品的罐區(qū)可優(yōu)先選用。 （ 3） 漿砌毛石防火堤在抗震設防烈度不大于 6 度且地質(zhì)條件較好、不宜 造成基礎不均勻沉降的地區(qū)可優(yōu)先選用。 （ 4） 磚砌塊防火堤和夾芯式中心填土磚、磚塊防火堤，一般地區(qū)均可采用。 （ 5） 防護墻宜采用砌體結(jié)構(gòu)。 （ 6） 防火堤（土堤除外）應該采取在堤側(cè)培土或噴涂隔熱防火涂料等保護措施。 綜合考慮選擇采用鋼筋混凝土防火堤。 二、構(gòu)造 防火堤的構(gòu)造滿足

58、下列要求： 1. 防火堤堤身必須密實、不滲漏。 . . . 2. 防火堤、防護墻埋置深度應根據(jù)工程地質(zhì)、建筑材料、凍土深度和穩(wěn)定性計算等因素確定為 0.5m。 3. 防火堤及防火墻變形縫的設置規(guī)定：變形縫的間距根據(jù)建筑材料、氣候 特點和地質(zhì)條件按有關結(jié)構(gòu)設計規(guī)確定；變形縫縫寬設置為 35mm，縫填充硅酸鹽類無機防火填料。 4. 防水堤培土應符合下列規(guī)定：防火堤側(cè)培土高度與堤同高；培土頂面寬 度 300mm；培土應分層壓實，坡面應拍實，壓實系數(shù) 0.85 ；培土表面應作面層，面層應能有效的防止雨水沖刷、 雜草生長和小動物破壞，

59、 面層可采用磚或預制混凝土塊鋪砌在南方四季常青地區(qū)，可用高度 150mm的人工草皮做面層。 5. 防火堤側(cè)噴涂隔熱防火涂料選擇 FH（ JF-205 ）非膨脹型混凝土防火涂料。性能見表 3-3 。 鋼筋混凝土防火堤的構(gòu)造應符合下列規(guī)定： ① 堤身及基礎地板的厚度應由強度計穩(wěn)定性計算確定為200mm。 ② 受力鋼筋應由強度計算確定不能夠滿足下列要求：鋼筋混凝土防火堤應 雙向配筋，豎向鋼筋直徑 12mm，水平鋼筋直徑 10mm，鋼筋間距 200mm；豎向鋼筋的保護層厚度 30mm，基礎地板受力鋼筋的保護層厚度（有墊層） 40mm；堤身的配筋率 0.2 。 表

60、3-3 防火涂料性能 粘結(jié)強度 /Mpa 0.22 涂層厚度 /mm 16 干密度 / ㎏ /m3 503 耐火極限 /h 2.0 耐水性 經(jīng) 24h 試驗后，涂層 耐堿性 經(jīng) 24h 試驗后，涂 不開裂、起層、脫落 層不開裂、起層、 脫落 耐冷熱循環(huán)試驗 經(jīng) 15 次試驗后， 涂層不開裂、 起層、脫落、 變色 防火堤參數(shù)設計 根據(jù)《儲罐區(qū)防火堤設計規(guī) 》 GB 50351-2005 第 條固定頂瀝青罐組 . . .

61、 防火堤有效容積應不應小于罐組一個最大罐的容量。 瀝青儲罐組的防火堤側(cè)高度不應小于 1.0 m，且外側(cè)高度不大于 2.2m。罐組隔堤高度宜為 0.5-0.8m, 則取隔 堤高度 h1 為 0.5m ，再根據(jù)平 面布 置圖與《 石油 化工企業(yè) 設計 防火規(guī)》 GB50160-2008中條驗證 V D l l3 h1 （3-1 ） l - 油罐間防火間距； D-油罐直徑； l3 - 防火堤中心線圍成的水平投影區(qū)的總寬度。 l =5.00m,D=23.70m，l 3 =66.40m, 則 V=952.84 m3 >500

62、.00 m3 ，符合規(guī)標準， 故 取隔堤高度為 0.50m。 油罐組防火堤有效容積應按下式計算 : V=AH j （- V1 V2 +V3 +V 4 )m 3 (3-2) 式中： V-防火堤有效容積 （ m3 ) ； A-由防火堤中心線圍成的水平投影面積 ( m2 ) ； H j - 設計液面高度 (m) ； V1 - 防火堤設計液面高度的一個最大油罐的基礎體積 ( m3 ) ； V2 - 防火堤除一個最大油罐以外的其他油罐在防火堤設計液面高度的液體體 積和油罐基礎體積之和 ( m3 ) ； V3

63、 — 防火堤中心線以設計液面高度的防火堤體積和培土體積之和 ( m3 ) ； V4 — 防火堤設計液面高度的隔堤、 配管、設備及其他構(gòu)筑物體積之和 ( m3 ) 。 . . . 圖 3-1 防火堤有效容積計算示意 由總平面布置圖可知： ①V=5000m3 ， ② A r 2 l 2 l 3 (3-3) 式中 r- 防火堤四周角圓弧半徑； l 2 - 防火堤中心線圍成的水平投影區(qū)的除去邊角的總長度； l3

64、- 防火堤中心線圍成的水平投影區(qū)的總寬度。 由總布置圖圖可知 r=10.47m， l2 ， ，則 9079.97 m 2 。 =131.56m l3 =66.40m A ③ V1 D 2 H j 441.15 H j m3 4 （ 3-4 ） ④ V2 9V1 3970.35 H j m3 (3-5) ⑤ V3 2 l2 l3 2 r d1 H j

65、 2 (3-6) 式中 d1 - 防火堤寬度 ， d1 =0.2m, 則 V3 =46.17 H j m3 ⑥ V4 4 d2 l3 h1 (3-7) 式中 d2 - 隔堤平均寬度； h1 - 隔堤設計高度 , 管道類體積較小可以忽略。 l3 - 防火堤中心線圍成的水平投影區(qū)的總寬度。 根據(jù)《儲罐區(qū)防火堤設計規(guī) 》 條規(guī)定，隔堤厚度取

66、 . . . 100mm，由上文可知 d2 =0.1m， h1 =0.5m，則 V3 13.28 m3 。 綜合上述公式和數(shù)據(jù)， 可得到 H j =1.12m。根據(jù) 《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)》 GB50160-2008中條規(guī)定，立式儲罐防火堤的高度應為計算高度加 0.2m，但不應低于 1.0m（以堤設計地坪標高為準） ，且不宜高于 2.2m（以堤外 3m圍設計地坪標高為準），設定防火堤高度為 1.32m。 3.3 消防設計 消防車道設計 根據(jù)《建筑設計防火規(guī)》 GB50016—2006 , 可燃液體罐區(qū)，任何儲罐的中心距至少兩條消防車道的距離均不應大于 120m，對于 50000 ㎡瀝青儲罐區(qū)這種丙類液體儲罐區(qū)的消防車道設置應符合下列規(guī)定： （1）儲量大于表 3-4 規(guī)定的堆場、儲罐區(qū)，宜設置環(huán)形消防車道。 （2）甲、乙、丙類液體儲罐區(qū)，可燃氣體儲罐區(qū)，區(qū)的環(huán)形消防車道之間宜設置連通的消防車道。 （3）間消防車道與環(huán)形消防車道交接處應滿足消防車轉(zhuǎn)彎半徑的要求。