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淺談煤化工火災消防存在的問題和應對策略

文檔作者：黃習兵文檔來源：中石化寧波工程有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月12日
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2014年4月第37卷第2期囊象舷Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryApr．2014V01．37 No．2淺談煤化工火災消防存在的問題和應對策略黃習兵(中石化寧波工程有限公司，浙江寧波315103)摘要：分析煤化工的消防特點、目前使用的標準及消防設計，認為目前使用的標準不夠明確，消防設計沒有針對煤化工的特點，根據(jù)煤化工特點和目前消防設計的不足．提出了針對煤化工消防設計的建議策略。關鍵詞：煤化工煤氣化火災消防目前煤化工行業(yè)主流的煤氣化技術為氣流床氣化技術，典型代表如殼牌粉煤氣化、GE、華理的水煤漿氣化等。在生產(chǎn)特定產(chǎn)品時可能會采用碎煤加壓氣化．如生產(chǎn)天然氣時．采用BGL氣化技術等。該文著重于氣流床氣化的消防設計．由于氣流床氣化裝置在生產(chǎn)過程中使用的原料、燃料、輔助材料及產(chǎn)生的中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品均具有不同程度燃爆危險性．因此在生產(chǎn)中如何預防和避免火災事故的發(fā)生．是裝置長周期運轉的保障。1氣流床氣化裝置特點1．1物料特性氣流床氣化裝置在生產(chǎn)過程中主要危險物料有：煤粉／水煤漿、氫氣、一氧化碳、硫化氫、天然氣等．其爆炸危險性如表l所示。表1主要爆炸危險性物料特性[1-2物料名稱爆炸危險類別爆炸極限．閃點／自燃點／火災危險組別 類別 ％ oC ℃ 類別1．2裝置布置特點煤氣化裝置處理物料為固體．在設備布置上要求盡量緊湊，且滿足一定的位置要求；另外，煤氣化裝置工藝復雜，設備種類、數(shù)量較多，設備的體積較大。以上這些原因導致氣化框架上設備與管道密集、框架高、占地面積大。氣流床氣化框架高度相對較高．一般水煤漿氣化框架高度在55 m左右．粉煤氣化由于加壓輸送要求，框架高度一般在82～100 m。同時．單個框架的占地面積在2 000m2以上。1．3裝置發(fā)展趨勢煤化工現(xiàn)在朝著大型化發(fā)展．如大型SNG、煤制烯烴、煤制油等項目，動輒數(shù)臺氣化爐，為節(jié)省占地和投資．一般采用聯(lián)合框架。同時為滿足如此大規(guī)模氣化需求．需要配套設置大型筒倉或圓形料場來進行煤的儲存。這些大規(guī)模氣化框架和原煤儲運設施，無疑使消防難度增大。2 目前氣化裝置消防的通常做法2．1框架采用防火設計通常煤氣化框架廠房按1級耐火等級1級設防．承重鋼構除銹后(除銹等級St3)刷戶外型防火涂料．防火涂層厚度根據(jù)其構件的耐火極限確定。2．2安全疏散設備煤氣化框架一般設有3個以上疏散樓梯。同時設置1部防爆電梯．可直達氣化框架頂部樓面。2．3消防系統(tǒng)設計目前煤氣化裝置一般采用如下消防措施：1 1煤氣化框架四周布置有室外消火栓和消防收稿日期：2013—12—10；收到修改稿日期：2014—03—06。作者簡介：黃習兵，男，1980年出生，工程師，注冊化丁工程師，碩士．2006年天津大學化學工程專業(yè)畢業(yè)．在中石化寧波工程有限公司從事化工設計工作。聯(lián)系電話：0574—87974813，E—mail：huangxb．snec@sinopec．com。萬方數(shù)據(jù)第2期 黃習兵．淺談煤化工火災消防存在的問題和應對策略 85水炮．室外消防水系統(tǒng)為穩(wěn)高壓系統(tǒng)，設計壓力為0．8。1．2MPa。室外消火栓采用SSl50／80—1．6室外加長防凍型．室外消防水炮采用PS40室外防凍型．配備快速開關白泄式炮座。2)煤氣化框架平臺內設置半固定式消防豎管及室內消火栓系統(tǒng)，系統(tǒng)分為高區(qū)和低區(qū)．50．0m及以上平面為高區(qū)，其余部分為低區(qū)。低區(qū)消防給水直接引自室外穩(wěn)高壓消防水系統(tǒng)．高區(qū)消防水系統(tǒng)由室外穩(wěn)高壓消防水系統(tǒng)和增壓水泵聯(lián)合供水。3)每層樓面均設有可燃氣體探測器、自動報警、手提式滅火器、電視安全監(jiān)視系統(tǒng)、手動報警按鈕和消火栓啟動按鈕等．