某化工成品贮罐区消防安全设计——8×1000m3二甲苯贮罐开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

一.选题目的及意义

伴随着国民经济的快速发展，科学技术的不断进步与完善，人民生活水平和文化水平的日益提高，人们对化工安全提出了更高的要求，在保证生产效率和质量的同时更加注重安全生产。本课题中二甲苯可作为高辛烷值汽油组分，是有机化工的重要原料，被广泛应用于涂料、树脂、染料、油墨等行业做溶剂，也可用于医药、炸药、农药等行业做合成单体或溶剂。二甲苯为易燃易爆有毒液体，其蒸汽与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热易造成燃烧爆炸事故；与氧化剂能发生强烈反应；若流速过快，容易产生并积聚静电，从而造成危害；其蒸汽比空气重，能在较低处扩散至相当远的地方，遇明火则会引着回燃。因此，在二甲苯的生产、储存和运输等过程中必须严格按照《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）等国家规范进行设计、施工和运行。

本课题以81000 二甲苯贮罐区为例，通过二甲苯储罐的设计、储罐区的设计布置以及储罐区的消防设计，对二甲苯的贮存进行消防安全设计，践行安全第一，预防为主，综合治理的原则。通过本次毕业设计，既是检验四年所学专业知识，也是为即将进入工作岗位提供了宝贵的实践经验。

二．二甲苯的理化性质

根据苯环上两个氢被甲基取代的位置不同，二甲苯又分为邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯，在工业上，二甲苯通常指以上三种异构体的混合物。二甲苯的理化性质如下表所示：

根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）表3.0.2 液化烃、可燃液体的火灾危险性分类，二甲苯为 类可燃液体。

三．二甲苯储罐的消防安全设计

3.1储罐的设计要求

二甲苯为 类可燃液体，储罐应选用钢罐，可燃液体的储罐基础、防火堤、隔堤、管架（墩）以及其储罐的保温层等，均应采用不燃烧材料，防火堤的耐火极限不得小于3h，且储罐与其他设备及建构筑物之间的防火间距要合理。储存 类的液体应选用金属浮舱式的浮顶或内浮顶罐，对于有特殊要求的物料，可选用其他型式的储罐，但沸点低于45℃的 类液体宜选用压力或低压储罐。

内浮顶罐是在拱顶罐内部再加上一个浮动顶盖，主要由罐体、内浮盘、密封装置、导向和防转装置、静电导线、通气孔、高低位液体报警器等组成，内浮盘附件是直接安装在浮盘上的附件，它们与内浮盘的浮动过程及检修有关。

内浮顶罐通常还包括：人孔、支柱套管和支柱、自动通气孔、罐壁通气孔、高液位报警器、导向防转装置、静电引出线。

3.2储罐区布置的设计要求

本课题的设计对象为81000 二甲苯贮罐区，储罐应成组布置，并符合以下规定：在同一罐组内，宜布置火灾危险性类别相同或相近的储罐，当单罐容积小于或等于1000 时，火灾危险性类别不同的储罐也可同组布置，且内浮顶罐的总容积不应大于600000 ，单罐容积小于10000 的储罐个数不应多于16个，罐组内的储罐不应超过两排。 类内浮顶罐罐组内相邻可燃液体地上储罐的防火间距不应小于0.4D（其中，D为相邻较大罐的直径，单罐容积小于1000 的储罐取直径或高度较大值）。

易燃液体罐组应设防火堤，防火堤内的有效容积不应小于罐组内1个最大储罐的容积，立式储罐至防火堤内堤脚线的距离不应小于罐壁高度的一半。若设有防火堤的罐组内设有隔堤，则单罐容积小于或等于5000 的储罐，隔堤所分隔的储罐容积之和不应大于20000 。立式储罐防火堤的高度应为计算高度加0.2m，但不应低于1.0m（以堤内设计地坪标高为准），且不宜高于2.2m（以堤外3m范围内设计地坪标高为准）；立式储罐组内隔堤的高度不应低于0.5m。

储罐区、装卸区应设环形消防车道，当受地形条件限制时，也可设有回车场的尽头式消防车道；消防车道的路面宽度不应小于6m，路面内缘转弯半径不宜小于12m，路面上净空高度不应低于5m。在二甲苯罐区内，任何储罐的中心距至少两条消防车道的距离均不应大于120m；当不能满足此要求时，任何储罐中心与最近的消防车道之间的距离不应大于80m，且最近消防车道的路面宽度不应小于9m。

3.3储罐区消防设计

石油化工企业应设置与生产、储存、运输的物料和操作条件相适应的消防设施，供专职消防人员和岗位操作人员使用。本课题将主要针对泡沫灭火系统和喷淋冷却系统进行消防安全设计。

泡沫灭火系统是指由一整套设备和程序组成的灭火措施，按泡沫发泡倍数主要分为低倍数泡沫灭火系统、中倍数泡沫灭火系统和高倍数泡沫灭火系统。本课题中二甲苯设计为内浮顶罐储存，应选用低倍数泡沫灭火系统。低倍数泡沫是指泡沫混合液吸入空气后，体积膨胀小于20倍的泡沫，低倍数泡沫混合液供给强度为5～7L/（min.m2）、混合比为3%～6%、预燃时间60～120s的情况下，灭火时间为3～5min；中倍数泡沫混合液供给强度为4～4.4L（min.㎡）、混合比为8%、预燃时间60～90s的情况下，灭火时间为1～2min。

自动喷水灭火系统应在人员密集、不易疏散、外部增援灭火与救生较困难的性质重要或火灾危险性较大的场所中设置，主要由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置（水流指示器或压力开关）等组件，以及管道、供水设施组成，并能在发生火灾时喷水的自动灭火系统。其工作原理为：火灾发生的初期，建筑物的温度随之不断上升，当温度上升到以闭式喷头温感元件爆破或熔化脱落时，喷头即自动喷水灭火。自动喷淋系统的喷头应布置在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流并有利于均匀布水的位置，当喷头附近有障碍物时，应增设补偿喷水强度的喷头。

四．预期成果

（1）根据二甲苯的理化性质及给定的技术参数进行二甲苯储罐的选型及尺寸设计，并绘制二甲苯储罐的总装图；

（2）综合考虑二甲苯罐的危险有害因素及周边环境，确定罐组的分布，依之计算防火堤的位置、高度及消防通道的位置及宽度，并绘制二甲苯储罐区平面布置图。

（3）辨识、分析二甲储罐区火灾危险有害因素，设计泡沫灭火系统及喷淋冷却系统，合理分布在罐区内，计算泡沫储存量、消防用水量及喷头数量等，并绘制罐区泡沫灭火系统图及罐区喷淋冷却系统图。

（4）通过本次课题的研究，巩固对理论知识的熟练运用，锻炼外文阅读、信息检索及CAD绘制的能力，提高动手能力和创新能力。

六．参考文献

[ 1 ] GB 50160-2008．石油化工企业设计防火规范[S].2008．

[ 2 ] 中华人民共和国公安部．GB 50084－2001自动喷水灭火系统设计规范[S]．北京：中国计划出版社，2001．

[ 3 ] 中华人民共和国公安部．GB 50151－92低倍数泡沫灭火系统设计规范（2000年版）[S]．北京：中国计划出版社，2001．

[ 4 ] 中华人民共和国公安部．GB 50196－93高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范（2002年版）[S]．北京：中国计划出版社，2002．

[ 5 ] 中国石油化工集团公司．GB 50074－2002石油库设计规范[S]．北京：中国计划出版社，2003．

[ 6 ] GB 50341-2003．立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范[S]. 2003．

[ 7 ] 王松汉．石油化工设计手册[M]．北京：化学工业出版社，2002．

[ 8 ] 李用芝．浅谈储罐的设计研究[J].2015（01）

[ 9 ] 冯永利．钢制焊接常压容器圆形平盖加平行角钢加强筋的设计计算[J]. 化工机械. 2014(06)

[ 10 ] 任永平；刘福录；高中稳；党战伟；陈叔平；任金平．中小型低温储罐选型分析[J].2015（01）

[ 11 ] 靳永欣；孙思海．大型油罐中间抗风圈设计计算[J]. 石油工程建设. 2011(06)

[ 12 ] 李玉坤；孙文红；陈晓红．大直径立式锥底罐变壁厚锥底结构设计[J].2015（01）

[ 13 ] 马燕．大型储罐设计过程及需注意的问题探讨[J].2014（02）

[ 14 ] 管凤阶．大型钢制焊接储罐设计[J].2004（01）

[ 15 ] Eduardo M.Sosa,Luis A.Godoy．风压下钢储罐屈曲荷载下限值计算的难点[J]. 钢结构. 2010(12)

[ 15 ] G刘功祥．大型常压储罐罐顶的宏观检查[J]. 化工装备技术. 2014(06)

[ 16 ] 纵恒,王文伟,陈阳娟．大型石油化工储罐区消防安全系统设计[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2012(09)

[ 18 ] 朱新浩．探析化工企业中小型储罐区设计[J]. 化学工程与装备. 2012(06)

[ 19 ] 葛晓霞；董希琳；郭其云；唐凯．大型石油储罐消防设计研究[J]. 中国安全科学学报. 2008(09)

[ 20 ] 伍军学；任常兴；李晋．储罐区防火堤高度探讨[J]. 消防科学与技术. 2013(01)

[ 21 ] 韩炜萍；崔敏；王卫党．低倍数泡沫灭火系统在石油库消防设计中的技术探讨[J]. 甘肃科技. 2007(10)

[ 22 ] 隋平．储罐区消防冷却喷淋装置设计问题的探讨[J]. 化学工程师. 2005(02)

[ 23 ] 辛晶等．消防安全设计参数不确定性分析[J]．消防科学与技术，2012，26(5)．

[ 24 ] 赵帜．大型可燃液体储罐的消防喷淋冷却系统设计[J]．石油化工设计，2007，24(4)，4-6。

[ 25 ] 毛剑．低倍数泡沫灭火系统在工程中的应用[J]．给水排水，2000，26(9)

[ 26 ] 崔学龙；郑承勇；段新禄；周京都；宁江平．水喷雾灭火及低倍数泡沫灭火系统在油罐消防的应用[J]. 化工设计. 2006(01)

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

（1）二甲苯储罐的设计及平面布置

根据设计说明书的要求，详细查阅《石油化工企业设计防火规范》 （gb50160-2008）及《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》（gb 50341-2003）等相关设计规范，严格遵守相关规范的要求，并参考《大型钢制焊接储罐设计》、《浅谈储罐的设计研究》等文献所述设计方法及注意事项，同时要充分考虑二甲苯的理化性质及储罐区周围地理环境等因素，综合以上方面，对二甲苯储罐进行选型、选材并设计。根据设计出的储罐，详细查阅《石油库设计规范》（gb 50074－2002）、《探析化工企业中小型储罐区设计》及《储罐区防火堤高度探讨》等文献，考虑储罐区内其他物料及设施的影响，合理布置8个储罐，确定储罐间防火间距、防火堤的容积及消防通道，在充分考虑性价比的前提下，设计出最优方案。

（ （2）泡沫灭火系统与喷淋冷却系统的设计