摘要：根據甲醇的物化性質(zhì)及儲存過(guò)程特點(diǎn)，對甲醇罐區潛在的火災爆炸危險性進(jìn)行分析，提出設計中應采取的防火防爆措施以及設計審核時(shí)需著(zhù)重檢查的項目和內容。

　　關(guān)鍵詞：甲醇罐區 危險性 防火防爆 設計1概述：甲醇（CH3.OH）是重要的基本有機化工原料，具有劇毒、易燃燒性，其蒸氣與空氣在一定范圍內可形成爆炸性混合物。同時(shí)也是一種清潔、高效的液體燃料，在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位。由于甲醇的易燃性及其蒸氣與空氣在一定濃度區間內混合物的爆炸性，因此，如何安全、有效地儲存和使用是非常重要的。

　　2.火災、爆炸危險性：由于甲醇的物理化學(xué)性質(zhì)及儲存的條件和周?chē)�環(huán)境等因素所致，甲醇儲存的火災、爆炸危險性主要體現在以下幾個(gè)方面。

　　2.1揮發(fā)性：甲醇在常態(tài)下為液體，沸點(diǎn)64.5℃，2.0℃時(shí)的飽和蒸氣壓為12……8kPa（96mmHg），溫度愈高，蒸氣壓愈高，揮發(fā)性越強。以地面固定頂罐儲存甲醇為例，夏季晝夜溫差按10℃考慮，則1臺裝料系數為85%的5000m3.儲罐揮發(fā)損失達77.2.kg/d.由此可見(jiàn)，甲醇的揮發(fā)性較強，儲罐的“小呼吸”損失十分明顯。

　　2.2.流動(dòng)/擴散性：甲醇的粘度0.5945mPa.s（2.0℃），并隨溫度升高而降低，有較強的流動(dòng)性。同時(shí)由于甲醇蒸氣的密度比空氣密度略大（～10%），有風(fēng)時(shí)會(huì )隨風(fēng)飄散，即使無(wú)風(fēng)時(shí)，也能沿著(zhù)地面向外擴散，并易積聚在地勢低洼地帶。因此，在甲醇儲存過(guò)程中，如發(fā)生溢流、泄漏等現象，物料就會(huì )很快向四周擴散，特別是甲醇儲罐一旦破裂，又突遇明火，就可能導致火災。

　　2.3.高易燃性：甲醇的閃點(diǎn)11.1℃（閉杯），根據美國防火協(xié)會(huì )ANSI/NFPA3.0、中國國家標準《石油化工企業(yè)設計防火規范》（GB50160-92.）、《危險貨物品名表》（GB12.2.68-90），甲醇屬中閃點(diǎn)（-18～2.3.℃）、甲類(lèi)火災危險性可燃液體�？扇家后w的閃點(diǎn)越低，越易燃燒，火災危險性就越大。由于可燃液體的燃燒是通過(guò)其揮發(fā)的蒸氣與空氣形成可燃性混合物，在一定的濃度范圍內遇火源而發(fā)生的，因而液體的燃燒是其蒸氣與空氣中的氧進(jìn)行的劇烈和快速的反應。所謂液體易燃，實(shí)質(zhì)上就是指其蒸氣極易被引燃。甲醇的沸點(diǎn)為645℃，自燃點(diǎn)為473.℃（空氣中）、461℃（氧氣中），開(kāi)杯試驗閃點(diǎn)為16℃。應當指出，罐區中常見(jiàn)的潛在點(diǎn)火源，如機械火星、煙囪飛火、電器火花和汽車(chē)排氣管火星等的溫度及能量都大大超過(guò)甲醇的最小引燃能量。

