. .甲醇罐区的火灾爆炸危险性分析及防火防爆设计2008-3-22【大中小】【打印】摘要：根据甲醇的物化性质及储存过程特点，对甲醇罐区潜在的火灾爆炸危险性进展分析，提出设计中应采取的防火防爆措施以及设计审核时需着重检查的工程和内容。关键词：甲醇罐区 危险性 防火防爆 设计1概述：甲醇CH3.OH是重要的根本有机化工原料，具有剧毒、易燃烧性，其蒸气与空气在一定X围内可形成爆炸性混合物。同时也是一种清洁、高效的液体燃料，在国民经济中占有十分重要的地位。由于甲醇的易燃性及其蒸气与空气在一定浓度区间内混合物的爆炸性，因此，如何平安、有效地储存和使用是非常重要的。2.火灾、爆炸危险性：由于甲醇的物理化学性质及储存的条件和周围环境等因素所致，甲醇储存的火灾、爆炸危险性主要表达在以下几个方面。2.1挥发性：甲醇在常态下为液体，沸点64.5，2.0时的饱和蒸气压为12.8kPa96mmHg，温度愈高，蒸气压愈高，挥发性越强。以地面固定顶罐储存甲醇为例，夏季昼夜温差按10考虑，那么1台装料系数为85%的5000m3，储罐挥发损失达77.2.kg/d。由此可见，甲醇的挥发性较强，储罐的“小呼吸损失十清楚显。2.2.流动/扩散性：甲醇的粘度0.5945mPa.s2.0，并随温度升高而降低，有较强的流动性。同时由于甲醇蒸气的密度比空气密度略大10%，有风时会随风飘散，即使无风时，也能沿着地面向外扩散，并易积聚在地势低洼地带。因此，在甲醇储存过程中，如发生溢流、泄漏等现象，物料就会很快向四周扩散，特别是甲醇储罐一旦破裂，又突遇明火，就可能导致火灾。2.3.高易燃性：甲醇的闪点11.1闭杯，根据美国防火协会ANSI/NFPA3.0、中国国家标准?石油化工企业设计防火规X?GB50160-92.、?危险货物品名表?GB12.2.68-90，甲醇属中闪点-182.3.、甲类火灾危险性可燃液体。可燃液体的闪点越低，越易燃烧，火灾危险性就越大。由于可燃液体的燃烧是通过其挥发的蒸气与空气形成可燃性混合物，在一定的浓度X围内遇火源而发生的，因而液体的燃烧是其蒸气与空气中的氧进展的剧烈和快速的反响。所谓液体易燃，实质上就是指其蒸气极易被引燃。甲醇的沸点为645，自燃点为473.空气中、461氧气中，开杯试验闪点为16。应当指出，罐区中常见的潜在点火源，如机械火星、烟囱飞火、电器火花和汽车排气管火星等的温度及能量都大大超过甲醇的最小引燃能量。2.4蒸气的易爆性：由于甲醇具有较强的挥发性，在甲醇罐区通常都存在一定量的甲醇蒸气。当罐区内甲醇蒸气与空气混合到达甲醇的爆炸浓度X围6.7%3.6%时，遇火源就会发生爆炸。此外，由于甲醇的引爆能量小，罐区内绝大多数的潜在引爆源，如明火、电器设备点火源、静电火花放电、雷电和金属撞击火花等，具有的能量一般都大于该值，因此决定了甲醇蒸气的易爆性。2.5热膨胀性：甲醇和其它大多数液体一样，具有受热膨胀性。假设储罐内甲醇装料过满，当体系受热，甲醇的体积增加，密度变小如2.0时0.7915g/ml，3.0时0.782.0g/ml的同时会使蒸气压升高，当超过容器的承受能力时对密闭容器而言，储罐就易破裂。如气温骤变，储罐呼吸阀由于某种原因来不及开启或开启不够，就易造成储罐破坏或被吸瘪。对于没有泄压装置的罐区地上管道，物料输送后不及时局部放空，当温度升高时，也可能发生胀裂事故。另外，在火灾现场附近的储罐受到热辐射的高温作用，如不及时冷却，也可能因膨胀破裂，增大火灾的危险性。2.6聚积静电荷性：静电产生和聚积与物质的导电性能相关。一般而言2.，介电常数小于10特别是小于3.、电阻率大于106/cm的液体具有较大的带电能力。