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氮肥化工安全課程設計

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化工安全課程設計

題目：氮肥化工安全課程設計
完成部分：原料和儲存單元的裝置區布局及說明

姓    名：                   
學    號：              
學    院：  化學與材料工程學院      
班    級：   安全工程14            
組    長：                   
同組人員：
指導教師：                   
完成日期： 2017.01.09

目錄
一、主要生產裝置危險和可操作性分析	1
1.小氮肥生產工藝流程及裝置特點	1
2.小氮肥生產中的火災爆炸因素分析	1
二、裝置區布局及說明	3
1、裝置區布局的大體設計要求	3
2.氮肥生產流程	4
3.主要設備布置規范	8
三、原料和產品儲存單元說布局及說明	10
1.氮肥原料	10
2、氮肥儲存單元布局及說明	15
四、氮肥廠防火防爆設計	18
1.區域選擇	18
2. 生產區間劃分	19
3 火災危險類別的確定	21
4. 耐火等級的確定	26
5. 防火間距	31
6. 防爆電氣的設計	33
7 泄爆方式確定及泄爆面積計算	36
8 消防滅火器的配備	37
9. 總結	43

一、主要生產裝置危險和可操作性分析
1.小氮肥生產工藝流程及裝置特點
 某小型合成氨廠的合成氨生產是以白煤為原料,在煤氣發生爐內燃燒,間隙加入空氣和水蒸氣,產生半水煤氣;再經氣柜到脫硫工段,脫除氣體中的硫;到變換工段將氣體中一氧化碳變換為CO2;經壓縮機輸送到脫碳與銅洗工段,清除并回收氣體中的CO2;以及清除氣體中少量有害成份;最后送合成工 段,生成合成氨。
在整個合成氨生產操作過程中,始終存在著高溫、高壓、易燃、易爆、易中毒等危險因素。同時,因生產工藝流程長、連續性強,設備長期承受高溫和高壓,還有內部介質的沖刷、滲透和外部環境的腐蝕等因素影響,各類事故發生率比較高,尤其是火災、爆炸和重大設備事故經常發生。

2.小氮肥生產中的火災爆炸因素分析
 2.1 造氣工段 
造氣工段主要制造半水煤氣,其主要成分如下:H2,CO,CO2,N2及極少量的CH4,O2和微量的H2S[8] 。H2,CO、CH4極易爆炸。在生產過程中,一 旦空氣進入煤氣柜、洗氣塔、煤氣總管,H2,CO和CH4等與空氣混合形成爆炸性混合氣體,遇到明火 或獲得發生爆炸的最小能量,即可發生爆炸。氧含 量是煤氣生產過程中一個重要的控制指標,要求控制在0.5%(體積比)以下。氧含量的增高,意味著火災、爆炸危險性的增加。 另外,在進行停車作業檢修過程中,對于設備、管道、閥門等,如果沒有進行置換或置換不干凈,在用火作業前沒有進行動火分析,確定的取樣分析部位不對而導致分析結果失真,或者進行作業時,沒有采取可靠的隔絕措施,導致易燃易爆氣體進入動火作業區域,均可導致火災、爆炸事故。
2.2 脫硫工段 
半水煤氣中的H2,CO,CH4和H2S等都是易燃易爆的氣體。在脫硫工段,常因設備或管道泄漏 造成火災、爆炸;也會因操作不慎、設備缺陷等原因,導致羅茨鼓風機抽負壓,使得空氣進入系統,與半水煤氣混合,形成可爆炸性氣體,引起爆炸事故。在生產系統的設備和管道表面,由于H2S氣體的作用,常會生成一層疏松的鐵的硫化物(FeS與Fe2S),該硫化物遇到空氣中的氧,極易引起氧化反應,放出大量的熱,很快使自身溫度升高并達到其燃點而引起自燃。同時,在檢修時,設備管道敞開后,也常會因其內部表面鐵的硫化物和煤焦油與進入的空氣迅速發生氧化反應而引起自燃著火的現象。
2.3 變換工段
變換工段是在一定的溫度和壓力下進行的,既存在物理爆炸的危險性,又存在化學爆炸的危險性。在生產過程中,由于設備和管道在制造、檢維修中本身存在缺陷或者氣體的長期沖刷,設備、管道會因腐蝕等造成壁厚減薄、疲勞,進而產生裂紋等缺陷,如果不能及時發現,及時消除,極易因設備、管道因為承受不了正常工作壓力而發生物理爆炸,其后果又可能引發次生火災及化學爆炸。 半水煤氣轉換為變換氣后,氣體中的H2含量顯著增加,高溫氣體一旦泄漏出來,遇空氣易形成爆炸性混合物,遇火或高熱很容易引起火災、爆炸事故;如果設備或生產系統形成負壓,空氣被吸入與煤氣混合,形成爆炸性混合物,在高溫、摩擦、靜電等作用下,也會引起化學爆炸;如果生產系統半水煤氣中氧含量超過工藝指標,會引起過氧爆炸,違章動火,違章檢修,也會引起化學爆炸。
2.4 壓縮工段 
易燃、易爆氣體經壓縮機加壓后,其壓力和溫度都得到提高,可燃氣體的爆炸范圍隨溫度高、壓力大而擴大。若高壓氣體泄漏到空間,即使有少量的也容易形成爆炸性混合物,同時高溫、高壓氣體泄漏時,氣流沖擊產生靜電火花,極易引起火災、爆炸事故。
2.5 脫碳與銅洗工段
銅洗工段的壓力及H2濃度很高。同時,高、低壓連通部位多,容易發生高壓串到低壓部分,導致發 生物理爆炸、化學爆炸和火災危險。2.6 合成工段 在小氮肥生產中,合成工段屬于高溫、高壓工段,且高壓、低壓并存,這決定了對生產合成氨的設備、管道必須有更高要求。如果因為材質本身的缺陷,制造質量不過關,維修質量不合格,外界壓力超過設備、管道的承受壓力,便會發生物理爆炸,同時也會引發化學爆炸。在高溫高壓下,H2對碳鋼有著較強的滲透能力,形成氫腐蝕,使鋼材脫碳而變脆(即氫脆);N2也會對設備發生滲氮作用,從而減弱其機械性能;材料自身在高溫高壓下會發生持續的塑性變形,改變其金相組織,從而引起材料強度、延伸等機械性能下降,使材料產生拉伸、起泡、變裂和裂紋而破壞。氫脆、氮蝕、塑性變形的發生,也可引起爆炸事故的發生。 合成工段主要使用H2為原料,反應生成了氨。H2和NH3是易燃易爆氣體,而且其爆炸極限在高溫高壓下將擴大,一旦發生泄漏而與空氣混合,極易發生爆炸。

二、裝置區布局及說明
1、裝置區布局的大體設計要求
1）重量大的設備設置在地基最好的地方。 
2）換熱器盡量設在地上。    
3）按照流程圖，對設備周圍的配管、閥門儀表等的安裝位置進行研究，留出充分的空間，以免互相碰撞。 
4）施工所需要的道路及安裝所需要的空間。 
5）為了將來擴建，預留適當的空間，另外還要考慮與原有危險性大的設備保持安全距離。   
6）因為在運轉或維修時可能會有化學危險物等流出，所以泵、換熱器、塔、槽等設備的周圍地面應進行鋪裝，并用高于15cm的圍堰圍住。 
7）設備與設備之間以及這些設備與其他設備之間所鋪設的通道的寬度應為0.8m以上。    
8）裝置內的道路兩個方向都是通路，不能有死路，以便在發生火災時消防車的進出。    
9）裝置內的設施均應通風良好，不能有滯留氣體的地方。
10）裝置平面布置設計應滿足工藝流程要求,按物流順序布置設備。 
11）裝置平面布置設計應滿設備的間距、建筑物、構筑物的防火間距要求,符合安全生產和環境保護要求。   
12）裝置平面布置設計應考慮管道安裝經濟合理和整齊美觀,節省用地和減少能耗,便于施工、操作和維修。   
13）裝置平面布置設計應滿足全廠總體規劃的要求；裝置主管廊和設備的布置應根據裝置在工廠總平面圖上的位置以及有關裝置、罐區、系統管廊、道路等的相對位置確定,并以相鄰裝置的布置相協調。     
14）裝置平面布置設計應根據全年最小風頻率風向確定設備、設施與建筑物的相對位置。   
15）設備應按工藝流程順序和同類設備適當集中相結合的原則進行布置。在管廊兩側按流程順序布置設備、減少占地面積、節省投資。處理腐蝕性、有毒、粘稠物料的設備宜按物性分別布置。   
16）設備、建筑物、構筑物應按生產過程的特點和火災危險性類別分區布置。為防止結焦、堵塞、控制溫降、壓降,避免發生副反應等有工藝要求相關的設備,可靠近布置。
17)工藝設備的豎向布置，應按下列原則考慮:工藝設計不要求架高的設備,尤其是重設備,應落地布置；由泵抽吸的設備和容器以及真空、重力流、固體卸料等設備,應滿足工藝流程的要求,布置在合適的高層位置；當裝置的面積受限制或經濟上更為合理時,可將設備布置在構架上。  
18)在確定設備和構筑物的位置時,應使其地下部分的基礎不超出裝置邊界線。

附：
裝置內通道的最小凈寬和最小凈高	單位：m
1	主要車行道路	4	4.5
2	消防、檢修道路	4	4.5
3	大型裝置區塊之間的道路	6	4.5
4	泵區檢修通道	2	3.2
5	操作、連接通道	0.8	2.2

2.氮肥生產流程
氮肥生產流程可概括為以下四個步驟： 
（1）造氣—將原料制備成主要含有氫、氮氣體的原料氣。 
（2）精制—將原料氣中氫、氮以外的雜質去除，使原料氣得到精純。 
（3）壓縮與合成—將較為純凈的氮、氫比例為1：3的氮氫混合氣體壓 縮到高壓狀態，在催化劑和高溫的作用下合成為氨。 
 （4）氨加工—將氨經進一步加工得氮肥。  
前三步常稱為氨的合成。經進一步加工制得的成品如硝酸銨、尿素等都是化肥。

合成氨流程圖

2.1 造氣工段
造氣實質上是碳與氧氣和蒸汽的反應，主要過程為吹風和制氣。具體分為吹風、上吹、下吹、二次上吹和空氣吹凈五個階段。原料煤間歇送入固定層煤氣發生爐內，先鼓入空氣，提高爐溫，然后加入水蒸氣與加氮空氣進行制氣。所制的半水煤氣進入洗滌塔進行除塵降溫，最后送入半水煤氣氣柜。
 2.2 脫硫工段
煤中的硫在造氣過程中大多以H2S的形式進入氣相，它不僅會腐蝕工藝管道和設備，而且會使變換催化劑和合成催化劑中毒，因此脫硫工段的主要目的就是利用DDS脫硫劑脫出氣體中的硫。氣柜中的半水煤氣經過靜電除焦、羅茨風機增壓冷卻降溫后進入半水煤氣脫硫塔，脫除硫化氫后經過二次除焦、清洗降溫送往壓縮機一段入口。脫硫液再生后循環使用。
2.3 變換工段
變換工段的主要任務是將半水煤氣中的CO在催化劑的作用下與水蒸氣發生放熱反應，生成CO2和H2。經過兩段壓縮后的半水煤氣進入飽和塔升溫增濕，并補充蒸汽后，經水分離器、預腐蝕器、熱交換器升溫后進入中變爐回收熱量并降溫后，進入低變爐，反應后的工藝氣體經回收熱量和冷卻降溫后作為變換氣送往壓縮機三段入口。
2.4 變換氣脫硫與脫碳
經變換后，氣體中的有機硫轉化為H2S，需要進行二次脫硫，使氣體中的硫含量在25mg/m3。脫碳的主要任務是將變換氣中的CO2脫除，對氣體進行凈化，采用變壓吸附脫碳工藝。來自變換工段壓力約為1.3MPa左右的變換氣，進入水分離器，分離出來的水排到地溝。變換氣進入吸附塔進行吸附，吸附后送往精脫硫工段。
被吸附劑吸附的雜質和少量氫氮氣在減壓和抽真空的狀態下，將從吸附塔下端釋放出來，這部分氣體稱為解析氣，解析氣分兩步減壓脫附，其中壓力較高的部分在順放階段經管道進入氣柜回收，低于常壓的解吸氣經阻火器排入大氣。
2.5 碳化工段
2.5.1 氣體流程 
來自變換工段的變換氣，依次由塔底進入碳化主塔、碳化付塔，變換氣中的二氧化碳分別在主塔和付塔內與碳化液和濃氨水進行反應而被吸收。反應熱由冷卻水箱內的冷卻水移走。氣體從付塔頂出來，進入尾氣洗滌塔下部回收段，氣體中的少量二氧化碳和微量的硫化氫被無硫氨水繼續吸收，再進入上部清洗段。氣體中微量二氧化碳被軟水進一步吸收，最后達到工藝指標經水分離后，送往精脫硫塔進一步脫硫后，送往壓縮機三段進口。
2.5.2 液體流程
濃氨水由濃氨水泵從吸氨崗位濃氨水槽打入付塔，一方面溶解塔內的結疤，另一方面吸收主塔尾氣中的剩余二氧化碳，逐步提高濃氨水的碳化度。然后，付塔的溶液由碳化泵從底部抽出，打入主塔，在主塔內進一步吸收變換氣中的二氧化碳，生成含碳酸氫銨結晶的懸浮液，再由底部取出管壓入分離崗位進行分離。
回收塔回收段中的無硫氨水來自合成或銅洗工段使用過的無硫氨水和回收段的稀氨水壓入稀氨水壓入吸氨崗位母液槽和稀氨水槽或送脫硫崗位使用，從回收段出來的水直接排污水溝。
2.6 甲醇合成工段
聯醇是將經變換、脫碳后的凈化氣中的CO：1-5%、CO2＜0.5%（其含量可根據生產所要求的醇氨比調節）與氣體中的H2經壓縮機加壓到15MP后，依次經過洗氨塔、油分、預熱器、廢熱鍋爐進入合成塔，在催化劑的作用下合成為甲醇，同時起到氣體凈化的作用。醇后氣中CO＜0.5%、CO2＜0.2%。出塔氣體經水冷卻到40℃左右，將氣體中的甲醇冷凝，使氣體中的甲醇含量小于0.5%，經醇分離器分離出甲醇后，一部分氣體經甲醇循環機返回甲醇合成塔，大部分氣體進入精煉工段。
2.7 精煉工段
醇后工藝氣中還含有少量的CO和CO2。但即使微量的CO和CO2也能使氨催化劑中毒，因此在去氨合成工序前，必須進一步將CO和CO2脫除。醇后氣體由銅洗塔底部進入，與塔頂噴淋的醋酸銅氨液逆流接觸，將工藝氣中的CO和CO2脫除到25ppm以下，經分離器將吸收液分離后送往壓縮機六段進口。銅氨液從銅洗塔經減壓還原、加熱、再生后，補充總銅、水冷卻、過濾、氨冷后經銅氨液循環泵加壓循環使用。
2.8 壓縮工段
壓縮工段的壓縮機為六段壓縮。由于合成氨生產過程中，變換、脫碳、粗醇與氨合成分別在0.87MPa、3.7MPa、15MPa、27MPa條件下進行，壓縮工段的任務就是提高工藝氣體壓力，為各個生產工段提供其所需的壓力條件。
2.9 氨合成工段
氨合成工段的主要任務是將銅洗后制得的合格N2、H2、混合氣，在催化劑的存在下合成為氨。壓縮機六段來的壓力為27 MPa的新鮮補充氣，與循環氣混合后進入氨冷器、氨分離器、冷交換器，經循環機升壓并經過油分離器除油后進入氨合成塔的內件與外筒的環隙，冷卻塔壁，出來后經預熱器升溫后進入氨合成塔內件，完成反應后離開反應器，分別進入廢熱鍋爐、預熱器、軟水加熱器回收熱量，最后經水冷器、冷交換器、氨冷器降溫冷卻，將合成的氨液化分離出系統，未反應的氮氫氣循環使用。
2.10 冷凍工段
由于氨合成工段需要通過液氨氣化來產生低溫生產條件，因此冷凍工段的任務就是把氣態的氨重新液化。由氨蒸發器蒸發的氣氨經氣氨總管進入冰機前分離器，分離出液氨后進入氨壓縮機加壓，加壓后的氣氨經油分離器后進入水冷器，在此氣氨冷凝為液氨并回到冰機液氨貯槽，由支出閥送給氨蒸發器循環使用或氨庫。

3.主要設備布置規范
3.1 泵
（1）各類分離器和泵之間間距在4.5m左右
（2）泵類于換熱器間距保持在4.5m左右
（3）各類液罐的間距保持在2到4m之間
（4）泵基礎對齊
（5）前方的操作檢修通道不應該小于1.25m。標高設置在0.3m
3.2 加熱爐的布置
（1）傳遞管線最短
（2）明火加熱爐宜集中布置在裝置的邊緣并靠近消防通道，且位于可燃氣體、液化烴、 甲 B、乙 A 類設備的全年最小頻率風向的下風側。
（3）加熱爐可按爐子中心線對齊，并成排布置。加熱爐爐體之間的凈距不宜小于 3m。
（4）采用機動吊裝機具吊裝爐管時，應有機動吊裝機具通行的通道和檢修場地。對于水 平布置爐管的加熱爐，加熱爐的一側應有爐管抽出的檢修場地，檢修場地的長度應不小于 爐管長度加 2m。
加熱爐外壁與檢修道路邊緣的間距不應小于 3m。 
3.3 塔的布置：    
（1）塔的布置要求：塔與進料加熱器、非明火加熱的重沸器、塔頂冷凝冷卻器、回流罐和塔底抽出泵等宜按工藝流程順序，在不違反“防火規范”的條件下盡可能靠近布置，便于操作管理。應在塔和管廊之間布置管道，在背向管廊的一側設置檢修通道或場地。塔的人孔、手孔應朝向檢修區一側。塔和管廊立柱之間沒有布置泵時，塔外壁與管廊立柱之間的距離一般為3到5m，不宜小于3m。      
（2）塔和管廊立柱之間布置泵時，泵的基礎與塔外壁的間距應按泵的操作、檢修和配管要求確定，一般不宜小于2.5 m。  
（3）兩塔之間凈距不宜小于2.5 m，以便敷設管道和設置平臺。  
3.4 管廊的布置：         
（1）管廊的長度：由設備的平面布置決定。設備的數量和尺寸是其主要影響因素。        
（2）管廊的高度：橫穿道路時≥4.5m；下方布置泵時≥3.5m；下方布置換熱器時，適當增加標高，可為5.5m。         
（3）管廊的寬度：由管子數和管徑決定，并加一定余量，一般≤9m，特殊情況≤12m。   
管廊的管道布置原則：大直徑管道應靠近管廊柱子布置；小直徑、氣體管道、公用工程管道布置在管廊中間；工藝管道宜布置在與管廊相連接的設備一側；工藝管道視其兩端所連接的設備管口標高可以布置在上層或下層；需設置“Ⅱ”型補償器的高溫管道，應布置在靠近柱子處，且‘Ⅱ”型補償器宜集中設置；低溫介質管道和液化烴管道，不應靠近熱管道布置；也不要布置在熱管道的正上方；對于雙層管廊，氣體管道、熱管道、公用工程管道、泄壓總管、火炬干管、儀表和電氣電纜糟架等宜布置在上層；一般工藝管道、腐蝕性介質管道、低溫管道等直布置在下層；管廊上管道設計時，應留10％－20％裕量。

三、原料和產品儲存單元說布局及說明
1.氮肥原料
1.1 氮肥原料種類
1.1.1 銨態氮肥
銨態氮肥包括碳酸氫銨(NH4HCO3)、硫酸銨{(NH4)2SO4}、氯化銨(NH4Cl)、氨水(NH3.H2O)、液氨(NH3)等。
銨態氮肥的共同特性：
1、銨態氮肥易被土壤膠體吸附，部分進入粘土礦物晶層。
2、銨態氮易氧化變成硝酸鹽。
3、在堿性環境中氨易揮發損失。
4、高濃度銨態氮對作物容易產生毒害。
5、作物吸收過量銨態氮對鈣、鎂、鉀的吸收有一定的抑制作用。
1.1.2 硝態氮肥
硝態氮肥包括硝酸鈉(NaNO3)、硝酸鈣{Ca(NO3)2}、硝酸銨(NH4NO3)等。
硝態氮的共同特性：
1、易溶于水，在土壤中移動較快。
2、NO3—吸收為主吸收，作物容易吸收硝酸鹽。
3、硝酸鹽肥料對作物吸收鈣、鎂、鉀等養分無抑制作用。
4、硝酸鹽是帶負電荷的陰離子，不能被土壤膠體所吸附。
5、硝酸鹽容易通過反硝化作用還原成氣體狀態（NO、N2O、N2），從土壤中逸失。
1.1.3 銨態硝態氮肥
銨態硝態氮肥包括硝酸銨、硝酸銨鈣、硫硝酸銨。
1.1.4 酰胺態氮肥
酰胺態氮肥——尿素{CO(NH2)2}，含N46.7%，是固體氮中含氮最高的肥料。
1.2 氮肥原料生產
天然氣、煤炭、石油是生產化肥的三大原料，通常被稱為氣頭、煤頭、油頭三類，由于石油和煤炭價格的升幅遠大于天然氣，故按成本優勢排列為氣頭、煤頭、油頭。
我國現階段生產合成氨的原料中煤占65%、天然氣占28%、重油占7%。合成氨生產所用的煤主要是無煙煤，只有少數幾個企業采用德士古法、魯奇法、恩德爐法和灰熔聚法生產合成氨，不用無煙煤。現將用于生產合成氨的主要原料分述如下。
 1.2.1 煤和焦炭
截至2005年底，我國已探明無煙煤的儲量達1130億噸，占全國已探明煤炭儲量的U%。同年我國無煙煤產量為3.04億噸，占全國煤炭產量的18%，其中用于化肥工業造氣的無煙煤大約在4000萬噸。產地主要集中在山西晉城、寧夏石炭井、河南焦作、永城，其中晉城無煙煤質量最好。
合成氨生產采用的固定層常壓氣化爐對無煙煤的要求是：固定碳(于基)≥70%;灰分(干基)<20%;揮發分(干基)<8%;含硫(干基)1250。C;機械強度>70%;粒度25～75ram。此外為解決無煙煤來源不足或節約成本，有些企業還利用無煙煤粉制成塊狀(煤餅、煤棒)來代替無煙塊煤。用魯奇法氣化時，也可使用粒度較小(2～4mm)、機械強度和熱穩定性較差的煤。德士古水煤漿氣化和殼牌干煤粉氣化使用煤種比較廣泛。
1.2.2 天然氣
目前中國探明天然氣可采資源量為14萬億立方米左右，截至2003年底，我國天然氣探明地質儲量3.86萬億立方米，天然氣探明可采儲量2.47萬億立方米(不含油田溶解氣可采儲量3807億立方米)，目前我國天然氣探明程度為17.6%。全國有5個天然氣富集區，主要分布在東部地區的渤海灣和松遼平原;陜甘寧地區的中部、中東部;川渝地區的東部、中部、西北部;青海的冷湖、南八仙、澀北;新疆自治區的塔里木、吐哈。天然氣可分為“干氣”和“濕氣”。“干氣”所含成分幾乎全是甲烷，純度較高，乙烷以上的烷烴氣較少。“濕氣”則含有10%左右乙烷以上烷烴的混合氣，中國“濕氣”多為油田伴生氣。據統計，世界上天然氣主要用作民用燃料和發電，化工利用的比例較低，僅占天然氣消費量的10%～12%，而且主要用于合成氨和甲醇的生產。天然氣是清潔能源，熱值高、易燃燒、污染少，是優質的民用和工業燃料，也是生產合成氣的理想原料。
 1.2.3 重油
用于生產合成氨原料氣的燃料油通常為重油和渣油。煉油廠常壓蒸餾所得餾出點在350℃以上的塔底產品稱為重油，重油再經減壓蒸餾所得的520℃以上的餾分稱為渣油。習慣上把各種深度加工方法所得到的重質油通稱為重油。重油是由碳、氫、氧、氮、硫及灰分組成，～般含氫10%～13%，碳85%～88%，氧和氮都不超過1%，硫0.1%～1.5%，構成灰分的有鈉、鎂、釩、鎳、鐵和硅等元素，總量不超過0.3%。制合成氨原料氣的主要成分是碳和氫，它們的比例用C/H表示，C/H較低的油密度小，熱值較高。熱值較高的油耗氧少，而得到的有效氣較多。重油中氧和氮元素大部分以中型膠質或瀝青質化合物存在，這些物質在重油預熱時易析出碳，以致沉淀并堵塞濾網和較細的管道。重油中的硫、硫化物、硫醚、噻酚等化合物是合成氨生產中的有害物質，必須清除。
1.3 氮肥原料處理
整個生產過程可以分為造氣、脫硫、壓縮、變換、脫碳、合成、甲醇、尿素等主要單元（工段）。上述各單元（工段）的操作在工藝上密切聯系，但在地域上分散、在控制上相對獨立。
1.3.1 造氣
造氣一般是以塊煤為原料，采用間歇式固定層常壓氣化法，在高溫和程控機油傳動控制下，交替與空氣和過熱蒸汽反應。反應方程式：
吹風C+O2→CO2+Q
CO2+C→2CO-Q
上、下吹C+H2O(g) →CO+H2-Q
A、 吹風階段 
 吹風階段的主要作用是產生熱量，提高燃料溫度。
B、 上吹（加氮）階段
 上吹階段的主要作用是置換爐底空氣，吸收熱量、制造半水煤氣，同時加入部分氮氣。
C、 下吹階段
下吹階段作用是制取半水煤氣，吸收熱量，使上吹后上移的氣化層下移。
D、二上吹階段
二上吹的主要作用是將爐底及進風管道中煤氣吹凈并回收，確保生產安全。
E、 吹凈階段
吹凈的主要作用是回收造氣爐上層空間的煤氣及補充適量的氮氣，以滿足合成氨生產對氮氫比的要求。
1.3.2 變換
 工藝簡介
經過壓縮有一定壓力的半水煤氣先經過油水分離器，除去煤氣中的油物。然后進入飽和塔的下部與熱水進行交換后升至一定溫度，經過氣水分離器分離出煤氣中的水份。去除水分的煤氣進入預熱交換器，與中變爐出口的高溫煤氣進行兩次熱交換后，進入中變爐，在觸媒的催化作用下，煤氣中的一氧化碳發生反應，生成二氧化碳，中變爐的爐體內有三層反應區，在正常的工藝狀況下，第一層的反應溫度控制在450℃左右，第二層反應溫度控制在400℃左右，第三層的反應溫度控制在380℃左右。反應后出中變爐的變換氣進入與入口水煤氣進行熱交換的兩級熱交換器后，再進入低變爐使變換氣中的一氧化碳進一步變換，經過兩次變換的水煤氣成為合格的變換氣后，經熱水塔，冷卻塔之后送入下一工段進行后續處理。
1.3.3 脫碳
 工藝簡介
含有一定濃度（CO2）的變換氣進入吸收塔內。氣體中CO2被逆流流下的碳酸丙烯酯所吸收。凈化CO2氣脫至所要求的濃度由塔頂排出，成為可供用戶使用的工藝氣。吸收CO2后的碳酸丙烯酯富液經渦輪機回收能量后，在高壓閃蒸槽內閃蒸。高壓閃蒸液再到減壓槽進行減壓閃蒸。減壓閃蒸汽相含濃度較高的CO2，可供用戶使用。減壓閃蒸液在氣提塔內經空氣氣提再生，再生后的碳酸丙烯酯貧液經循環液泵送回吸收塔循環使用。氣提空氣由通風機從氣提塔塔底送入。
高壓閃蒸汽中含CO2及部分工藝氣。高壓閃蒸汽可全部或部分返回壓縮與原料氣匯合，以回收氮氣和氫氣。
脫碳過程中，入脫碳塔貧液的流量，將直接影響二氧化碳在脫碳塔中的溶解度。流量過小，原料氣中的CO2不能被充分吸收；流量過大，能耗增加。閃蒸槽的液位和壓力，對于原料氣的 回收再利用有重要作用，它不僅可以回收閃蒸汽里的氮氣和氫氣，還可以減少碳酸丙烯酯的損失。脫碳后煤氣送入下一個工段進行進一步處理。
1.3.4 合成
 工藝簡介
目前國內大多數中小氮肥企業均采用中壓法氨合成工藝，其合成壓力為31.4MPa。合成塔的直徑一般為Ф800～Ф1200mm。
將壓縮送來的合格精煉氣在適當的溫度、壓力和觸媒存在的條件下合成為氨，所得氣氨經冷卻水及液氨冷卻，冷凝為液氨，并將液氨從氫氮氣中分離出來，未合成的氫氮氣補充部分新鮮氣繼續在合成系統內循環合成。
1.3.5 甲醇
工藝簡介
甲醇是重要的有機化工原料，又是優良的能源載體。近代工業甲醇生產主要以天然氣、煤炭為原料轉化和氣化制得，我國目前年產5萬噸和10萬噸的生產裝置大都是以煤炭為原料制得。
甲醇的生產一般分為合成和精餾兩個工段。
1、甲醇合成：脫碳崗位送來的凈化氣和循環機來的循環氣在油分離器混合，經油水分離器分離油水，剩余的原料氣分主副線進入合成塔合成生成粗甲醇氣，借助于銅基催化劑的作用，CO、CO2和H2進行化合反應生成甲醇，經冷凝到醇分離器分離得粗甲醇，減壓后送中間槽，不凝氣體一部分加壓循環使用，一部分經高壓水洗塔水洗掉夾帶的甲醇經銅洗送入氨合成系統，粗甲醇送精餾。流程圖如下： 
2、甲醇精餾：甲醇的精餾工藝，多數采用兩塔流程，少數生產規模較大的廠采用三塔流程，年產5-10萬噸的裝置一般都采用兩塔流程。粗醇經預塔給料泵加壓經粗醇預熱器加熱到65℃左右進初塔，同時初塔再沸器用蒸汽加熱使塔內液體蒸發，甲醇及其他輕組分的蒸汽由塔頂蒸出，冷凝后打回流?？刂瞥鰵鉁囟?0-45℃，塔釜溫度75-85℃；塔頂溫度60-65℃。經預塔底出來的預后甲醇給主塔，主塔再沸器加熱使塔底溫度控制在104-120℃，塔頂出氣溫度控制在65-70℃，在塔頂采出回流液即精醇；合格后送精醇儲槽。流程圖如上：
1.3.6 尿素
工藝簡介
尿素的生產原理是氨與二氧化碳的合成，生產方法有水溶液全循環法、氣提法、中壓聯尿法，小氮企業大多采用水溶液全循環法。其反應方程式為：
2NH3（液）+CO2（氣）CO（NH2）2（液）+H2O（液）+Q
二氧化碳（壓力為20.69MPa，溫度為125℃）經壓縮機壓縮進入合成塔，從一吸塔送來的90℃甲銨液經一甲泵加壓至20.69MPa送入合成塔，液氨在氨預熱器中加熱至60℃送入合成塔，在合成塔中進行合成反應。在反應的過程中，合成塔的操作壓力為19.6 MPa，溫度為186-191℃，整個反應過程CO2的轉化率在63℅左右。出尿素合成塔的反應液含有尿素、甲銨、過剩氨和水，出來后經過壓力調節閥減壓至1.77MPa進入預蒸餾塔上部，在此分離出閃蒸氣體后，液體自流到中部蒸餾段，與從一分加熱器出來的熱氣逆流換熱，使液相中的部分甲銨分解與過剩氨蒸出、氣化進入氣相。預蒸餾后的尿液自蒸餾下部流入一分加熱器，物料溫度控制在155-160℃，在此甲銨的分解率達到80℅，總氨蒸出率達到90℅。從一分加熱器出來的尿液進入預蒸餾塔下部的分離器進行氣液分離，液相自塔底排出，經減壓后送至二分塔。尿液在二分塔上部閃蒸后，液體經過液體分離器進入蒸餾段，與下分離段出來的氣相逆流接觸換熱，出蒸餾段的尿液從底部進入加熱段的列管內，物料溫度控制在135-140℃，使甲銨基本分解，氣液混合物進入下分離段進行氣液分離，尿液經液位調節閥入閃蒸槽。在閃蒸槽中液相殘余的氨和二氧化碳大部分逸入氣相，尿液直接進入一段蒸發器或流入尿液槽。尿液經一段蒸發加熱器下部熱能回收段和上部蒸汽加熱段加熱到130℃，壓力控制在0.033MPa（絕壓），這時濃度提高至96℅。尿液經一段蒸發器分離段出來去二段蒸發器，在0.0033 MPa（絕壓）、140℃的條件下被濃縮成99.7℅的熔融尿素，經分離段分離后，熔融尿素由熔融泵送往造粒塔頂部的旋轉噴頭進行造粒。