　　2.4蒸氣的易爆性：由于甲醇具有較強的揮發(fā)性，在甲醇罐區通常都存在一定量的甲醇蒸氣。當罐區內甲醇蒸氣與空氣混合達到甲醇的爆炸濃度范圍6.7%～3.6%時(shí)，遇火源就會(huì )發(fā)生爆炸。此外，由于甲醇的引爆能量小，罐區內絕大多數的潛在引爆源，如明火、電器設備點(diǎn)火源、靜電火花放電、雷電和金屬撞擊火花等，具有的能量一般都大于該值，因此決定了甲醇蒸氣的易爆性。

　　2.5熱膨脹性：甲醇和其它大多數液體一樣，具有受熱膨脹性。若儲罐內甲醇裝料過(guò)滿(mǎn)，當體系受熱，甲醇的體積增加，密度變�。ㄈ�2.0℃時(shí)0.7915g/ml，3.0℃時(shí)0.782.0g/ml）的同時(shí)會(huì )使蒸氣壓升高，當超過(guò)容器的承受能力時(shí)（對密閉容器而言），儲罐就易破裂。如氣溫驟變，儲罐呼吸閥由于某種原因來(lái)不及開(kāi)啟或開(kāi)啟不夠，就易造成儲罐破壞或被吸癟。對于沒(méi)有泄壓裝置的罐區地上管道，物料輸送后不及時(shí)部分放空，當溫度升高時(shí)，也可能發(fā)生脹裂事故。另外，在火災現場(chǎng)附近的儲罐受到熱輻射的高溫作用，如不及時(shí)冷卻，也可能因膨脹破裂，增大火災的危險性。

　　2.6聚積靜電荷性：靜電產(chǎn)生和聚積與物質(zhì)的導電性能相關(guān)。一般而言[2.]，介電常數小于10（特別是小于3.）、電阻率大于106Ω？cm的液體具有較大的帶電能力。而甲醇的介電常數為3.2……62.，電阻率為5.8×106Ω？cm，說(shuō)明有一定的帶電能力。因此，甲醇在管輸和灌裝過(guò)程中能產(chǎn)生靜電，當靜電荷聚積到一定程度則會(huì )放電，故有著(zhù)火或爆炸的危險。

　　3.防火防爆設計：由于甲醇的物化性質(zhì)以及儲存過(guò)程中潛在的火災爆炸危險性，甲醇罐區的防火防爆設計必須既要注意預防火災和爆炸的發(fā)生，也要盡量減少火災和爆炸造成的損失。為此，一般應遵循或充分考慮下述要求。

　　3.1選址和布置：甲醇罐區的廠(chǎng)址選擇與布置應符合ANSI/NFPA3.0、《石油化工企業(yè)設計防火規范》所規定的防火要求。其中的要點(diǎn)包括：

　　3.11罐區與周?chē)�設施的安全距離：罐區與周?chē)�設施的安全距離的確定依據是考慮到罐區防火因素，以及物料揮發(fā)對周?chē)�環(huán)境的影響，同時(shí)還考慮到周?chē)�設施的重要程度，如人員或車(chē)輛出入頻繁的公眾設施。此外，甲醇罐區應設在有明火或飛火設施的側方向。

　　3.12罐區建（構）筑物之間的防火間距：建（構）筑物之間的防火間距，主要是根據各建（構）筑物的耐火等級、有無(wú)可燃蒸氣散發(fā)和有無(wú)明火而定。據有關(guān)調查[2.]，爆炸危險場(chǎng)所的影響一般是15m范圍以?xún)�；火災的影響距離約10m.像甲醇這樣的甲類(lèi)易燃液體，正常操作時(shí)，其蒸氣的擴散范圍約3.m以?xún)�；泄漏后其蒸氣的擴散范圍在10～15m內。

　　3.13儲罐之間的防火間距：儲罐之間應留有一定的防火距離，其確定依據了物料的危險性、儲罐的結構、容量、消防力量及操作要求等因素，同時(shí)考慮著(zhù)火幾率極小，盡量減少占地、消防設施統一、節省管道等因素。