而甲醇的介电常数为3.262.，电阻率为5.8106/cm，说明有一定的带电能力。因此，甲醇在管输和灌装过程中能产生静电，当静电荷聚积到一定程度那么会放电，故有着火或爆炸的危险。3.防火防爆设计：由于甲醇的物化性质以及储存过程中潜在的火灾爆炸危险性，甲醇罐区的防火防爆设计必须既要注意预防火灾和爆炸的发生，也要尽量减少火灾和爆炸造成的损失。为此，一般应遵循或充分考虑下述要求。3.1选址和布置：甲醇罐区的厂址选择与布置应符合ANSI/NFPA3.0、?石油化工企业设计防火规X?所规定的防火要求。其中的要点包括：3.11罐区与周围设施的平安距离：罐区与周围设施的平安距离确实定依据是考虑到罐区防火因素，以及物料挥发对周围环境的影响，同时还考虑到周围设施的重要程度，如人员或车辆出入频繁的公众设施。此外，甲醇罐区应设在有明火或飞火设施的侧方向。3.12罐区建构筑物之间的防火间距：建构筑物之间的防火间距，主要是根据各建构筑物的耐火等级、有无可燃蒸气散发和有无明火而定。据有关调查2.，爆炸危险场所的影响一般是15mX围以内；火灾的影响距离约10m.像甲醇这样的甲类易燃液体，正常操作时，其蒸气的扩散X围约3.m以内；泄漏后其蒸气的扩散X围在1015m内。3.13储罐之间的防火间距：储罐之间应留有一定的防火距离，其确定依据了物料的危险性、储罐的构造、容量、消防力量及操作要求等因素，同时考虑着火几率极小，尽量减少占地、消防设施统一、节省管道等因素。3.2储罐型式：液体储罐的型式很多，按建造材料可分为金属罐和非金属罐两种。金属罐应用广泛；非金属罐如砖砌、混凝土和橡胶储罐导电性能差，易遭受雷击，加之罐容往往较大，着火难以扑救，特别是黄岛油库大火之后，国家已制止建造此类储罐用于储存石油产品。金属储罐的种类较多，从构造形式讲有立式、卧式、圆柱形、球形、椭圆形、浮顶罐等。然而，国内外广泛应用的是立式拱顶罐和浮顶罐。储存甲醇那么宜首先选择浮顶罐，其次为拱顶罐。假设选取拱顶罐，考虑到平安可靠、减少物料蒸发损失、火灾扑救容易等因素，单台罐容量不宜超过10000m33.3建构筑物的耐火等级：根据建筑材料在明火或高温作用下的变化特征，一般将建筑材料分为非燃烧体、难燃烧体和燃烧体3.类。建构筑物的耐火等级是由组成建构筑物的主要构件的燃烧性能和耐火极限决定的。?建筑设计防火规X?GB50016-2006将建构筑物的耐火等级分为4级。对不同耐火等级的建构筑物的构件分别提出了燃烧性能和耐火极限要求。根据甲醇罐区的火灾危险性，为保障罐区的防火平安，罐区建构筑物在火灾高温作用下要求其根本构件能在一定时间内不被破坏、不传播火灾、延缓和阻止火势蔓延，为疏散人员、物资和扑灭火灾赢得时间，因此，在甲醇罐区设计时，罐区内建构筑物如配电室、控制室、管架等的耐火等级应按二级考虑，所用建筑材料应为非燃烧体。3.4电气的防爆：由于甲醇的物化性质和储存条件所致，其蒸气能在罐区内与空气形成爆炸性混合物爆炸浓度6.7%3.6%，并存在潜在的爆炸危险性，因此，甲醇罐区的电气设计应严格遵循有关标准，如?爆炸和火灾危险环境电力装置设计规X?GB50058-92.。其中主要内容包括：3.41爆炸危险环境区域划分甲醇储存常采用浮顶罐和拱顶罐两类罐型，但其储罐区爆炸危险区域等级是不同的。假设采用浮顶罐，在正常操作时无或几乎无任何“呼吸损失，不可能出现甲醇蒸气的爆炸性气体混合物，故罐区的爆炸危险环境区域等级为2.区；假设采用拱顶罐，在正常操作时，存在“呼吸损失如2.0时甲醇的饱和蒸气压为12.8kPa，可能出现甲醇蒸气的爆炸性气体混合物，故罐区的爆炸危险环境区域等级为1区。3.42爆炸危险区域的X围确定爆炸危险区域的X围确定应综合考虑释放源的级别和位置，易燃物质的性质，空气流通状况，障碍物及生产条件，运行经历，技经比拟等诸多因素。正常操作时，甲醇这种甲类易燃液体，其蒸气的扩散X围约3.m；泄漏后其蒸气的扩散X围在1015m.因此，甲醇罐区爆炸危险区域的X围取15m为宜。3.43爆炸性混合物的分类、分级和分组爆炸性气体应按其最大试验平安间隙MESG或最小点燃电流MICR及引燃温度进展分类、分级和分组。甲醇蒸气应划为IA类级、T1组。3.44甲醇罐区的电气设计要点：甲醇罐区的电气设计应符合以下要求：1宜将正常运行时易产生火花的电气设备，如变配电设备、开关柜、事故发电机等布置在远离甲醇储罐的爆炸危险性较小或没有爆炸危险的区域内；2.在满足罐区工艺及平安前提下，应减少防爆电气设备的数量；3.设置的防爆电气设备必须是符合现行国家或国际标准的产品；4不宜设置携带式电气设备；5应根据罐区内爆炸危险区域的分区、爆炸性甲醇蒸气混合物的级别和组别，选择相应的电气设备；6防爆电气设备的级别和组别不应低于甲醇蒸气混合物的级别和组别A级、T2组。3.5控制甲醇蒸气与空气混合物的浓度：甲醇罐区发生起火爆炸的条件之一，是有浓度适宜的甲醇蒸气与空气混合物。虽然罐区中受设备和操作条件限制，完全消除甲醇蒸气混合物是不可能的，但是通过合理布置、减少蒸气排放、通风、惰化和设置甲醇蒸气浓度监测等措施，尽量减少甲醇蒸气与空气混合物的存在X围，控制混合气浓度，使之达不到爆炸极限是完全可以做到的。3.51减少蒸气排放：减少蒸气排放是罐区防火防爆的关键。设计上应做好以下几点：1选择适宜的罐型，减少“呼吸引起的蒸气外泄；2采用密封性能良好的阀门、泵、法兰、垫片等；3设置正确的防火堤、污水收集池等。3.52通风：罐区内的建筑物如配电、控制室等应设有通风设施自然或强制。3.53惰化：向甲醇蒸气空气混合物中充入惰性气体，可以减少甚至消除爆炸危险和制止火焰蔓延。当混合气中氧含量降到一定值时，即使已着火的火焰也会熄灭，这种不能使物质燃烧的最大氧含量称为最高允许含氧量。对于甲醇蒸气而言，当用N2惰化时，最高允许含氧浓度为10%；当用CO2时，那么为13.5%3.甲醇罐区适用的惰性气体有N2、CO2和烟道气，但需注意这些惰性气体本身的氧含量一般不得超过2%3. 3.6设置阻火器：阻火器能有效地阻止外界火源进入储罐。根据?石油化工企业设计防火规X?规定，储存像甲醇这种甲类易燃液体的固定顶储罐，顶部与大气相通的呼吸管道上必须设置阻火器，且应安装在呼吸阀的下部。3.7管道与阀门：在甲醇罐区的管道平安设计时，工艺物料管道应符合以下根本要求：1采用无缝管道，管道之间除必须用法兰或螺纹连接外，其余均应采用焊接；2管道应架空或沿地面敷设。必须采用管沟敷设时，应采取措施防止物料在管沟内积聚，并在进、出罐群及建构筑物处密封隔离，管沟内的污水应经水封井排入污水管网；3管道不得穿越与其无关的建构筑物的上方或地下。如必须跨越铁路或道路，应敷设在管涵或套管内，且保持足够的净高度分别为5m、5.5m；4跨越铁路、道路或建构筑物的管道上不应设置阀门、法兰、螺纹接头和补偿器等，以免漏料着火；5进、出储罐的主管道根部宜设双阀门；6进、出储罐群的主管道，在罐群的边界处应设隔断阀和“8字盲板。3.8喷淋冷却：甲醇具有较强的挥发性，甲醇罐在夏季操作时，固定顶储罐由于“小呼吸作用造成的甲醇蒸气外逸损失是十清楚显的，因此，有必要设置水喷淋冷却设施，以减少物料损失，并保证平安。3.9防止静电与雷击：3.91防止静电：甲醇罐区内可能引起燃烧、爆炸的静电火源主要来自物料输送、人员行走、穿