2、氮肥儲存單元布局及說明
2.1 氮肥的儲存
1、尿素是固體氮肥中含氮量最高的肥料，理化性質較穩定，施后對土壤性質沒有影響，可施用于任何土壤和作物，可做根外施肥使用。同時尿素也是樹脂、塑料、炸藥、醫藥、食品等工業的重要原料。
	2、尿素也可以部分代替蛋白質飼料，例如倒在奶牛青飼料中能代替一部分蛋白質飼料，但尿素的加入量不能超過青飼料的3%和總飼料量的1%，否則牲畜腎臟負擔過重，容易引起疾病，大豆餅中含脲酶，不要與尿素混合供給。
	3、尿素如果貯存不當，容易吸濕結塊，影響尿素的原有質量，給農民帶來一定的經濟損失，這就要求廣大農戶要正確貯存尿素。在使用前一定要保持尿素包裝袋完好無損，運輸過程中要輕拿輕放，防雨淋，貯存在干燥、通風良好、溫度在20度以下的地方。
	4、如果是大量貯存，下面要用木方墊起20公分左右，上部與房頂要留有50公分以上的空隙，以利于通風散濕，垛與垛之間要留出過道。以利于檢查和通風。已經開袋的尿素如沒用完，一定要及時封好袋口，以利下年使用。
2.2 儲存單元布局及說明
2.2.1 儲存注意事項
1）根據氮肥生產特性，工藝要求、運輸及安全衛生要求，結果自然條件和當地提交布置廠建、構筑物、各種設施、交運路線，確定它們之間的相對位置及具體地點，確定儲存地點。
2）合理綜合布置廠內室內地上地下各種工程管線，使它們不能相互抵觸和沖突，使各種管網的線路徑直簡捷，與總平面及豎向布置相協調。
2.2.2 氮肥儲存單元設施
1）符合氮肥生產工藝流程的合理要求。保證各生產環節的徑直和短捷的生產作業線，避免生產流程的交叉和迂回往復，各物料的輸送距離最小。
2）氮肥儲存公用設施應力求靠近負荷中心，以使輸送距離最小
3）氮肥儲存廠區鐵路，道路要徑直.簡捷。車輛往返頻繁的設施（倉庫、堆場、車庫運輸站等）宜靠近廠區邊緣布置。
4）儲存單元較平坦時，采用矩形街區布置方式，以使布置緊湊，用地節約。
5）預留儲存發展用地，至少應有一個方向可供發展的可能。主要將發展用地留與廠外，
重視風向和風向頻率對總平面布置的影響，布置建、構筑物位置是要考慮它們與主導風向的關系。應避免將廠房建在窩風地段。
2.2.3 氮肥儲存單元布局及說明
1．氮肥儲存廠區總平面布置圖。
2．本氮肥儲存單元與其它各生產氮肥儲存單元、輔助生產氮肥儲存單元、生活設施以及本氮肥儲存單元與氮肥儲存單元內外的道路、鐵路、碼頭、輸電、消防等的關系，了解有關防火、防雷、防爆、防毒和衛生等國家標準與設計規范。
3．熟悉本氮肥儲存單元的生產工藝并已繪出管道及儀表流程圖；熟悉有關物性數據、原材料和主、付產品的貯存、運輸方式和特殊要求。
4．熟悉本氮肥儲存單元各種設備、設備的特點、要求及日后的安裝、檢修、操作所需空間、位置。如根據設備的操作情況和工藝要求，決定設備裝置是否露天布置，是否需要檢修場地，是否經常更換等。
5．了解與本氮肥儲存單元工藝有關的配電、控制儀表等其它專業和辦公、生活設施方面的要求。
6．具有氮肥儲存單元設備一覽表和氮肥儲存單元定員表。
7．氮肥儲存單元布置設計要適應總圖布置要求，與其它氮肥儲存單元、公用系統、運輸系統組成有機體。
8．最大限度地滿足工藝生產包括設備維修要求。 
9．經濟效果要好；有效地利用氮肥儲存單元建筑面積和土地；要為氮肥儲存單元技術經濟先進指標創造條件。
10．便于生產管理，安裝、操作、檢修方便。 
11．要符合有關的布置規范和國家有關的法規，妥善處理防火、防爆、防毒、防腐等問題，保證生產安全，還要符合建筑規范和要求。人流貨流盡量不要交錯。 
12．要考慮氮肥儲存單元的發展和廠房的擴建。 
13 考慮地區的氣象、地質、水文等條件。
2.2.4 氮肥儲存單元要求
1.氮肥必須儲存在專用倉庫、專用場地或者專用儲罐內，儲存數量構成重大危險源的危險化學品，必須在專用倉庫、儲罐內單獨存放。
2.應當根據氮肥的種類、特性在庫房內設置相應的監測、通風、防曬、調溫、防火、防爆、防毒、消毒、中和、防潮、防雷、防靜電、防腐、防滲漏、防護圍堤等安全設施，并按照國家標準和有關規定進行維護、保養，保證安全要求。儲存場地應當設置通風、報警裝置，并保證在任何情況下處于正常使用狀態。
3氮肥專用倉庫，應當符合國家標準對安全、消防的要求，設置明顯的標志，危險化學品專用倉庫的儲存設施應定期監測。
4相互禁忌與滅火方法不同的物品不能混存，必須分間、分庫儲存，并在醒目處標明儲存物質的名稱、性質和滅火方法。
5庫存氮肥應當分類、分垛儲存，每垛占地面積不宜大于100m2，垛間距不小于1m，垛與墻間距不小于0.5m，垛與柱間距不小于0.3m，主通道寬度不小于2m。

四、氮肥廠防火防爆設計
1.區域選擇
根據《石油化工企業設計防火規范》，在進行區域規劃時，應根據石油化工企業及其相鄰的工廠或設施的特點和火災危險性，結合地形，風向等條件，合理布置。選擇主導風向為北風石油化工企業的生產區，宜位于鄰近城鎮或居住區全年最小頻率風向的上風側，以便生產過程中的廢氣及時排除和擴散，以減少對本企業和鄰近企業和居民的環境影響。公路和地區架空電力線路，嚴禁穿越生產區。區域排洪溝不宜通過廠區。當相鄰設施為港區陸域、重要物品倉庫和堆場、軍事設施、機場等，對石油化工企業的安全距離有特殊要求時，應按有關規定執行。接近原料廠地及產品銷售地區，運輸方便。地下水位最好低于地下室和地下構筑物的深度；地下水對建筑基礎最好無侵蝕性。了解蓄水層水量根據工廠運貨量、物料性質、外部運輸條件、運輸距離等因素合理確定采用的運輸方式（鐵路、公路、水運、空運）。運輸路線應最短，方便，工程量小，經濟合理?？拷矗ＷC供水的可靠性，并符合生產對水質、水量、水溫的要求。污水便于排入附近江河或城市下水系統。應有利于同相鄰企業和依托城市（鎮）要科技、信息、生產、修理、公用設施、交通運輸、綜合利用和生活福利等方面和協作。避免將廠址選擇在建筑物密集、高壓輸電線路地工程管道通過地區，以減少拆遷。
以甲市為例，甲市的主要重型工業區分布在乙區，甲市地處溫帶季風氣候區，常年以西北、東南風為主，最小上風向為西南地區，所以本廠應該建設在東北或者西南區，考慮交通環境和相應的工業配套設施，在乙區選址比較好。由于本廠的原料和生產成品具有一定的危險性質，所以應該遠離居民區和加油站等地點，以確保人身及財產安全。
綜合以上所述，應該把本廠設置在遠離居民區的乙區郊區。
 
2. 生產區間劃分
2.1 生產區
因為所有的生產環節基本上都是高溫高壓條件，所以每個環節單獨設置一個車間，相互獨立，減小發生事故時的連鎖反應的概率。各生產車間編號分別為1、2、3、4、5、6、7、8，且各個生產車間的功能與規模見表3.1。
表3.1各個生產車間的功能與規模
編號	車間名稱	生產車間功能	長(m)	寬(m)	高(m)	面積(㎡)
1	造氣車間	生產制造氨氣所需的H2	35	30	10	1050
2	脫硫車間	除去造氣車間生成的含硫物質	55	60	6	3300
3	變換車間	將半水煤氣轉化為氣	60	25	6	1500
4	壓縮車間	將H2壓縮	30	25	6	750
5	脫碳車間	除去混合氣體中的甲烷	25	20	6	500
6	銅洗車間	提高H2的濃度	30	30	6	900
7	合成車間	生成NH3的車間	35	30	10	1050
8	尿素提煉車間	合成尿素并提煉	40	35	15	1400
2.2 倉儲設施
庫房主要存儲的物質為煤炭、H2、CO2、NH3和尿素。因為除了煤炭外的幾種都是氣體，氣體一般都采用高壓儲存或液體儲存，并且存放于陰涼干燥處。
儲存倉庫可分為：煤庫、二氧化碳汽提庫、氫氣儲存室、液氨儲存室、尿素儲存室，編號分別為9、10、11、12、13。具體功能和規模見表3.2。
表3.2各個儲存庫的功能與規模
編號	儲存庫名稱	儲存庫功能	長(m)	寬(m)	高(m)	面積(㎡)
9	煤庫	儲存并提供造氣所需煤	50	40	-	2000
10	二氧化碳汽提庫	提取空氣中的CO2，并為尿素生成提供原料	20	15	10	300
11	氫氣儲存室	存放煤氣發生爐產生的H2	15	15	10	225
12	液氨儲存室	存放并提供生產所用的NH3	20	15	10	300
13	尿素儲存室	存放最后產物尿素	50	30	20	1500
2.3  其他設施
根據化工廠生產和生活需要，工廠內還包括以下附屬設施：門衛室、食堂、禮堂、辦公樓、技術安全處、停車場、休閑娛樂區、員工宿舍、污水處理站、鍋爐房、變配電站和消防水池。編號分別為14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25。具體功能和規模見表3.5。
表3.5工廠內其他設施的功能及規模
編號	名稱	功能介紹	長（m）	寬（m）	層數	面積（㎡）
14	門衛室	負責維護廠區正常秩序，檢查人員出入	5	5	1	25
15	食堂	供職工進餐	50	30	3	1500
16	禮堂	進行大型集會和活動的場所	80	40	3	3200
17	辦公樓	供廠區主要負責人辦公進行決策	60	20	6	1200
18	技術安全處	負責廠區各項工作安全問題	20	20	1	400
19	停車場	停放各種車輛	 100	20	-	2000
20	休閑娛樂區	為企業員工提供休閑娛樂場所	100	80	-	8000
21	員工宿舍	為在職員工提供住處	80	20	3	1600
22	污水處理站	處理污水	20	20	1	400
23	鍋爐房	為整個企業的各項生產與生活提供動力、蒸汽和熱水	30	15	1	450
24	變、配電站	負責企業的生產與生活供電	15	15	1	225
25	消防水池	負責企業消防用水	15	15	-	225

3 火災危險類別的確定
3.1 生產過程中的主要危險
在整個生產操作過程中，始終存在著高溫、高壓、易燃、易爆、易中毒等危險因素。同時，因生產工藝流程長、連續性強，設備長期承受高溫和高壓，還有內部介質的沖刷、滲透和外部環境的腐蝕等因素影響，各類事故發生率比較高，尤其是火災、爆炸和重大設備事故經常發生。
在進行停車作業檢修過程中，設備、管道、閥門等，如果沒有進行置換，置換不干凈；在用火作業前沒有進行用火分析；確定的取樣分析部位不對而導致分析結果失真；或者進行作業時，沒有采取可靠的隔絕措施，導致易燃易爆氣體進入用火作業區域，以上情況，均可導致火災、爆炸事故。
 	3.1.1 生產單元及存儲區火災危險分類
在所確定的八個生產環節中，存在火災、爆炸危險性物質均為煤氣，而煤氣的主要成份為H2和CO，其物質系數MF及特性如表4.1所示。
表4.1物質系數及物質特性
物質名稱	物質系數MF	燃燒熱（kJ?kg-1）	美國仿貨協會（NFPA）分級
			健康危害NH	燃燒熱NF	化學活性NR
CO	21	9.98×103	3	4	0
H2	21	1.2×105	0	4	0
對所確定的八個生產環節中的生產裝置，根據道化學法及其取值原則，分別計算各環節的火災、爆炸危險指數F&amp;amp;EI，并進行分析，結果如表4.2所示。
表4.2氮肥生產裝置存在的火災、爆炸危險指數及危險情況
項目	煤氣發生爐	煤氣柜	脫硫	變換	銅洗	合成
物質系數MF	21	21	21	21	21	21
一般工藝危險	基本系數	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
	放熱化學反應	0.5	-	0.5	0.5	-	1.00
	物料處理與輸送	0.50	0.85	0.50	0.50	0.50	0.50
	密閉式或室內工藝單元	0.50	-	-	-	-	-
	通道	0.20	0.20	-	-	-	0.20
一般工藝危險系數F1	2.70	2.05	2.00	2.00	1.50	2.50
特殊工藝系數	基本系數	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
	毒性物質	0.60	0.60	0.60	0.60	0.20	0.20
	易燃范圍未惰性化	0.5	0.5	-	-	-	-
	過程失?；虼祾吖收?-	-	0.30	0.30	0.30	0.30
	操作壓力	-	-	-	-	0.96	1.00
	易燃物質的重量	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10
	氫蝕與磨蝕	0.20	0.20	0.20	0.20	0.20	0.20
	泄漏	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10	-
特殊工藝危險系數F2	2.50	2.50	2.30	2.30	2.86	3.20
工藝單元危險系數F3=F1×F2	6.75	5.13	4.60	4.60	4.29	8.00
火災、爆炸指數F&amp;amp;EI=F3×MF	142	108	97	97	90	168
單元破壞系數	0.80	0.70	0.65	0.65	0.65	0.82
暴露半徑（m）	36.0	27.3	24.6	24.6	22.8	42.5
危險度	很大	中等	中等	中等	輕度	非常大
根據生產車間內所存在的物質的火災危險性的特征確定該廠房的火災危險類別，且當同一房間內，布置有不同火災危險性類別的設備時，應按火災危險性類別最高的設備確定。根據《建筑設計防火規范》中的表3.1.1生產的火災危險性分類，即表4.3，可確定各工藝的火災危險類別分別為：造氣、脫硫、變換、壓縮、脫碳、銅洗和合成車間都是甲類危險類別，只有尿素提煉車間為戊類。
表4.3生產的火災危險性劃分
生產類別	火災危險性的特征
甲	使用或產生下列物質
（1）閃點＜28℃的易燃液體
（2）爆炸下限＜10%的可燃氣體
（3）常溫下能自行分解或在空氣中氧化即能導致迅速自燃或爆炸的物質
（4）常溫下受到水或空氣中水蒸氣的作用，能產生可燃氣體并引起燃燒或爆炸的物質
（5）遇酸、受熱、撞擊、摩擦以及遇有機物或硫磺等易燃的無機物，極易引起燃燒或爆炸的強氧化劑
（6）受撞擊、摩擦或與氧化劑、有機物接觸時能引起燃燒或爆炸的物質
（7）在壓力容器內物質本身溫度超過自燃點的生產
乙	使用或產生下列物質
（1）閃點≥28~＜60℃的易燃、可燃液體
（2）爆炸下限≥10%的可燃氣體
（3）助燃氣體和不屬于甲類的氧化劑
（4）不屬于甲類的化學易燃危險固體
（5）生產中排除浮游狀態的可燃纖維或粉塵，并能與空氣形成爆炸性混合物者
丙	使用或產生下列物質
（1）閃點≥60℃的可燃液體
（2）可燃固體
丁	具有下列情況生產
（1）對非燃燒物質進行加工，并在高熱或熔化狀態下經常產生輻射熱、火花或火焰的生產
（2）利用氣體、液體、固體作為燃料或將氣體、液體進行爆炸作其他用的各種生產
（3）常溫下使用或加工難燃燒物質的生產
戊	常溫下使用或加工非燃燒物質的生產

根據儲存庫內所儲存的物質的火災危險性的特征確定該儲存區的火災危險類別，且當同一儲存庫內，布置有不同火災危險性類別的設備時，應按火災危險性類別最高的設備確定。根據《建筑設計防火規范》中的表4.1.1儲存物品的火災危險性分類，即表4.4，可確定各儲存庫的火災危險類別分別為：9號儲存庫為丙類，11號儲存庫為甲類，剩下的10、12、13號儲存庫都為戊類。
表4.4貯存物品火災危險性劃分
貯存物品類別	儲存物品的火災危險性的特征
甲	（1）閃點＜28℃的易燃液體
（2）爆炸下限＜10%的可燃氣體
（3）常溫下能自行分解或在空氣中氧化即能導致迅速自燃或爆炸的物質
（4）常溫下受到水或空氣中水蒸氣的作用，能產生可燃氣體并引起燃燒或爆炸的物質
（5）遇酸、受熱、撞擊、摩擦以及遇有機物或硫磺等易燃的無機物，極易引起燃燒或爆炸的強氧化劑
（6）受撞擊、摩擦或與氧化劑、有機物接觸時能引起燃燒或爆炸的物質
（7）在壓力容器內物質本身溫度超過自燃點的生產
乙	（1）不屬于甲類的化學易燃危險固體
（2）閃點≥28~＜60℃的易燃、可燃液體
（3）不屬于甲類的氧化劑
（4）助燃氣體
（5）爆炸下限≥10%的可燃氣體
（6）常溫下與空氣接觸能緩慢氧化、積熱不散引起自燃的危險物品
丙	（1）閃點≥60℃的可燃液體
（2）可燃固體
丁	難燃燒物品
戊	非燃燒物品
3.1.2主要危險分析
1.煤氣發生爐  造氣工段主要制造半水煤氣，其主要成分如下：H2，CO，CO2，N2及極少量的CH4，O2和微量的H2S。H2，CO、CH4極易爆炸。在生產過程中，一旦空氣進入煤氣柜、洗氣塔、煤氣總管，H2，CO和CH4等與空氣混合形成爆炸性混合氣體，遇到明火或獲得發生爆炸的最小能量，即可發生爆炸。氧含量是煤氣生產過程中一個重要的控制指標，要求控制在0.5%(體積比)以下。氧含量的增高，意味著火災、爆炸危險性的增加。
2.尿素合成塔  尿素合成塔在使用過程中產生的主要破壞形式有2種，一是內筒泄漏引起的破壞；二是筒節層板和環焊縫發生應力腐蝕斷裂而引起的破壞。 
（1）內筒的泄漏  尿素合成塔內的尿素溶液（氨基甲酸銨溶液）在反應中對碳鋼有強烈的腐蝕作用，一旦穿過不銹鋼內筒流至碳鋼層板以后腐蝕速度會急劇增加，在較短時間就可以腐蝕擴展到穿透筒壁。
（2）層板和環焊縫的應力腐蝕斷裂  應力腐蝕斷裂的特點是幾乎完全沒有金屬宏觀體積上的塑性變形，這種斷裂會造成壓力容器的災難性事故。因此，能產生應力腐蝕裂紋的壓力容器承受到一定拉應力作用，并不馬上發生應力腐蝕斷裂，而是在經過一段時間以后，往往在沒有預兆的情況下發生突然斷裂。 
上述2種破壞形式中，第二種的預防難度及危害程度顯然大于第一種。 
3.其他部位  
（1）裝置停車后要監督檢查系統中的危險物料的排空置換情況，排出物料是否進行了安全處理，裝置中不準存留毒性物料，特別是裝置停車檢修時更要仔細地的進行處理。
（2）裝置中設置了流散廢液集中收回解毒處理系統，要經常監督檢查該系統的嚴格管理、維護情況，督促正確使用，糾正和制止任意排放有毒物料的違章行為。
（3）檢查進入尿素作業現場的人員，必須穿作業服、膠皮靴，佩戴化學防護眼鏡、過濾式防毒面具或口罩及手套。禁止人體直接接觸氨氣，防止皮膚吸收、呼吸吸入中毒和眼睛受刺激。
（4）定期對尿素提煉工作情況進行監督檢查，當發現壓縮機皮帶、濾網和蒸發箱有損壞或工作不正常時，應督促停車維修，進行清洗，防止產物因未能及時干燥而可能造成產品損失。
（5）廠內的有毒生產設備檢修或搶修，都必須在嚴密的防護措施下進行，設備、管道未經清洗解毒處理達到合格，不準任意拆卸，而且也要禁止無人監護的單人作業。并且廠內所設置的安全防護設施，如可燃氣體檢測報警儀、毒物檢測報警儀、沖洗噴淋設備、解毒搶救器材、溫度檢測報警儀等，應定期進行檢查校驗。定期對消防器材（消火栓、滅火器、火災報警等）進行檢查。
（6）進行密閉操作，加強裝置中的通、排風系統的運行情況檢查和定期維護保養的監督，以減少逸散在廠房空氣中的氨氣對作業人員的危害?？紤]到作業環境對作業人員的重要性，對該系統設備出現的故障，應指令及時進行搶修。
（7）要定期或不定期的檢查或抽查本裝置的一些安全保護性措施與規定的執行情況，如：作業護具及工器具的解毒處理；作業現場禁止飲食；遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙；皮膚有擦傷未經處理不得進入現場作業；下班和飲食前須淋浴洗滌等，糾正和制止違章行為。

