第七章 非工藝專業(yè)

第七章非工藝專業(yè)教學(xué)目的：教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)方法：課堂講授教學(xué)時(shí)數(shù)：4學(xué)時(shí)實(shí)施方案：1/13/20231化工設(shè)計(jì)第一節(jié)公用工程

公用工程包括給排水、供電、供熱與冷凍以及采暖通風(fēng)等專業(yè)。從設(shè)計(jì)成果形式分為設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)與圖紙表格兩種；從設(shè)計(jì)內(nèi)容上講，說(shuō)明書(shū)主要包括：所接收的工藝專業(yè)對(duì)本專業(yè)提出的設(shè)計(jì)條件、界定本專業(yè)的設(shè)計(jì)范圍。采用的主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，經(jīng)論證、比較選擇所確定的本專業(yè)技術(shù)方案；經(jīng)分析與計(jì)算以及選型所得出的有關(guān)設(shè)備、材料的規(guī)格型號(hào)、尺寸、數(shù)量等結(jié)果。在說(shuō)明書(shū)編制過(guò)程中及編制結(jié)束后，按照工作順序先后，完成制作相應(yīng)表格與圖紙。1/13/20232化工設(shè)計(jì)一、給排水

1、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)條件列出接收的給排水設(shè)計(jì)條件，采用的給排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，指出給排水設(shè)計(jì)范圍以及相關(guān)部門單位同給排水的協(xié)作關(guān)系。建設(shè)單位提給的有關(guān)自然條件資料。闡明生產(chǎn)對(duì)給排水在水量與水質(zhì)方面的要求、并確定給排水的基本原則，指出該工程在給排水設(shè)計(jì)上的主要特點(diǎn)。同時(shí)根據(jù)生產(chǎn)、生活結(jié)給排水的水量水質(zhì)要求，以及根據(jù)以上條件，確定工程水量平衡方案并且繪制生產(chǎn)用水排水表（表7—1）、生活用水排水表（表7—2）。1/13/20233化工設(shè)計(jì)序號(hào)廠房代號(hào)車間或工段名稱設(shè)備名稱水的用途用水量及其要求排水量及其性質(zhì)備注用水量/（m3/h）水質(zhì)要求需水情況排水量/（m3/h）污水性排水情況排水系統(tǒng)經(jīng)常最大水溫/℃懸浮物/（mg/L）化學(xué)成份進(jìn)水口水壓/Pa連續(xù)及間斷情況給水系統(tǒng)經(jīng)常最大水溫/℃化學(xué)及物理成分余壓/Pa連續(xù)及間斷情況名稱含量/（mg/L）12345678910111213141516171819202122

表7—1生產(chǎn)用水排水1/13/20234化工設(shè)計(jì)序號(hào)用水項(xiàng)目用水人數(shù)或單位數(shù)用水量排水量備注每晝夜最大班定額升/人每晝夜/m3最大班/m3最大班平均/（m3/h）參差系數(shù)最大流量每晝夜/m3最大流量/（m3/h）/（L/s）/（m3/h）/（L/s）123456789101112131415表7—2生活用水排水1/13/20235化工設(shè)計(jì)

2、給水水源、輸送管道設(shè)計(jì)及水質(zhì)處理（1）建廠地區(qū)水源情況，包括可提供的地下水（井水、深井水等）、地表水（河水、江水、溪水、湖水、塘水、水庫(kù)水以及城市市政供水管網(wǎng)等）以及它們的水質(zhì)、水溫和可提供伯水量等。這些水源的上游或上風(fēng)向有無(wú)污染源，下游或下風(fēng)向?qū)ε盼鄣囊蟆?/13/20236化工設(shè)計(jì)

在經(jīng)過(guò)調(diào)查實(shí)地勘察測(cè)量工作基礎(chǔ)上，取得可靠材料以后進(jìn)行取水方案的確定工作，這是一個(gè)綜合比較和選擇的過(guò)程，按照可供采用的水源具體情況，從工程生產(chǎn)、生活對(duì)水質(zhì)、水溫、水量的要求出發(fā)，比較各種水源從取水到提供本工程用水處所需取水、水處理、水輸送等基建投資總費(fèi)用（包括設(shè)備、建構(gòu)筑物、管道、占地、儀表閥門等）和運(yùn)行操作維修費(fèi)用的關(guān)系，進(jìn)行綜合考慮各種取水方案的利弊，最終選擇確定一種取水方案。1/13/20237化工設(shè)計(jì)（2）循環(huán)水處理的水質(zhì)穩(wěn)定①、循環(huán)冷卻水在周而復(fù)始的循環(huán)使用過(guò)程中，會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生腐蝕并在管壁上結(jié)垢。碳酸鈣是循環(huán)水結(jié)垢中的主要成分。水中的鈣離子和重碳酸根在一定的溫度、壓力等到條件下發(fā)生下列可逆反應(yīng)：

Ca++2HCO-3CaCO3+H2O+CO2

1/13/20238化工設(shè)計(jì)

以上反應(yīng)向何方進(jìn)行是由所處條件和水質(zhì)決定。如果反應(yīng)向右進(jìn)行，則有CO2逸出和CaCO3沉積在管壁上而形成水垢，其結(jié)果是導(dǎo)致傳熱系數(shù)下降，水流動(dòng)阻力上升和流量降低。然而若水中析出的CaCO3能保持在一適當(dāng)程度，在管壁形成一層均勻的CaCO3能保持在一適當(dāng)程度，在管壁形成一層均勻的CaCO3

薄膜，就能防止金屬產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，這種水稱為生成水垢的水;

如果反應(yīng)向左進(jìn)行,則水垢溶解不能形成鈣鹽水垢,金屬直接與水接觸受到腐蝕,稱為有腐蝕性的水.這兩種水都是不穩(wěn)定的水,

均須進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定處理。1/13/20239化工設(shè)計(jì)

循環(huán)不經(jīng)熱變換后，溫度升高，造成CO2含量溶解度下降，CaCO3水垢形成的可能性增加。循環(huán)水在冷卻塔中同大氣密切接觸，而大氣中CO2含量很低，水中溶解的CO2大量逸出，上述反應(yīng)向右進(jìn)行促使水垢生成，在冷卻塔中循環(huán)水由于部分水分蒸發(fā)，從而相對(duì)使水中的鹽的濃度增加，這種現(xiàn)象叫做循環(huán)水的濃縮。由此可見(jiàn)循環(huán)水的運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生水質(zhì)變化。1/13/202310化工設(shè)計(jì)A、排污。由于循環(huán)水的濃縮，故須排出部分含鹽高循環(huán)水，同時(shí)補(bǔ)充適當(dāng)新鮮水，使其含鹽濃度維持在極限值以下。表7—3所示為循環(huán)水系統(tǒng)中，為了保持適當(dāng)鹽濃度時(shí)需排出的水量。冷卻范圍/℃排出水量冷卻范圍/℃排出水量3.54580.16%0.20%0.28%0.51%1114170.74%0.97%1.20%表7—3循環(huán)水排出水量②、循環(huán)水的水質(zhì)穩(wěn)定處理，由于出現(xiàn)上述的水質(zhì)變化，所以必須對(duì)其進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定處理。1/13/202311化工設(shè)計(jì)B、防垢處理。防止或減少水垢的形成，可對(duì)補(bǔ)充新鮮水進(jìn)行軟化處理，以減少帶入的鹽量；或?qū)ρh(huán)水進(jìn)行酸處理，以增加鹽的溶解度；也可添加阻垢劑，以阻止水垢的生成。通常酸處理的采用硫酸；阻垢劑的添加聚磷酸鹽等。C、防腐蝕處理。循環(huán)冷卻水的腐蝕主要以電化學(xué)腐蝕形式存在，所以防腐蝕的主要措施是在水中添加一些能生成難溶性陽(yáng)極產(chǎn)物保護(hù)膜的鹽（如磷酸鹽），或能生成難溶性陰極產(chǎn)物保護(hù)膜的鹽（如鋅鹽等）。D、防止微生物生長(zhǎng)。定期向循環(huán)水投加氯氣以抑制微生物生長(zhǎng)。E、除機(jī)械雜質(zhì)。使少部分循環(huán)水經(jīng)過(guò)旁濾器以濾去砂及微生物。1/13/202312化工設(shè)計(jì)

二、供電（一）設(shè)計(jì)基本知識(shí)（1）化工生產(chǎn)車間的供電從化工生產(chǎn)用電電壓等級(jí)而言，一般最高為6000V，中小型電機(jī)通常為380V，有而輸電網(wǎng)中都是高壓電（有10~330KV范圍內(nèi)七個(gè)高壓等級(jí)），所以從輸電網(wǎng)引入電源必須經(jīng)變壓后方能使用。1/13/202313化工設(shè)計(jì)由工廠變電所供電時(shí)，小型或用電量小的車間，可直接引入低壓線；用電量較大的車間，為減少輸電損耗和節(jié)約電線，通常用較高的電壓將電流送到車間變電室，經(jīng)降壓后再使用。

一般車間高壓為6000V或3000V，低壓為380V。當(dāng)高壓為6000V時(shí)，150KW以上電機(jī)選用6000V，150KW以下電機(jī)選用380V。高壓為3000V時(shí)，100KW以上電機(jī)選用3000V，100KW電機(jī)選用380V。1/13/202314化工設(shè)計(jì)

（2）供電中的防火防爆按照GB50058—92《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》，關(guān)于爆炸性氣體環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域劃分規(guī)定，根據(jù)爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度與持續(xù)時(shí)間進(jìn)行分區(qū)。對(duì)于連續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)期出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境定為0區(qū),對(duì)于在正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境定為1區(qū),對(duì)于在正常運(yùn)行時(shí)不可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境,或即使出現(xiàn)也僅是短時(shí)存在的情況定為2區(qū)。1/13/202315化工設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)中遇到下列情況則危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)要作相應(yīng)變動(dòng),離開(kāi)危險(xiǎn)介質(zhì)高等在7.5m之內(nèi)的立體空間,對(duì)于通風(fēng)良好的敞開(kāi)式、半敞開(kāi)式廠房或露天裝置區(qū)可降低一級(jí)；封閉式廠房中爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所范圍由以上條件按建筑空間分隔劃分，與其相鄰的隔一道有門墻的場(chǎng)所，可降低一級(jí)；如果通過(guò)走廊或套間隔開(kāi)兩道有門的墻，則可作為無(wú)爆炸及火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)。而對(duì)地坑、地溝因通風(fēng)不良及易積聚可燃介質(zhì)區(qū)要比所在場(chǎng)所提高一級(jí)。1/13/202316化工設(shè)計(jì)

對(duì)區(qū)域爆炸危險(xiǎn)等級(jí)確定以后，根據(jù)不同情況選擇相應(yīng)防爆炸電器。屬于0區(qū)和1區(qū)場(chǎng)所都應(yīng)選用防爆炸電器，線路應(yīng)按防爆林敷設(shè)。電器設(shè)備的防爆標(biāo)志是由類型、級(jí)別和組別組成。類型是指防爆電器的防爆結(jié)構(gòu)，共分6類：防爆安全型（標(biāo)志A）、隔爆型（標(biāo)志B）、防爆充油型（標(biāo)志C）、防爆通風(fēng)（或充氣）型（標(biāo)志F）、防爆安全型火花型（標(biāo)志H）、防爆特殊型（標(biāo)志T）。級(jí)別和組別是指爆炸及火災(zāi)危險(xiǎn)物質(zhì)的分類，按傳爆能力分為四類，以1、2、3、4表示；按自然溫度分五組，以a,b,c,d,e表示。類別、級(jí)別和組別按主體和部件順序標(biāo)出。關(guān)于防爆電器的選型，見(jiàn)圖表7—4所示。比如主體隔爆型3級(jí)b組，部件II級(jí)，則標(biāo)志為《BH3IIB》。1/13/202317化工設(shè)計(jì)危險(xiǎn)區(qū)域0區(qū)、1區(qū)（Q-1）2區(qū)（Q-2）2區(qū)（Q-3）電機(jī)隔爆、防爆通氣、充氣型任何一種防爆型防濺式、封閉式電器和儀表固定安裝隔爆、防爆充油、防爆通風(fēng)充氣、安全火花型任何一種防爆型防塵型移動(dòng)式隔爆、防爆充氣、安全火花型隔爆、防爆充氣、安全火花型除防爆充油型外，任何一種防爆型或密封型攜帶式隔爆、防爆安全型隔爆、安全火花型隔爆乃至密封型照明燈具固定安裝及移動(dòng)式隔爆、防爆充氣型隔爆安全型防塵型攜帶式隔爆型隔爆型隔爆、防爆安全型乃至密封型變壓器通訊電器配電裝置隔爆、防爆通風(fēng)型隔爆、防爆充油防爆通氣、安全火花型隔爆、防爆通風(fēng)充氣型隔爆安全花型、防爆充油型隔爆安全型任何一種防爆型防塵型密封型密封型表7—4防爆電器選型1/13/202318化工設(shè)計(jì)（二）工藝對(duì)電氣專業(yè)提供條件（見(jiàn)表7—5）（1）動(dòng)力分為設(shè)備布置平面圖，圖上注明電機(jī)位置及進(jìn)線方向，就地安裝的控制按鈕位置；用電設(shè)備表；電加熱表；環(huán)境特性。（2）照明提出設(shè)備平面布置圖，標(biāo)出需照明位置，提出照明四周環(huán)境特性。（3）弱電指電訊設(shè)備、儀表儀器用電位置以及生產(chǎn)聯(lián)系的訊號(hào)。（4）防雷設(shè)計(jì)按GB50057—94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》，工業(yè)建筑的防雷等級(jí)分為三類，針對(duì)不同情況采取本應(yīng)的防雷措施。表7—5用電設(shè)備序號(hào)設(shè)備位號(hào)設(shè)備名稱介質(zhì)名稱環(huán)境介質(zhì)負(fù)荷等級(jí)數(shù)量（臺(tái)）正反轉(zhuǎn)要求控制聯(lián)鎖防護(hù)要求計(jì)算軸功率/KW電動(dòng)設(shè)備操作備注常用備用型號(hào)防爆標(biāo)志容量/KW相電壓成套或單機(jī)立臥式年工作時(shí)連續(xù)間斷123456789101112131415161718192021221/13/202319化工設(shè)計(jì)三、供熱及冷凍工程

1、供熱化工生產(chǎn)中的熱源供熱作為公用工程在化工生產(chǎn)中普遍應(yīng)用，比如對(duì)吸熱化學(xué)反應(yīng)，為加快反應(yīng)速度和對(duì)蒸發(fā)、蒸餾、預(yù)熱、干燥等各種工序，供熱都是必不可少的?；ぴO(shè)計(jì)中必須正確選用熱源和充分利用熱源。作為化工熱源可分為直接熱源和間接熱源。前者包括煙道氣及電加熱。煙道氣加熱的優(yōu)點(diǎn)溫度高，可達(dá)1000℃，使用方便，經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是溫度不易控制，加熱不均勻和帶有明火及煙塵。1/13/202320化工設(shè)計(jì)電加熱的優(yōu)點(diǎn)是:加熱均勻、溫度高、易于調(diào)節(jié)控制、清潔衛(wèi)生。缺點(diǎn)是：成本高；后者包括高溫載熱體及水蒸氣高溫載熱體加熱溫度范圍可160~500℃，對(duì)于160~370℃的常用聯(lián)苯與苯醚的混合物，加熱溫度在350~500℃的常用熔鹽混合物HTS，熔點(diǎn)142℃。水蒸氣是化工生產(chǎn)中使用最廣的熱源，其優(yōu)點(diǎn)是使用方便、加熱均勻、速度快易控制，但溫度高時(shí)壓力過(guò)大，不安全，所以多用于200℃以下的場(chǎng)合。1/13/202321化工設(shè)計(jì)(1)供熱系統(tǒng)及其設(shè)備與設(shè)備布置設(shè)計(jì)按表7—6形式，以工藝專業(yè)為主填寫“蒸汽、冷凝水條件表”。表7—6蒸汽、冷凝水條件工程名稱工程代號(hào)蒸汽、冷凝水條件審校設(shè)計(jì)階段項(xiàng)目（或工段）名稱校核提資日期編制編號(hào)序號(hào)用汽車設(shè)備名稱蒸汽用途使用班次(1)汽車等級(jí)車間入口處蒸汽用量/（t/h）冷凝水回收備注蒸汽壓力(絕壓)/MPa(2)蒸汽溫度/℃Ⅰ期Ⅱ期冬季夏季平均最大平均最大(3)回收量/(t/h)溫度/℃送水水壓(絕壓)/MPa(4)送出方式(5)水質(zhì)123456789101112131415161718191/13/202322化工設(shè)計(jì)上表說(shuō)明：（1）Ⅰ級(jí)不允許間斷供汽，Ⅱ級(jí)允許短時(shí)間間斷供汽。（2）如系飽和蒸汽，可不填寫溫度，注明飽和蒸汽。（3）只考慮除工藝加熱過(guò)程可能損失的汽量。（4）填寫連續(xù)間斷回收，間斷時(shí)間，自流或加壓回收。（5）填明清凈回收（指無(wú)任何物料污染，可直接回鍋爐）和有污染回水落石出，污染回水水質(zhì)應(yīng)在備注欄中注明。（2）列出全廠熱負(fù)荷平衡表（如表7—7所示），必要時(shí)繪制各種工況下熱負(fù)荷曲線。1/13/202323化工設(shè)計(jì)表7—7全廠熱負(fù)荷平衡序號(hào)用途熱介質(zhì)參數(shù)用汽量/（t/h）凝結(jié)水回水量/（t/h）②備注Ⅰ期Ⅰ＋Ⅱ期Ⅰ期Ⅰ＋Ⅱ期夏季③冬季③夏季冬季夏季冬季夏季冬季壓力(表壓)/MPa溫度/℃正常最大正常最大正常最大正常最大正常最大1234567891011121314151生產(chǎn)①

注出間斷、連續(xù)用汽量及不同時(shí)使用系數(shù)2采暖3生活4小計(jì)5副產(chǎn)蒸汽量6合計(jì)7管道損失8對(duì)外供汽量9自用蒸汽量10實(shí)際供汽量1/13/202324化工設(shè)計(jì)注上表：

①、生產(chǎn)熱負(fù)荷按車間或工段列出細(xì)目。②、在備注中說(shuō)明回收和處理方案。③、冬季：指采暖期；夏季：指非采暖。1/13/202325化工設(shè)計(jì)（3）節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)盡量采用高壓蒸汽系統(tǒng)，因?yàn)楦邏赫羝哪芰坷寐矢?，如條件具備應(yīng)盡量將鍋爐與熱鍋爐均設(shè)計(jì)為高壓，蒸汽使用過(guò)程可設(shè)計(jì)成逐級(jí)利用，如表7—8所示。其次是回收余熱，回收工藝物料流中余熱，回收化工生產(chǎn)廢料（通過(guò)焚燒）的熱量。在設(shè)計(jì)中要減少熱量消耗和提高效率，采用節(jié)能高效設(shè)備等都是節(jié)能的重要手段。系統(tǒng)蒸汽排出用途高壓中壓低壓廢汽冷凝水10MPa4MPa4.0MPa0.17MPa0.035～0.07MPa1.0MPa0.17MPa冷凝水背壓汽輪機(jī)發(fā)電或帶動(dòng)機(jī)泵動(dòng)力、工藝加熱、服務(wù)用暖氣服務(wù)用回鍋爐房表7—8蒸汽能量的逐級(jí)利用1/13/202326化工設(shè)計(jì)2、冷凍系統(tǒng)化工生產(chǎn)中的物料溫度若需維持在周圍環(huán)境（比如大氣、水等）溫度以下，則需要由冷凍系統(tǒng)提供低溫冷卻介質(zhì)（稱載冷體），也可直接將制冷劑（如液氨、液態(tài)乙烯）送入工藝設(shè)備，利用其蒸發(fā)吸熱獲取冷量。。通常采用制冷劑蒸發(fā)來(lái)冷卻載冷體劑，然后由載冷劑提供生產(chǎn)所需冷量，這種冷凍系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是能集中供應(yīng)，遠(yuǎn)距離輸送，使用方便，易于管理，比較經(jīng)濟(jì)1/13/202327化工設(shè)計(jì)

選用載冷劑的溫度不宜過(guò)低，以避免動(dòng)力消耗過(guò)多。選用的載冷劑，其冰點(diǎn)要低于制冷劑的蒸發(fā)溫度，而使用溫度通常比冰點(diǎn)高2～10℃范圍內(nèi)，常用的載冷劑有水、鹽水及有機(jī)物。當(dāng)溫度5時(shí)選用水，當(dāng)溫度在0～-45℃范圍內(nèi)，可選用鹽水，NaCl

水溶液適用于0～-15℃，CaCl2水溶液適用于0～-45℃，鹽濃度越高冰點(diǎn)愈低。當(dāng)冷卻溫度更低時(shí)，則選用乙醇、乙二醇、丙醇及F-11等。1/13/202328化工設(shè)計(jì)全工程各部分（即車間、工段、設(shè)備）用冷量、用冷方式、用冷溫度等級(jí)（或范圍）以及全年用冷量變化情況（冬季、夏季過(guò)渡、最大、最小、平均）按表7—9形式填寫。工程名稱工程代號(hào)工程用冷負(fù)荷及參數(shù)設(shè)計(jì)條件審核設(shè)計(jì)階段項(xiàng)目(或工段)名稱校核提資日期編制編號(hào)序號(hào)設(shè)備位號(hào)及名稱冷凍量/（MJ/h）用冷情況冷凍介質(zhì)最大流量/(t/h)或(m3/h)備注產(chǎn)品耗冷Ⅰ期Ⅱ期連續(xù)間斷操作時(shí)數(shù)/(h/a)名稱溫度/℃壓力/MPa/(MJ/h)/(MJ/h)最大平均最小平均最大操作周數(shù)持續(xù)時(shí)間進(jìn)入返回進(jìn)入返回1234567891011121314151617181920表7—9工程用冷負(fù)荷及參數(shù)設(shè)計(jì)1/13/202329化工設(shè)計(jì)四、采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)采暖是指在冬季調(diào)節(jié)生產(chǎn)車間及生活場(chǎng)所的室內(nèi)溫度，從而達(dá)到生產(chǎn)工藝及人體生理的要求，實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)的正常進(jìn)行。工業(yè)上采用系統(tǒng)按蒸汽壓力分為低壓和高壓兩種，界線是0.07MPa，通常采用0.05～0.07MPa的低壓蒸汽采暖系統(tǒng)，還有的采用熱風(fēng)采暖系統(tǒng)是將空氣加熱到一定的溫度（70℃）送入車間，它除采暖外還兼有通風(fēng)作用。

1/13/202330化工設(shè)計(jì)車間為了排除余熱、余濕、有害氣體及粉塵，需要通風(fēng)。（1）自然通風(fēng)設(shè)計(jì)中指的是有組織的自然通風(fēng)，也就是可以調(diào)節(jié)和管理的自然通風(fēng)，可利用室內(nèi)外空氣溫差引起的相對(duì)密度差和風(fēng)壓進(jìn)行自然換氣。（2）機(jī)械通風(fēng)

分為以下三種。①、局部通風(fēng)；②、全面通風(fēng)；③、有毒氣體的凈化和高空排放。1/13/202331化工設(shè)計(jì)根據(jù)具體情況填寫采暖通風(fēng)與空調(diào)、局部通風(fēng)設(shè)計(jì)條件如表7—10所示。工程名稱工程代號(hào)采暖通風(fēng)與空調(diào)、局部通風(fēng)設(shè)計(jì)條件審核設(shè)計(jì)階段項(xiàng)目(或工段)名稱校核提資日期編制編號(hào)采暖通風(fēng)與空調(diào)局部通風(fēng)序號(hào)房間名稱防爆等級(jí)生產(chǎn)類別室溫/℃濕度有害氣體或灰塵事故排風(fēng)設(shè)備位號(hào)其他設(shè)備備注序號(hào)設(shè)備位號(hào)及名稱有害物質(zhì)及粉塵密閉設(shè)備敞開(kāi)設(shè)備要求通風(fēng)方式特殊要求(風(fēng)量、風(fēng)壓、溫濕度等)備注正(負(fù))壓/Pa潔凈級(jí)別冬季夏季冬季夏季名稱數(shù)量/(mg/m3)名稱數(shù)量操作面積/m3排氣溫度/℃有害物源溫度/℃通風(fēng)或排風(fēng)間斷或連續(xù)表7—10采暖通風(fēng)與空調(diào)、局部通風(fēng)設(shè)計(jì)條件1/13/202332化工設(shè)計(jì)第二節(jié)安全防火與環(huán)境保護(hù)一、燃燒爆炸及防火防爆（一）化工生產(chