4、設備防火、防爆設計
設備、機器種類繁多,其中化工設備就可分為塔槽類、換熱設備、反應器、分離器、加熱爐和廢熱鍋爐等;壓力容器按工作壓力不同,分為低壓、中壓、高壓和超高壓4個等級;化工機器是完成化工生產正常運行必不可少的。
以化工設備、機器為例,生產過程中接觸的物料大多具有易燃易爆、有毒、有腐蝕性,且生產工藝復雜,工藝條件苛刻,設備與機器的質量、材料等要求高。材料的正確選擇是設備與機器優化設計的關鍵,也是確保裝置安全運行、防止火災爆炸的重要手段。選擇材料應注意以下幾個問題:
(1)必須全面考慮設備與機器的使用場合、結構型式、介質性質、工作特點、材料性能、工藝隆能和經濟合理性。
(2)材料選用應符合各種相應標準、法規和技術文件的要求。
(3)選用材料的化學成分、金相組織、機械性能、物理性能、熱處理焊接方法應符合有關的材料標準,與之相應的材料試驗和鑒定應由用戶和制造廠商定。
(4)由制造廠提供的其他材料,經試驗、技術鑒定后,確能保證設計要求的,用戶方可使用。
(5)處理、輸送和分離易燃易爆、有毒和強化學腐蝕性介質時,材料的選用尤其慎重,應遵循有關材料標準。
(6)與設備所用材料相匹配的焊接材料要符合有關標準、規定。
(7)進行技術革新、設備改造,使用代材時,要有嚴格的審批手續。
(8)嚴格執行進廠設備、備件、材料的質量檢查驗收制度,防止不合格設備、備件、材料進入生產裝置投入生產,消除設備本身的不安全因素。
(9)在設計、材料分類和加工等各階段,都可能發生材料誤用問題,因此要嚴格管理制度,嚴把設備采購關,防止低劣產品進廠。
在設備與機器的火災爆炸破壞事故中,有的是由于結構設計不合理引起的。因此在結構安全設計上要符合要求,便于制造、便于無損檢測,并考慮盡量降低局部附加應力和應力集中。
設備的強度設計直接涉及其安全可靠性,因此在設計中,一定要選擇正確的計算方法。
總之,設備與機器在設計時必須安全可靠,其選型、結構、技術參數等方面必須準確無誤,并符合設計標準的要求;工藝提出的專業設計條件應正確無誤(包括型式、結構、材料、壓力、溫度、介質、腐蝕性、安全附件、抗震、防靜電、泄壓、密封、接管、支座、保溫、保冷、噴淋等設計參數);對于易燃易爆、有毒介質的儲運機械設備,應符合有關安全標準要求。
5、工藝管線的防火、防爆設計
(1)工藝管線必須安全可靠,且便于操作。設計中所選用的管線、管件及閥門的材料,應保證有足夠的機械強度及使用期限。管線的設計、制造、安裝及試壓等技術條件應符合國家現行標準和規范。
(2)工藝管線的設計應考慮抗震和管線振動、脆性破裂、溫度應力、失穩、高溫蠕變、腐蝕破裂及密封泄漏等因素,并采取相應的安全措施加以控制。
(3)工藝管線上安裝的安全閥、防爆膜、泄壓設施、自動控制檢測儀表、報警系統、安全連鎖裝置及衛生檢測設施,應設計合理且安全可靠。
(4)工藝管線的防雷電、暴雨、洪水、冰雹等自然災害以及防靜電等安全措施,應符合有關法規的要求。
(5)工藝管線的工藝取樣、廢液排放、廢氣排放等設計,必須安全可靠,且應設置有效的安全設施。
(6)工藝管線的絕熱保溫、保冷設計,應符合設計規范的要求。
6、安全防護設計
1)通風設計
非敞開式的甲乙類生產廠房應有良好通風,以減少廠房內部可燃氣體、可燃液體蒸氣或可燃粉塵的積聚,使之不至于達到爆炸范圍。
廠房通風有自然通風、機械通風或正壓通風。采用自然通風時,要根據季節風向采取相應措施,保證廠房內有足夠的換氣次數。在寒冷季節,自然通風用的進風口的位置其邊緣不宜低于4m;如低于4m,應采取防止冷風吹向工作地點的措施。
當自然通風達不到生產要求時,應設置機械通風,且通風機應采用防爆型。
(1)機械通風的進風口位置,應符合下列要求:
(2)機械通風的排風方式應符合下列要求:
①放散的可燃氣體較空氣輕時,宜從上部排放;
②放散的可燃氣體較空氣重時,宜從上、下部同時排出,但氣體溫度較高或受到散熱影響產生氣流上升時,宜從上部排出;
③當揮發性物質蒸發后,被周圍空氣冷卻下沉或經常有揮發性物質灑落到地面時,應從上、下部同時排出。
有可燃氣體的生產車間,應設事故排風裝置。
正壓通風是化工等生產裝置采用的一種獨特形式。在多數工藝操作過程中,大量采用儀表自動控制。一般將各種自動控制儀表的表盤及其繼電器集中在控制室內。由于各種自動控制儀表的接線點和繼電器都不防爆,而大量的可燃氣體又隨時可能存在,因此,為安全操作儀表及保證儀表的準確性,設計時,要對儀表控制室和在線分析室進行正壓通風。
正壓通風就是使控制室內的空氣壓略大于室外空氣壓。這樣,就能阻止室外的可燃氣體進入控制室內。送進控制室的正壓風必須是清新干凈,因此,正壓通風的風源必須取自安全清潔的地點。甲乙類生產區域內的變電所也應進行正壓通風。各種通風的進風口位置、排風方式等的設計必須遵守有關標準或規范。
2)惰性氣體保護
惰性氣體保護的作用是縮小或消除易燃可燃物質的爆炸范圍,從而防止燃燒爆炸。
工業上常用的惰性氣體保護有氮、二氧化碳、水蒸氣等,惰性氣體保護可應用于以下幾種情況:
(1)對具有爆炸性的生產設備和貯罐,充灌惰性氣體。
(2)易燃固體的壓碎、研磨、篩分、混合以及呈粉末狀態輸送時,可在惰性氣體覆蓋下進行。