4. 耐火等級的確定
4.1 生產區
根據生產區廠房的火災危險類別，依據《建筑設計防火規范》中的表3.2.1廠房的耐火等級、層數和防火分區的最大允許建筑面積，即表5..1。本次設計廠房全為單層廠房，1、2、3、4、5、6、7區的火災危險類別為甲類，選擇耐火等級為一級，廠房面積總共為10450㎡。8區生產車間火災危險類別都為戊類，選擇耐火等級均為為二級，廠房面積為1400m2。
表5.1廠房的耐火等級、層數和防火分區的最大允許建筑面積
生產類別	廠房的耐火等級	最多允許層數	每個防火分區的最大允許面積（m2）
			單層廠房	多層廠房	高層廠房	地下、半地下廠房，廠房的地下室、半地下室
甲
	一級	除生產必須采用多層者外，宜采用單層	4000	3000	-	-
	二級		3000	2000	-	-
乙	一級	不限	5000	4000	2000	-
	二級	6	4000	3000	1500	-
丙
	一級	不限	不限	6000	3000	500
	二級	不限	8000	4000	2000	500
	三級	2	3000	2000	-	-
丁	一、二級	不限	不限	不限	4000	1000
	三級	3	4000	2000	-	-
	四級	1	1000	-	-	-
戊	一、二級	不限	不限	不限	6000	1000
	三級	3	5000	3000	-	-
	四級	1	1500	-	-	-
注：①防火分區間應用防火墻分隔。一、二級耐火等的單層廠房（甲類廠房除外）如面積超過本表規定，設置防火墻有困難時，可用防火水幕帶或防火卷簾加水幕分隔。
②一級耐火等級的多層及二級耐火等級的單層、多層紡織廠房（麻紡廠除外）可按本表的規定增加50%，但上述的廠房原棉開包、清花車間均應設防火墻分隔。
③一、二級耐火等級的單層、多層造紙生產聯合廠房，其防火分區最大允許占地面積可按本表的規定增咖1.5倍。
④甲、乙、丙類廠房裝有自動滅火設備時，防火分區最大允許占地面積可按本表的規定增加一倍；丁戊類廠房裝設自動滅火設備時，其占地面積不限。局部設置時，增加面積可按該局部面積的一倍計算。
⑤一、二級耐火等級的谷物筒倉工作塔，且每層人數不超過2個時，最多允許層數可不受本表限制。
⑥郵政樓的郵件處理中心可按丙類廠房確定。
4.2 儲存區
根據儲存區的火災危險類別以及《建筑設計防火規范》中的表4.2.1庫房的耐火等級、層數和建筑面積，即表5.1。本次設計廠房全為單層廠房，11號庫房的火災危險類別為甲類，選擇耐火等級為一級，廠房面積為225㎡。9號煤庫的火災危險類別都為丙類，選擇耐火等級為二級，面積為2000m2，其他三個的火災危險等級均為戊類，選擇耐火等級為三級，總面積為2100m2，各儲存庫面積如表3.2所列.
表5.2 庫房的耐火等級、層數和占地面積
  儲存物
類別	耐火等級	最多允許層數	最大允許建筑面積（m2）
			單層庫房	多層庫房	高層庫房	庫房地下室、半地下室
			每座庫房	防火墻間	每座庫房	防火墻間	每座庫房	防火墻間	防火墻間
甲	3、4項	一級	1	180	60	-	-	-	-	-
	1、2、5、6項	一、二級	1	750	250	-	-	-	-	-
乙	1、3、4項	一、二級	3	2000	500	900	300	-	-	-
		三級	1	500	250	-	-	-	-	-
	2、5、6項	一、二級	5	2800	700	1500	500	-	-	-
		三級	1	900	300	-	-	-	-	-
丙	1項	一、二級	5	4000	1000	2800	700	-	-	-
		三級	1	1200	400	-	-	-	-	-
	2項	一、二級	不限	6000	1500	4800	1200	4000	1000	300
		三級	3	2100	700	1200	400	-	-	-
丁	一、二級	不限	不限	3000	不限	1500	4800	1200	500
	三級	3	3000	1000	1500	500	-	-	-
	四級	1	2100	700	-	-	-	-	-
戊	一、二級	不限	不限	不限	不限	2000	6000	1500	1000
	三級	3	3000	1000	2100	700	-	-	-
	四級	1	2100	700	-	-	-	-	-
注：①高層庫房、高架倉庫和筒倉的耐火等級不應低于二級；二級耐火等級的筒倉可采用鋼板倉。儲存特殊貴重物品的庫房，其耐火等級宜為一級。
　?、讵毩⒔ㄔ斓南跛徜@庫房、電石庫房、聚乙烯庫房、尿素庫房、配煤庫房以及車站、碼頭、機場內的中轉倉庫，其建筑面積可按本表的規定增加1.00倍，但耐火等級不應低于二級。
　　③裝有自動滅火設備的庫房，其建筑面積可按本表及注②的規定增加1.00倍。
　?、苁蛶靸韧把b油品庫房面積可按現行的國家標準《石油庫設計規范》執行。
　?、菝壕瘞旆阑鸱謪^最大允許建筑面積可為12000m2，但耐火等級不應低于二級。
　?、薇緱l和本規范有關條文中規定的“占地面積”均指建筑面積。 
4.3 生活區
根據《建筑設計防火規范》中的表5.1.1民用建筑的耐火等級、層數、長度和建筑面積，即表5.2民用建筑的耐火等級、層數、長度和建筑面積，對生活區的建筑進行耐火等級的確定。食堂和禮堂耐火等級均為一級，面積分別為1500㎡和3200㎡；辦公樓耐火等級為二級，面積分別為1200㎡；門衛室和技術安全處確定耐火等級均為三級，面積分別為25㎡和400㎡；員工宿舍耐火等級為二級，面積為1600m2。
表5.2民用建筑的耐火等級、層數、長度和建筑面積
耐火等級	最多允許層數	防火分區的最大允許建筑面積（m2）	備   注
一、二級	按本規范第1.0.2條規定	2500	1.體育館、劇院的觀眾廳，展覽建筑的展廳，其防火分區最大允許建筑面積可適當放寬。
2.托兒所、幼兒園的兒童用房和兒童游樂廳等兒童活動場所不應超過3層或設置在四層及四層以上樓層或地下、半地下建筑（室）內。
三級	5層	1200	1.托兒所、幼兒園的兒童用房和兒童游樂廳等兒童活動場所、老年人建筑和醫院、療養院的住院部分不應超過2層或設置在三層及三層以上樓層或地下、半地下建筑（室）內。
2.商店、學校、電影院、劇院、禮堂、食堂、菜市場不應超過2層或設置在三層及三層以上樓層。
四級	2層	600	學校、食堂、菜市場、托兒所、幼兒園、老年人建筑、醫院等不應設置在二層。
注：①重要的公共建筑應采用一、二級耐火等級的建筑。商店、學校、食堂、菜市場如采用一、二級耐火等級的建筑有困難，可采用三級耐火等級的建筑。
　?、诮ㄖ锏拈L度，系指建筑物各分段中線長度的總和。如遇有不規則的平面而有各種不同量法時，應采用較大值。
　?、劢ㄖ仍O置自動滅火系統時，每層最大允許建筑面積可按本表增加一倍。局部設置時，增加面積可按該局部面積一倍計算。
　?、芊阑鸱謪^間應采用防火墻分隔，如有困難時，可采用防火卷簾和水幕分隔。
　?、萃袃核?、幼兒園及兒童游樂廳等兒童活動場所應獨立建造。當必須設置在其他建筑內時，宜設置獨立的出入口。
4.4 附屬設施區
根據《建筑設計防火規范》第3.2.5條，鍋爐房應為一、二級耐火等級的建筑，可確定鍋爐房的耐火等級為二級，面積為450㎡。根據《建筑設計防火規范》第3.2.6條，電力變壓器室、高壓配電裝置室的耐火等級不應低于二級，可確定變電站的耐火等級為一級，面積為225㎡。污水處理站的耐火等級和面積分別為二級和400㎡，休閑娛樂區、停車場因為是露天的，不考慮其耐火等級，面積分別為8000㎡和2000㎡。
綜上所述，該氮肥廠內建筑物的火災危險類別、耐火等級、層數、面積見表5.3化工廠內各個建筑物的火災危險類別、耐火等級、層數、面積。
表5.3 化工廠內各個建筑物的火災危險類別、耐火等級、層數、面積
類別項目	編號	建筑物名稱	火災危險類別	耐火等級	層數	占地面積(m2)
生產區	1	造氣車間	甲類	一級	單層	1050
	2	脫硫車間	甲類	一級	單層	3300
	3	變換車間	甲類	一級	單層	1500
	4	壓縮車間	甲類	一級	單層	750
	5	脫碳車間	甲類	一級	單層	500
	6	銅洗烯庫	甲類	一級	單層	900
	7	合成車間	甲類	一級	單層	1050
	8	尿素提煉車間	戊類	二級	單層	1400
存儲區	9	煤庫	丙類	二級	單層	2000
	10	CO2汽提庫	戊類	三級	單層	300
	11	氫氣儲存室	甲類	一級	單層	225
	12	液氨儲存室	戊類	三級	單層	300
	13	尿素儲存室	戊類	三級	單層	1500
生活區	14	門衛室	-	三級	單層	25
	15	食堂	-	一級	三層	1500
	16	禮堂	-	一級	三層	3200
	17	辦公樓	-	二級	六層	1200
	18	技術安全處	-	三級	單層	400
	19	停車場	-	-	-	2000
	20	休閑娛樂區	-	二級	單層	8000
	21	員工宿舍	-	二級	三層	1600
附屬設施區	22	污水處理站	-	二級	單層	400
	23	鍋爐房	-	二級	單層	450
	24	變、配電站	-	一級	單層	225
	25	消防水池	-	-	-	225