　　3.2儲罐型式：液體儲罐的型式很多，按建造材料可分為金屬罐和非金屬罐兩種。金屬罐應用廣泛；非金屬罐（如磚砌、混凝土和橡膠儲罐）導電性能差，易遭受雷擊，加之罐容往往較大，著(zhù)火難以撲救，特別是黃島油庫大火之后，國家已禁止建造此類(lèi)儲罐（用于儲存石油產(chǎn)品）。金屬儲罐的種類(lèi)較多，從結構形式講有立式、臥式、圓柱形、球形、橢圓形、浮頂罐等。然而，國內外廣泛應用的是立式拱頂罐和浮頂罐。儲存甲醇則宜首先選擇浮頂罐，其次為拱頂罐。若選取拱頂罐，考慮到安全可靠、減少物料蒸發(fā)損失、火災撲救容易等因素，單臺罐容量不宜超過(guò)10000m3…… 3.3建（構）筑物的耐火等級：根據建筑材料在明火或高溫作用下的變化特征，一般將建筑材料分為非燃燒體、難燃燒體和燃燒體3.類(lèi)。建（構）筑物的耐火等級是由組成建（構）筑物的主要構件的燃燒性能和耐火極限決定的�！督ㄖ�設計防火規范》（GBJ16-87）將建（構）筑物的耐火等級分為4級。對不同耐火等級的建（構）筑物的構件分別提出了燃燒性能和耐火極限要求。根據甲醇罐區的火災危險性，為保障罐區的防火安全，罐區建（構）筑物在火災高溫作用下要求其基本構件能在一定時(shí)間內不被破壞、不傳播火災、延緩和阻止火勢蔓延，為疏散人員、物資和撲滅火災贏(yíng)得時(shí)間，因此，在甲醇罐區設計時(shí)，罐區內建（構）筑物（如配電室、控制室、管架等）的耐火等級應按二級考慮，所用建筑材料應為非燃燒體。

　　3.4電氣的防爆：由于甲醇的物化性質(zhì)和儲存條件所致，其蒸氣能在罐區內與空氣形成爆炸性混合物（爆炸濃度6.7%～3.6%），并存在潛在的爆炸危險性，因此，甲醇罐區的電氣設計應嚴格遵循有關(guān)標準，如《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規范》（GB50058-92.）。其中主要內容包括：

　　3.41爆炸危險環(huán)境區域劃分甲醇儲存常采用浮頂罐和拱頂罐兩類(lèi)罐型，但其儲罐區爆炸危險區域等級是不同的。若采用浮頂罐，在正常操作時(shí)無(wú)或幾乎無(wú)任何“呼吸”損失，不可能出現甲醇蒸氣的爆炸性氣體混合物，故罐區的爆炸危險環(huán)境區域等級為2.區；若采用拱頂罐，在正常操作時(shí)，存在“呼吸”損失（如2.0℃時(shí)甲醇的飽和蒸氣壓為12.8kPa），可能出現甲醇蒸氣的爆炸性氣體混合物，故罐區的爆炸危險環(huán)境區域等級為1區。

　　3.42爆炸危險區域的范圍確定爆炸危險區域的范圍確定應綜合考慮釋放源的級別和位置，易燃物質(zhì)的性質(zhì)，空氣流通狀況，障礙物及生產(chǎn)條件，運行經(jīng)驗，技經(jīng)比較等諸多因素。正常操作時(shí)，甲醇這種甲類(lèi)易燃液體，其蒸氣的擴散范圍約3.m；泄漏后其蒸氣的擴散范圍在10～15m.因此，甲醇罐區爆炸危險區域的范圍取15m為宜。

　　3.43爆炸性混合物的分類(lèi)、分級和分組爆炸性氣體應按其最大試驗安全間隙（MESG）或最小點(diǎn)燃電流（MICR）及引燃溫度（℃）進(jìn)行分類(lèi)、分級和分組。甲醇蒸氣應劃為IA類(lèi)（級）、T1組。

　　3.44甲醇罐區的電氣設計要點(diǎn)：甲醇罐區的電氣設計應符合下列要求：（1）宜將正常運行時(shí)易產(chǎn)生火花的電氣設備，如變配電設備、開(kāi)關(guān)柜、事故發(fā)電機等布置在遠離甲醇儲罐的爆炸危險性較小或沒(méi)有爆炸危險的區域內；（2.）在滿(mǎn)足罐區工藝及安全前提下，應減少防爆電氣設備的數量；（3.）設置的防爆電氣設備必須是符合現行國家或國際標準的產(chǎn)品；（4）不宜設置攜帶式電氣設備；（5）應根據罐區內爆炸危險區域的分區、爆炸性甲醇蒸氣混合物的級別和組別，選擇相應的電氣設備；（6）防爆電氣設備的級別和組別不應低于甲醇蒸氣混合物的級別和組別（IA級、T1組）。

　　3.5控制甲醇蒸氣與空氣混合物的濃度：甲醇罐區發(fā)生起火爆炸的條件之一，是有濃度合適的甲醇蒸氣與空氣混合物。雖然罐區中受設備和操作條件限制，完全消除甲醇蒸氣混合物是不可能的，但是通過(guò)合理布置、減少蒸氣排放、通風(fēng)、惰化和設置甲醇蒸氣濃度監測等措施，盡量減少甲醇蒸氣與空氣混合物的存在范圍，控制混合氣濃度，使之達不到爆炸極限是完全可以做到的。

　　3.51減少蒸氣排放：減少蒸氣排放是罐區防火防爆的關(guān)鍵。設計上應做好下列幾點(diǎn)：（1）選擇合適的罐型，減少“呼吸”引起的蒸氣外泄；（2.）采用密封性能良好的閥門(mén)、泵、法蘭、墊片等；（3.）設置正確的防火堤、污水收集池等。

　　3.52通風(fēng)：罐區內的建筑物（如配電、控制室等）應設有通風(fēng)設施（自然或強制）。

　　3.53惰化：向甲醇蒸氣空氣混合物中充入惰性氣體，可以減少甚至消除爆炸危險和制止火焰蔓延。當混合氣中氧含量降到一定值時(shí)，即使已著(zhù)火的火焰也會(huì )熄滅，這種不能使物質(zhì)燃燒的最大氧含量稱(chēng)為最高允許含氧量。對于甲醇蒸氣而言，當用N2.氣惰化時(shí)，最高允許含氧濃度為10%；當用CO2.時(shí)，則為13.5%[3.].甲醇罐區適用的惰性氣體有N2.、CO2.和煙道氣，但需注意這些惰性氣體本身的氧含量一般不得超過(guò)2.%[3.]. 3.6設置阻火器：阻火器能有效地阻止外界火源進(jìn)入儲罐。根據《石油化工企業(yè)設計防火規范》規定，儲存像甲醇這種甲類(lèi)易燃液體的固定頂儲罐，頂部與大氣相通的呼吸管道上必須設置阻火器，且應安裝在呼吸閥的下部。

　　3.7管道與閥門(mén)：在甲醇罐區的管道安全設計時(shí)，工藝物料管道應符合下列基本要求：（1）采用無(wú)縫管道，管道之間除必須用法蘭或螺紋連接外，其余均應采用焊接；（2.）管道應架空或沿地面敷設。必須采用管溝敷設時(shí)，應采取措施防止物料在管溝內積聚，并在進(jìn)、出罐群及建（構）筑物處密封隔離，管溝內的污水應經(jīng)水封井排入污水管網(wǎng)；（3.）管道不得穿越與其無(wú)關(guān)的建（構）筑物的上方或地下。如必須跨越鐵路或道路，應敷設在管涵或套管內，且保持足夠的凈高度（分別為≥5m、5.5m）；（4）跨越鐵路、道路或建（構）筑物的管道上不應設置閥門(mén)、法蘭、螺紋接頭和補償器等，以免漏料著(zhù)火；（5）進(jìn)、出儲罐的主管道根部宜設雙重閥門(mén)；（6）進(jìn)、出儲罐群的主管道，在罐群的邊界處應設隔斷閥和“8”字盲板。

　　3.8噴淋冷卻：甲醇具有較強的揮發(fā)性，甲醇罐在夏季操作時(shí)，固定頂儲罐由于“小呼吸”作用造成的甲醇蒸氣外逸損失是十分明顯的，因此，有必要設置水噴淋冷卻設施，以減少物料損失，并保證安全。

　　3.9防止靜電與雷擊：

　　3.91防止靜電甲醇罐區內可能引起燃燒、爆炸的靜電火源主要來(lái)自物料輸送、人員行走、穿脫衣服以及其它物體摩擦產(chǎn)生的靜電。因此，與罐區安全設計密切相關(guān)的則是防止和減少物料輸送產(chǎn)生的靜電，其主要內容包括：（1）控制物料流速：液體物料在管道中的流速越高，接近管壁處的速度梯度就越高，因而產(chǎn)生的靜電量也越大。（2.）控制進(jìn)料方式：甲醇液體經(jīng)管道進(jìn)入儲罐時(shí)應設防沖擊檔板。如甲醇從頂部進(jìn)入儲罐，進(jìn)料管應伸至罐底部，距底不大于100mm，以減少靜電產(chǎn)生；（3.）防止水等雜質(zhì)混入甲醇物料：由于不同物質(zhì)間的相對運動(dòng)要產(chǎn)生靜電，因此，應盡力防止水等雜質(zhì)進(jìn)入物料系統；（4）管道、儲罐等的接地與跨接：靜電荷的產(chǎn)生并不危險，實(shí)際的危險在于電荷的積聚，一旦儲備到足夠的能量，就會(huì )放電產(chǎn)生火花將可燃氣體引燃引爆。故為了加速靜電荷的釋放，甲醇罐區內的管道、儲罐上的導電不連續處應采用金屬導體跨接，并進(jìn)行靜電接地處理；（5）其它防靜電設施：除采取上述措施外，對大型甲醇罐區，在甲醇物料管線(xiàn)上還可設置靜電緩和器、靜電消除器等防止和減少靜電荷積聚的設施。

　　3.92防止雷擊：由于雷電在極短時(shí)間內放出巨大的能量，如果甲醇罐區內的易燃易爆區域遭受雷擊，就易造成火災、爆炸事故。為抑制和減少雷電的危害，應設置防雷裝置，常見(jiàn)的有避雷針、避雷線(xiàn)、避雷網(wǎng)、避雷帶、避雷器。針對甲醇罐區不同的儲罐型式（如固定頂、浮頂），防雷設施的設置也各異。

　　3.10消防設施3.101可燃氣體報警及聯(lián)動(dòng)系統在甲醇罐區內存在著(zhù)大量的可燃液體甲醇，當其蒸氣在空氣中的濃度達到爆炸下限時(shí)（6.7%），遇火源就會(huì )著(zhù)火甚至爆炸。因此，在易泄漏的部位（如人孔、法蘭、閥門(mén)、機泵的密封點(diǎn)等）通常都設置固定式可燃氣體檢測報警器，以隨時(shí)監測泄漏情況。當甲醇蒸氣在空氣中的濃度達其爆炸下限的2.0%～2.5%時(shí)（即濃度為～1.5%），便發(fā)出聲光信號報警，以提示盡快進(jìn)行排險處理；當濃度達爆炸下限的40%～50%時(shí)（即濃度為～3.%），報警的同時(shí)，應與消防水泵、噴淋冷卻水、固定滅火系統、進(jìn)入罐區的物料閥和通訊/廣播等設施聯(lián)動(dòng)。

　　3.102滅火系統對于甲醇罐區，主要的滅火設施有：（1）固定式雨淋?chē)娝疁缁鹣到y該系統由水噴頭、傳動(dòng)裝置、噴水管網(wǎng)、雨淋閥等組成。發(fā)生火災時(shí)，系統管道內給水是通過(guò)火災探測系統控制雨淋閥來(lái)實(shí)現的，并設有手動(dòng)開(kāi)啟閥門(mén)裝置。只要雨淋閥啟動(dòng)后，就可在它的保護區內迅速地、大面積地噴水滅火，降溫和滅火效果十分顯著(zhù)。在夏季時(shí)，該系統也可作為噴水降溫、減少儲罐“小呼吸”損失之用；（2.）固定式低倍數泡沫滅火系統該系統由泡沫液儲罐、泡沫比例混合器、泡沫液混合液管線(xiàn)、消防泵、泡沫產(chǎn)生器、閥門(mén)以及水源和動(dòng)力源組成。對甲醇罐區，應選擇液上噴射泡沫滅火系統，且泡沫液應具有抗溶性。此外，該系統不宜與滅火水槍同時(shí)使用。（3.）移動(dòng)式滅火系統在甲醇罐區，應設置足夠的移動(dòng)式滅火器。當發(fā)生局部小型火災時(shí)，工作人員能夠使用推車(chē)式、手提式滅火器將火災迅速撲滅。常用的滅火藥劑有二氧化碳滅火劑、干粉滅火劑、鹵代烷滅火劑等；（4）完善的消防水管網(wǎng)罐區內應按規范設置完善的消防水管網(wǎng)系統，該系統包括消防水池（罐）、消防水泵、環(huán)狀管網(wǎng)、消防栓等。特別是消防泵應采用能在斷電等緊急情況下迅速啟動(dòng)的驅動(dòng)機，如柴油機。

　　4.防火防爆設計審查：為做好安全可靠和經(jīng)濟合理的設計，在防火防爆設計工作以及對防火防爆設計的檢查和審核中，都應根據甲醇儲存過(guò)程和設備的火災爆炸危險性，以及發(fā)生著(zhù)火爆炸危險的各種條件逐項進(jìn)行分析、研究，建立可靠的防火防爆安全防護體系，確保罐區安全運行。甲醇罐區的防火防爆設計檢查和審核的依據是相應的標準和規范，包括ANSI/NFPA3.0、《石油化工企業(yè)設計防火規范》、《建筑設計防火規范》、《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規范》�，F將其項目及要點(diǎn)歸納如下。

　　4.1罐區規劃：（1）廠(chǎng)址及總平面布置（2.）安全距離及道路（3.）建（構）筑物及附屬設備：①耐火等級與結構；②建造材料；③排水、排氣及其它；④安全標識。（4）滅火設施①滅火劑的選用；②消防水及滅火劑的用量；③滅火設施的配置。

　　4.2過(guò)程/設備設計：（1）泵的配置與密封方式（2.）罐型與單罐容積（3.）甲醇流速與進(jìn)料方式（4）管道、閥門(mén)的型式、位置、連接和布置（5）安全裝置的構造與位置①呼吸閥與阻火器；②惰化與惰性氣體用量；③可燃氣體檢測系統；④防止水等雜質(zhì)進(jìn)入物料的措施；⑤信號報警（報警值、聲光信號、報警按鈕、通訊/廣播等）；⑥聯(lián)動(dòng)（鎖）裝置（噴淋/冷卻聯(lián)動(dòng)、物料聯(lián)鎖、泡沫滅火聯(lián)動(dòng)、消防水泵聯(lián)動(dòng)）；⑦水噴淋/冷卻系統；⑧消防水系統（水池、泵、管網(wǎng)、消火栓、消防泵的驅動(dòng)機）；⑨防火防爆警示牌；（6）電氣設備①爆炸危險區域等級與范圍；②電氣（儀表）設備的選用；③電氣（儀表）線(xiàn)路的布置；④設備/管道的防靜電跨接與接地；⑤避雷設施；⑥事故電源。