在框架的電梯前室設置感煙探測器和消防聯(lián)動設施。4)框架混凝土樓面采用防火花混凝土地面，鋼結構及設備均需按防火規(guī)范要求設計防火涂料．其耐火極限應符合現(xiàn)行國家標準《建筑設計防火規(guī)范》的有關規(guī)定。5)設備和管道的保溫層均采用非燃燒型材料。6)設備和管道根據(jù)其內部物料的火災危險性和操作條件，設置相應的檢測儀表、報警訊號、自動聯(lián)鎖保護系統(tǒng)或緊急停車等措施。7)對于可燃氣體設備．緊急情況下可通過安全泄壓閥或調節(jié)閥將設備內的可燃氣體排入火炬系統(tǒng)．同時通過DCS自動控制系統(tǒng)．停止向設備內輸送可燃介質．改向設備內輸入蒸汽或氮氣．以起到迅速滅火及降溫的作用。8)筒倉和圓形料場一般采用惰化、監(jiān)控、噴淋相結合的手段來預防火災發(fā)生。惰化系統(tǒng)即在筒倉適當位置設置惰性氣體(如N：)管，從不同角度充人，惰化筒倉環(huán)境；監(jiān)測系統(tǒng)即合理設置安全檢測系統(tǒng)(溫度、CO、粉塵等檢測)，及時掌握筒倉信息和發(fā)現(xiàn)危險：噴淋裝置即在倉頂面或底面設置噴淋水裝置，以起到抑塵和消防作用。除此之外．在筒倉和圓形料場外設置室外消火栓和消防水炮。3目前消防措施的不足之處3．1消防設計依據(jù)的標準規(guī)范不明確雖然已有規(guī)范對20世紀80年代以前常用氣化工藝作了明確規(guī)定．但是對Lurgi爐以及其他新型煤氣化工藝(如氣流床氣化工藝)的裝置分類仍是空白．目前只能參照《建筑設計防火設計規(guī)范》進行分類。但在執(zhí)行《建筑設計防火設計規(guī)范》時，其分類依據(jù)均為純物質的特性，而煤氣化裝置中主要產(chǎn)品為合成氣(氫氣、一氧化碳等多種物質混合物)，而天然氣僅為輔助物料，既非原料也非產(chǎn)品．因此，沒有直接依據(jù)來進行裝置分類。有一種觀點認為．可以參照《壓力管道規(guī)范工業(yè)管道》實施指南中提供的混合物毒性或可燃性計算方法來計算合成氣的特性．以確定氣化裝置的分類。但對于混合物的特性是否按此執(zhí)行．《壓力管道規(guī)范工業(yè)管道總則》第4．4條又給業(yè)主和設計者一定的靈活性(原條文為：“當輸送毒性或可燃性不同的混合介質時．應按其危害程度及其含量，由業(yè)主或設計者確定壓力管道等級”引)。綜上原因，在進行氣化裝置分類時．容易因人而異。同時．也沒有一個包含煤化工裝置的消防設計規(guī)范．在實際中只能分裝置來參照其他行業(yè)的標準規(guī)范。煤儲運系統(tǒng)現(xiàn)行設計時，參照《火力發(fā)電廠與變電站設計防火規(guī)范》，而煤氣化裝置目前參照《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》進行消防設計。但煤氣化裝置嚴格上講不屬于石油化工．與石油化工裝置存在一定的區(qū)別．因此．在套用該規(guī)范時。容易出現(xiàn)設計針對性不強、不適用等情況。3．2高層建筑消防存在隱患如前文所述．新型氣化技術的框架均在50m以上．而高層框架建筑的消防給水一般都是由廠區(qū)穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)供應．需要穩(wěn)高壓消防水系統(tǒng)的設計壓力在1．0MPa以上．在設計時一般采用分區(qū)供水方案．導致在沒有高位水箱的情況下很難保證滅火要求。室外消防水炮基本無法保護高層建筑．當氣化高層平面發(fā)生火災時．只能依賴消防豎管和室內消火栓．需要消防人員到達著火平面進行滅火作業(yè)．不僅救援到達時間長．且消防人員的作業(yè)環(huán)境很危險。3．3 消防設計沒有針對氣化裝置特點煤氣化裝置不存在可燃液體．除備煤和加壓輸送系統(tǒng)存在固體煤粉可發(fā)生持續(xù)性火災外．其他區(qū)域只存在可燃氣體．而不存在燃燒源。即除備煤和加壓輸送系統(tǒng)外．其他區(qū)域存在爆炸危險性．而不會發(fā)生持續(xù)性火災。目前煤氣化裝置的消防設計都為套用《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》，并沒有針對煤氣化裝置特點進行設計．針對全氣化裝置進行消防．雖面面俱到，但難保重點。萬方數(shù)據(jù)Z么磁 2014年第37卷4建議的應對策略4．1建立健全標準規(guī)范如前文所述，由于目前沒有針對煤化工裝置的防火規(guī)范．在進行煤化工裝置消防設計時只能參照、套用其他標準．因而煤化工消防設計因人而異。不同項目有不同的做法。在消防實施驗收時．亦無可依據(jù)的標準規(guī)范．驗收標準因驗收人員的經(jīng)驗和觀點，對消防設計有不同的驗收標準。由于標準規(guī)范的不明確，可能導致煤化工裝置消防存在隱患。4．2應針對煤氣化裝置特點進行消防設計1)針對煤氣化框架高的特點．在消防設計時應設置高位水箱．以確保穩(wěn)高壓消防水的可靠性。2)由于煤氣化裝置內沒有可燃液體，不需要接泡沫滅火劑．因此可采用固定式消防豎管．以省去連接水管的時間。3)粉煤氣化裝置內的主要持續(xù)可燃源為固體煤．火災面積不會蔓延．因此應重點防護可能發(fā)生火災的設備。對全裝置進行消防設計，反而導致對需要重點防護的對象防護不夠。另外，應對重點的防護對象采取特殊消防措施．而不必依賴于消防水系統(tǒng)．從而減少消防水系統(tǒng)設計難度，使消防水系統(tǒng)為其他區(qū)域更好的服務。煤氣化裝置中可能發(fā)生持續(xù)性火災的設備如表2所示。表2可能發(fā)生持續(xù)性火災的設備一欄從表2可以看出．僅有磨煤機和煤漿槽布置在地面．可依賴于消防炮對其進行滅火作業(yè)。其他設備均超出24m，且位置較隱蔽。一旦發(fā)生火災。地面消火栓、消防水炮均不能完全保護，只能依靠消防豎管和室內消防系統(tǒng)對其進行滅火作業(yè)．消防人員需在著火平面進行消防作業(yè)．危險性較大。根據(jù)《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》第7，3．23條規(guī)定：“工藝裝置內固定水炮不能有效保護的特殊危險設備及場所，宜采用水噴淋、水噴霧系統(tǒng)”[4]。因此對于這些布置在較高位置的設備可配置水噴淋系統(tǒng)或智能消防水炮系統(tǒng)。由于這些設備周圍管道較為密集．框架空間緊張，水噴淋系統(tǒng)和智能消防水炮系統(tǒng)安裝難度較大。即使安裝上，由于周圍其他設備、管道的影響，其作用也將大為減弱。另外．在火災撲滅后．設備管道內潮濕的煤粉也難以清理，也加大了這些煤粉的再次利用難度。另一種可借鑒的消防系統(tǒng)為二氧化碳滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)有較為成熟的設計規(guī)范《二氧化碳滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》。使用該系統(tǒng)的優(yōu)點：首先，上述煤氣化裝置的設備均配有惰性氣體(二氧化碳／氮氣)保護系統(tǒng)．增加設置二氧化碳滅火系統(tǒng)難度較小，投資也相應較低，容易實施；其次，滅火后，對生產(chǎn)設備及物料基本沒有影響．便于設備清理維護，物料也可再次利用。缺點：大流量的二氧化碳被噴放到保護區(qū)域．容易引起煤粉的強烈擾動．增強煤粉與空氣中氧氣的接觸．加速煤粉的氧化，容易使悶燃的煤粉產(chǎn)生明火或爆炸。因此．使用該系統(tǒng)的關鍵是如何避免噴進的二氧化碳氣體對粉煤擾動問題．4)無火災危險的區(qū)域可不設置消防系統(tǒng)。粉煤氣化裝置內，除上述備煤、加壓輸送單元外，其他單元均沒有可持續(xù)燃燒的物料．僅存在可燃氣體泄漏、集聚導致爆炸的可能性．自身無火災風險。另外．備煤、加壓輸送單元可燃物料為固體粉煤．不具備蔓延性．因此其他單元也基本無外部火災。這些單元發(fā)生火災的唯一可能是備煤、加壓輸送單元長時間燃燒．導致設備和框架本身起火，由于設備和框架均采用耐火材料。而備煤、加壓輸送單元火災在無外部救援的情況也難以維持燃燒2h以上的時間．因此這種情況基本不可能發(fā)生。水煤漿氣化裝置中由于水煤漿可看作液體可燃物．但其儲存的設備在地面．火焰蔓延只會發(fā)生在地面．利用地面消火栓和水炮即可完成滅火作業(yè)．設備和框架均具有一定時間的耐火性能．因此難以對整個裝置造成較大毀壞。另需說明的是，目前沒有標準對水煤漿的火災危險性作出說明，主要原因是其性質受煤質影響較大，不同煤質制成的水煤漿在燃爆性方面會有很大差異。因此水煤漿的消防只能依據(jù)經(jīng)驗做法。綜上所述．在煤氣化框架上除備煤、加壓輸送單元外．其他區(qū)域可不設置消防豎管和室內消防萬方數(shù)據(jù)第2期 黃習兵．淺談煤化工火災消防存在的問題和應對策略系統(tǒng)．但應保留可燃氣體檢測系統(tǒng)和地面消防系統(tǒng)。5結束語從目前煤氣化運行情況來看．雖然發(fā)生過爆炸事故，但未曾有火災事故的報道。但這不能說明煤氣化火災風險小，也不能說明現(xiàn)在運行的煤氣化裝置不存在火災隱患．更不能反映現(xiàn)行的消防設計是否滿足煤氣化裝置的消防需求。從煤氣化的特點分析來看．其與石油化工存在明顯的不同．消防要求也不盡相同，完全套用《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》不太合適，容易導致消防實施大面積盲目設置．但又不能完全滿足煤氣化的消防要求。其他氣化技術，不論是固定床、流化床．還是其他氣化技術．在消防需求上要低于氣流床氣化。原因在于其框架高度低于氣流床氣化．并且使用的原料為碎煤，火災危險性遠低于粉煤。同時，其火災危險區(qū)域與氣流床氣化一致．均為備煤加壓輸送系統(tǒng)．防護重點也是煤的存儲設備。其他單元雖然在物料組成上存在差別．但對消防的要求基本相同。針對煤化工特點及一些有成效的經(jīng)驗．有關部門應盡快編制出臺煤化工消防設計標準規(guī)范，以規(guī)范消防設施的設計、驗收。減小煤化工消防設計、驗收的難度。同時避免消防安全隱患，促進煤化工行業(yè)健康發(fā)展。參考文獻[1]GB 50058--1992．爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范[S]．北京：中華人民共和國化工部，1992．[2 3 中國石油化工集團公司．GB 50493--2009．石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規(guī)范Es]．北京：中國計劃出版社．2009．[3]應道宴．GB／T 20801．1—2008．壓力管道規(guī)范：工業(yè)管道：第1部分：總則Es]．北京：新華社，2008．[4] 中國石油化工集團公司．GB 50160--2008．石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范fSl．北京：中國計劃出版社，2008．A BRmF ANALYSIS 0F EXISTDiG PROBLEMS AND CoPD呵GSTRATEG皿S ON CoAL CHEMICAL PLANT FIRE PROTECTIONHuang Xibing(SINOPEC Ningbo Engineering Co．，Ltd．，M，渺o 315103)Abstract：The coal chemical characteristics，current standards and design of fire protection were ana—lyzed．The conclusion shows that there are no specific standards for most coal chemical plants and current de—sign does not focus on the features of coal chemical industry．Based on this analysis，some suggestions wereproposed．Key words：coal chemical industry；gasification；fire；fire protection中煤能源建設圖克大化肥項目二期工程中煤能源股份有限公司2014年3月18日發(fā)布公告．為進一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局和產(chǎn)品結構，推進優(yōu)質煤炭資源的獲取，發(fā)揮圖克工業(yè)項目區(qū)集約化優(yōu)勢，提高煤化工項目整體效益，擬以全資子公司中煤鄂爾多斯能源化工有限公司作為主體，在鄂爾多斯實施建設圖克氣化島及相關工程項目。投資額約177．5億元。該項目是公司為完善鄂爾多斯圖克工業(yè)項目區(qū)大化肥項目的二期工程．并為蒙大新能源50萬噸工程塑料項目甲醇原料合成提供合成氣．在內蒙古鄂爾多斯市烏審旗圖克工業(yè)項目區(qū)規(guī)劃建設的大型煤化工項目。項目規(guī)劃建設年產(chǎn)凈化合成氣61億立方米、100萬噸合成氨、175萬噸尿素等生產(chǎn)裝置，以及配套建設相關自備熱電、輸氣等工程。主要建設包括空分、煤氣化、變換、低溫甲醇洗、氨合成、尿素合成及造粒、硫回收、熱電站等生產(chǎn)裝置。該項目將分期實施，先行建設年產(chǎn)41億立方米甲醇合成氣及配套工程。工程建設期為36個月。后續(xù)根據(jù)市場情況再適時啟動年產(chǎn)20億立方米合成氣(氫氣)、100萬噸合成氨、175萬噸尿素等工程． 汪家銘

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