5. 防火間距
5.1 防火間距設計原則
本次設計各建構筑物之間的防火間距的設計主要根據《建筑設計防火規范》廠房防火間距、室外變、配電站與建筑物、堆場、儲罐的防火間距、儲氣罐或罐區與建筑物、儲罐、堆場的防火間距和表民用建筑之間的防火間距的要求作為最低標準進行確定。并且只考慮鄰近建構筑物間的防火間距。
每個分區內各建構筑物之間的防火間距確定以后，要對分區之間的各建構筑物之間的防火間距進行確定。本次設計主要考慮全廠重要性設施與甲類廠房、庫房之間的防火間距要求，根據規范應為35m。其防火間距以下表為標準;
表5.4  工廠廠房防火間距
耐火等級
防火間距
耐火等級	一、二級	三級	四級
一、二級	10	12	14
三級	12	14	16
四級	14	16	18
注：①防火間距應按相鄰建筑物外墻的最近距離計算，如外墻凸出的燃燒構件，則應從其凸出部分外緣算起（以后有關條文均同此規定）。
　　②甲類廠房之間及其與其他廠房之間的防火間距，應按本表增加2m，戊類廠房之間的防火間距，可按本表減小2m。
　　③高層廠房之間及其與其他廠房之間的防火間距，應按本表增加3m。
　?、軆勺鶑S房相鄰較高一面的外墻為防火墻時，其防火間距不限，但甲類廠房之間不應小于4m。
　　⑤兩座一、二級耐火等級廠房，當相鄰較低一面外墻為防火墻且較低一座廠房的屋蓋耐火極限不低于1h時，其防火間距可適當減少，但甲、乙類廠房不應小于6m；丙、丁、戊類廠房不應小于4m。
　?、迌勺?、二級耐火等級廠房，當相鄰較高一面外墻的門窗等開口部位設有防火門窗或防火卷簾和水幕時，其防火間距可適當減少，但甲、乙類廠房不應小于6m；丙、丁、戊類廠房不應小于4m。
⑦兩座丙、丁、戊類廠房相鄰兩面的外墻均為非燃燒體，如無外露的燃燒體屋檐，當每面外墻上的門墻洞口面積之和各不超過該外墻面積的5%，且門窗洞口不正對開設時，其防火間距可按本表減少25%。
　　⑧耐火等級低于四級的原有廠房，其防火間距可按四級確定。
表5.5 民用建筑之間的防火間距

耐火等級

防火間距
 耐火等級	一、二級	三級	四級
一、二級	6.0	7.0	9.0
三級	7.0	8.0	10.0
四級	9.0	10.0	12.0
注：①兩座建筑相鄰較高的一面的外墻為防火墻時，其防火間距不限。
　?、谙噜彽膬勺ㄖ?，較低一座的耐火等級不低于二級、屋頂不設天窗、屋頂承重構件的耐火極限不低于1h，且相鄰的較低一面外墻為防火墻時，其防火間距可適當減少，但不應小于3.5m。
　?、巯噜彽膬勺ㄖ?，較低一座的耐火等級不低于二級，當相鄰較高一面外墻的開口部位設有防火門窗或防火卷簾和水幕時，其防火間距可適當減少，但不應小于3.5m。
　?、軆勺ㄖ噜弮擅娴耐鈮榉侨紵w如無外露的燃燒體屋檐，當每面外墻上的門窗洞口面積之和不超過該外墻面積的5%，且門窗口不正對開設時，其防火間距可按本表減少25%。
　　⑤耐火等級低于四級的原有建筑物，其防火間距可按四級確定。
5.2 防火間距的確定
生產區和存儲區主要考慮廠房和庫房的火災危險類別，該工廠的生產區內有甲類和戊類廠房，存儲區內有甲類和戊類庫房。
根據《石油化工企業設計防火規范》表4.2.12石油化工廠總平面布置的防火間距，生產廠房和庫房甲類—甲類：30m；甲類—丙類：20m；丙類—丙類：10m。（火災危險類別為戊類的廠房防火間距銅丙類相同）。生活區各建構筑物之間的防火間距的確定根據《建筑設計防火規范依據》表5.2.1民用建筑的防火間距及各建構筑物的耐火等級確定。附屬設施區各建構筑物之間的防火間距的設計主要依據《石油化工企業設計防火規范》GB50160—2008表4.1.9石油化工企業總平面布置的防火間距進行確定。鍋爐房、變電站、消防水池都屬于全廠重要性設施，污水處理站與它們之間的防火間距至少應為35m，鍋爐房可以看作丙類設施，它與變電站之間的防火間距應符合丙類設施與全廠重要性設施之間的防火間距。
綜上所述，首先確定各生產廠房、儲存庫房的火災危險類別，生活區、附屬設施區個建構筑物的耐火等級以及長內所有建構筑物的面積及它們之間的防火間距，再綜合考慮總體布置及甲類廠房和庫房與廠區圍墻和廠內主要、次要道路之間的距離，對工廠總平面大致布置見圖5.1。

6. 防爆電氣的設計
6.1 劃分爆炸危險區域
本次設計選擇1號廠房進行爆炸危險區域劃分，根據煤炭的性質，該廠房主要原料為煤炭，生成物主要為H2、CO、H2S等，根據這三種氣體的性質，在生產過程中他們在空氣中可形成爆炸性混合物，依據《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》對生產環境進行爆炸危險分區。依據本規范2.2.3條，該區域存在的釋放源為第二級釋放源。根據規范2.2.5爆炸危險區域的劃分應按釋放源級別和通風條件確定，存在第二級釋放源的區域可劃為2區。H2的原子量為2，相對密度為0.16，根據《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》第2.3.1條相對密度小于或等于0.75的爆炸性氣體規定為輕于空氣的氣體。假設該生產廠房通風良好，因此該廠房的爆炸危險區域劃分應依據本規范第2.3.7條進行劃分。下圖6.1為易燃物質輕于空氣、通風良好的生產裝置區圖。
 
圖6.1易燃物質輕于空氣、通風良好的生產裝置區圖
注釋：放源距地坪的高度超過4.5m時，應根據實踐經驗確定。
6.2 防爆電氣選擇
6.2.1 爆炸性混合物分級、分組
根據《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》GB50058—92附錄三氣體或蒸汽爆炸性混合物分級分組舉例的氣體或蒸氣爆炸性混合物分級分組舉例，由氫氣和一氧化碳的理化性質可知，氫氣屬于ⅡC級T1組，一氧化碳屬于ⅡA級T1組。根據以上分析該廠房爆炸性氣體環境內爆炸性氣體混合物的級別和組別為1區ⅡC級T1組和1區ⅡC級T2組。
6.2.2 防爆電氣選擇
根據《爆炸和火災危險環境電力裝置設計》規范第2.5.3條廠區內主要防爆電氣根據表6.1，表6.2，表6.3要求進行選擇。
表6.1低壓開關和控制器類防爆結構的選型
爆炸危險區域防爆結構電氣設備	0區	1 區	2 區
	本質安全型ia	本質安全型ia，ib	隔爆型
d	正壓型
p	充油型o	增安型e	本質安全型ia，ib	隔爆型d	正壓型p	充油型o	增安型e
刀開關、斷路器	 	 	○	 	 	 	 	○	 	 	 
熔斷器	 	 	△	 	 	 	 	○	 	 	 
控制開關及按鈕	○	○	○	 	○	 	○	○	 	○	 
電抗起動器和起動補償器	 	 	△	△	 	 	○	 	 	 	○
起動用金屬電阻器	 	 	△	 	 	X	 	○	○	 	○
電磁閥用電磁鐵	 	 	○	 	 	X	 	○	 	 	○
電磁摩擦制動器	 	 	△	 	 	X	 	○	 	 	△
操作箱、柱	 	 	○	○	 	 	 	○	○	 	 
控制盤	 	 	△	△	 	 	 	○	○	 	 
配電盤	 	 	△	 	 	 	 	○	 	 	 
   注：①電抗起動器和起動補償器采用增安型時，是指將隔爆結構的起動運轉開關操作部件與增安型防爆結構的電抗線圈或單繞組變壓器組成一體的結構。
      ②電磁摩擦制動器采用隔爆型時，是指將制動片、滾筒等機械部分也裝入隔爆殼體內者。
      ③在2區內電氣設備采用隔爆型時，是指除隔爆型外，也包括主要有火花部分為隔爆結構而其外殼為增安型的混合結構。
表6.2 燈具類防爆結構的選型
爆炸危險區域防爆結構電氣設備	1 區	2 區
	隔爆型d	增安型e	隔爆型d	增安型e
固定式燈	○	X	○	○
移動式燈	△	 	○	 
攜帶式電池燈	○	X	○	 
指示燈類	○	 	○	○
鎮流器	○	△	○	○
表6.3信號、報警裝置等電氣設備防爆結構的選型
爆炸危險區域防爆結構電氣設備	0區	1 區	2 區
	本質安全型ia	本質安全型ia，ib	隔爆型d	正壓型p	增安型e	本質安全型ia，ib	隔爆型d	正壓型p	增安型e
信號、報警裝置	○	○	○	○	X	○	○	○	○
插接裝置	 	 	○	 	 	 	○	 	 
接線箱(盒)	 	 	○	 	△	 	○	 	○
電氣測量表計	 	 	○	○	X	 	○	○	○

7 泄爆方式確定及泄爆面積計算
7.1 泄爆方式
材料作整體面層時，應采取防靜電措施。散發可燃粉塵、纖維的廠房內表面應平整、光滑，并易于清掃。在地溝積聚的有效措施，且與相鄰廠房連通處應采用防火材料密封。有爆炸危險的設備宜避開廠房的梁、柱等主要承重構件布置。
 	7.2 泄爆面積的計算
本次設計選擇1號廠房（即造氣車間）進行泄爆方式的確定，根據《建筑設計防火規范》GB50016—2006第3.6.1條，有爆炸危險的甲、乙類廠房宜獨立設置，并宜采用敞開或半敞開式廠房。其承重結構宜采用鋼筋混凝土或鋼框架、排架結構。
根據《建筑設計防火規范》GB50016—2006表3.6.3，廠房爆炸危險等級與泄壓比值表見表7.1，廠房內爆炸危險物質類別與泄壓比值氫氣應選擇≧0.25。
廠房內爆炸性危險物質的類別與泄壓比值（m2/m3）
廠房內爆炸性危險物質的類別	C值
氨以及糧食、紙、皮革、鉛、鉻、銅等K塵＜10MPa?m?s-1的粉塵	≥0.030
木屑、炭屑、煤粉、銻、錫等10MPa?m?s-1≤K塵≤30MPa?m?s-1的粉塵	≥0.055
丙酮、汽油、甲醇、液化石油氣、甲烷、噴漆間或干燥室以及苯酚樹脂、鋁、鎂、鋯等K塵＞30MPa?m?s-1的粉塵	≥0.110
乙烯	≥0.16
乙炔	≥0.20
氫	≥0.25
注：長徑比為建筑平面幾何外形尺寸中的最長尺寸與其橫截面周長的積和4.0倍的該建筑橫截面積之比。
本次設計C選擇0.3。根據泄爆面積計算公式：
A=10×C×V2/3                                                   （7.1）                
式中：A為泄爆面積（m2）；
C為泄壓比值（m2/m3）；
V為廠房體積（m3）。
根據公式V=35×30×10=10500m3 ，C=0.30m2/m3得：A=1438.51m2
由以上可知，所選擇廠房的泄爆面積為1438.51m2。廠房面積為1050m2，所以選擇百葉窗式泄爆方法。

8 消防滅火器的配備
8.1 滅火器配置場所的火災種類和危險等級
8.1.1 火災種類
滅火器配置場所的火災種類應根據該場所內的物質及其燃燒特性進行分類。本次設計選擇9號庫房（煤庫）進行滅火器的配備。滅火器配置場所的火災種類依照《建筑滅火器配置設計規范》GB50140-2005第3.1.2條劃分為以下五類：
1、A類火災：固體物質火災。
2、B類火災：液體火災或可熔化固體物質火災。
3、C類火災：氣體火災。
4、D類火災：金屬火災。
5、E類火災（帶電火災）：物體帶電燃燒的火災。
煤為是一種由碳、氫、氧、氮等元素組成的黑色固體礦物。煤也是獲得有機化合物的源泉，通過煤焦油的分餾可以獲得各種芳香烴；通過煤的直接或間接液化，可以獲得燃料油及多種化工原料。依照以上分類可知，所選場所的火災種類可劃分為A類火災。
8.1.2 危險等級
工業建筑滅火器配置場所的危險等級，應根據其生產、使用、儲存物品的火災危險性，可燃物數量，火災蔓延速度，撲救難易程度等因素，并依照《建筑滅火器配置設計規范》GB50140-2005第3.2.1條劃分為以下三級：
1、嚴重危險級：火災危險性大，可燃物多，起火后蔓延迅速，撲救困難，容易造成重大財產損失的場所；
2、中危險級：火災危險性較大，可燃物較多，起火后蔓延較迅速，撲救較難的場所；
3、輕危險級：火災危險性較小，可燃物較少，起火后蔓延較緩慢，撲救較易的場所。
煤庫屬于丙類可燃固體庫,可以確定其危險等級為中危險級。
8.2 滅火器的選擇
依照《建筑滅火器配置設計規范》GB50140-2005第4.2.2條，
A 類火災場所應選擇水型滅火器、磷酸銨鹽干粉滅火器、泡沫滅火器或鹵代烷滅火器。針對所選廠房的具體情況，選擇水型滅火器。
8.3 滅火器的設置
8.3.1 滅火器的最大保護距離
依照《建筑滅火器配置設計規范》GB50140-2005第5.2.1條和第5.2.2條，設置在A類火災場所的滅火器，其最大保護距離應符合表8.1的規定。
表8.1A類火災場所的滅火器最大保護距離(m)

危險等級
滅火器形式	手提式滅火器	推車式滅火器
嚴重危險級             	15	30
中危險級	20	40
輕危險級	25	50
據上表可知，所選場所的滅火器若選擇手提式的，則最大保護距離為20米；若選擇推車式的則最大保護距離為40米。
8.4 滅火器的配置
8.4.1 一般規定
依照《建筑滅火器配置設計規范》GB50140-2005第6.1條之一般規定：
（1）一個計算單元內配置的滅火器數量不得少于2具。
（2）每個設置點的滅火器數量不宜多于5具。
（3）共部位建筑面積超過100m2時，應配置1具1A的手提式滅火器；每增加100m2時，增配1具1A的手提式滅火器。
8.4.2 滅火器的最低配置基準
依照《建筑滅火器配置設計規范》GB50140-2005第6.2.2條，A類火災場所滅火器的最低配置基準應符合表8.2的規定。
表8.2A類火災場所滅火器的最低配置基準
危險等級	嚴重危險級	中危險級	輕危險級
單具滅火器最小配置滅火級別	3A	2A	1A
單位滅火級別最大保護面積 (m2/B)	50	75	100
8.5 滅火器配置設計計算
8.5.1 計算單元
依照《建筑滅火器配置設計規范》GB50140-2005第7.2.1條，滅火器配置設計的計算單元劃分規定：當一個樓層或一個水平防火分區內各場所的危險等級和火災種類相同時，可將其作為一個計算單元。
由于本次所選擇的廠房是單層廠房，且該場所僅儲存煤一種物質，其危險等級和火災種類都是單一的，所以可將該存儲車間作為一個計算單元。
8.5.2 配置設計計算
計算單元的最小需配滅火級別應按下式計算：
			      S
	Q  =  K ——                              （8.1）
	           U
式中：Q ——計算單元的最小需配滅火級別（A或B）； 
      S ——計算單元的保護面積（m2）；
  U ——A類或B類火災場所單位滅火級別最大保護面積（m2/A或 m2/B）；
  K ——修正系數，修正系數應依照《建筑滅火器配置設計規范》GB50140-2005第7.3.2條，按（8.3）的規定取值。
表8.3修正系數
計算單元	K
未設室內消火栓系統和滅火系統	1.0
設有室內消火栓系統	0.9
設有滅火系統	0.7
設有室內消火栓系統和滅火系統	0.5
可燃物露天堆場
甲、乙、丙類液體儲罐區
可燃氣體儲罐區	0.3
將具體數值代入公式有：
    Q=0.3×2000÷75=8A（A類嚴重危險等級單位滅火級別最大保護面積為75m2/A）。計算單元中每個滅火器設置點的最小需配滅火級別應按下式計算：                                                   （式8-2）
式中：Qe ——計算單元中每個滅火器設置點的最小需配滅火級別（A或 B） ；
       N  ——計算單元中的滅火器設置點數（個）
 
（根據所選場所的長寬以及A類火災場所滅火器的最大保護距離，可以在該場所內設置3個滅火器點。）
由于每個滅火器設置點的最小需配滅火等級為1A，而A類火災場所單具滅火器最小配置滅火級別（嚴重危險級）為2A，所以在9號倉庫車間可以選擇水滅火器MS/Q3型號手提式滅火器，每個設置點設置一具滅火器，共計三個滅火點。設置點圖8.4所示，滅火器級別選擇如表8.5,表8.6所示。

圖8.4
表8.5手提式滅火器類型、規格和滅火級別
滅火器類型	滅火劑充裝量（規格）	滅火器類型規格代碼                     （型號）	滅火級別
	L	kg		A類	B類
水型	3	-	MS/Q3	1A	-
			MS/T3		55B
	6	-	MS/Q6	1A	-
			MS/T6		55B
	9	-	MS/Q9	2A	-
			MS/T9		89B
泡沫	3	-	MP3、MP/AR3	1A	55B
	4	-	MP4、MP/AR4	1A	55B
	6	-	MP6、MP/AR6	1A	55B
	9	-	MP9、MP/AR9	2A	89B
干粉(碳酸氫鈉)	-	1	MF1	-	21B
	-	2	MF2	-	21B
	-	3	MF3	-	34B
	-	4	MF4	-	55B
	-	5	MF5	-	89B
	-	6	MF6	-	89B
	-	8	MF8	-	144B
	-	10	MF10	-	144B
干粉（磷酸銨鹽）	-	1	MF/ABC1	1A	21B
	-	2	MF/ABC2	1A	21B
	-	3	MF/ABC3	2A	34B
	-	4	MF/ABC4	2A	55B
	-	5	MF/ABC5	3A	89B
	-	6	MF/ABC6	3A	89B
	-	8	MF/ABC8	4A	144B
	-	10	MF/ABC10	6A	144B

表8.6推車式滅火器類型、規格和滅火級別
滅火器類型	滅火劑充裝量（規格）	滅火器類型規格代碼（型號）	滅火級別
	L	kg		A類	B類
水型	20		MST20	4A	-
	45		MST40	4A	-
	60		MST60	4A	-
	125		MST125	6A	-
泡沫	20		MPT20、MPT/AR20	4A	113B
	45		MPT40、MPT/AR40	4A	144B
	60		MPT60、MPT/AR60	4A	233B
	125		MPT125、MPT/AR125	6A	297B
干粉（碳酸氫鈉）	-	20	MFT20	-	183B
	-	50	MFT50	-	297B
	-	100	MFT100	-	297B
	-	125	MFT125	-	297B
干粉（碳酸銨鹽）	-	20	MFT/ABC20	6A	183B
	-	50	MFT/ABC50	8A	297B
	-	100	MFT/ABC100	10A	297B
	-	125	MFT/ABC125	10A	297B
鹵代烷（1211）	-	10	MYT10	-	70B
	-	20	MYT20	-	144B
	-	30	MYT30	-	183B
	-	50	MYT50	-	297B
二氧化碳	-	10	MTT10	-	55B
	-	20	MTT20	-	70B
	-	30	MTT30	-	113B
	--	50	MTT50	-	183B
9. 總結
本次課程設計是對氮肥廠進行防火防爆設計，首先選擇合適的廠址，既能滿足化工生產的各方面需求，又能不對周圍環境造成不良影響。然后了解尿素的生產工藝流程，及生產過程中可能遇到的火災爆炸危險，通過查閱《建筑設計防火規范》GB50016-2006、《石油化工企業設計防火規范》GB50160-92、《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》GB50058-92、《火災與爆炸災害安全工程學》等資料，對化工廠進行區域劃分，確定各個區域內建、構筑物的功能，火災危險類別，耐火等級，建、構筑物面積以及它們之間的防火間距，對工廠進行總平面布置，最后選擇火災爆炸危險性較大的廠房進行爆炸危險區域劃分，防爆電氣設備選型，并確定廠房的泄爆方式和消防滅火器的配置。設計過程中充分考慮對火災爆炸事故的預防。
本次設計的重點是廠區總平面布置，難點是廠區內各建構筑物之間防火間距的確定。設計過程中，既要保證各建構筑物之間的防火間距滿足規范要求的最低標準，又要考慮廠區的整體布局。因此需要綜合多方面要求進行設計。
這次為期兩周的課程設計使我學會了如何去做一份合理的防火防爆設計，讓我認識到理論與實踐之間的聯系與不同之處，同時我也深深地意識到防火防爆設計對于化工廠安全生產的重要性。我要衷心感謝老師，多虧有了老師先期的幫助和指導，我才能順利地完成這次對某氮肥廠的防火防爆設計，同時還要感謝學長，他們不厭其煩的幫助，為我的設計任務節省了不少時間。
通過此次課程設計，我學到了很多。首先，對化工廠整體布局有了大致的了解，明確了化工廠的生產區域、存儲區域的設計標準以及化工廠所需求哪些主要的附屬設施。其次，明確了如何確定廠房和設備的火災危險類別以及通過火災危險類別進一步確定建構筑物的耐火等級、面積及它們之間的防火間距。最后，經過這次課程設計自己也更進一步認識到石油化工企業防火防爆設計的重要性，只有在設計時廠區的各項設計都符合標準要求，并力爭做到各生產設備本質安全化，才能從根本上預防火災爆炸事故的發生，保證企業的經濟效益得到提升以及廠內和鄰近企業員工和周邊居民的生命財產安全得到保障，從而確保社會穩定、和諧。另外，通過對廠區總平面圖的繪制，自己也了解了許多有關制圖方面的標準要求。
附：總平面布置圖

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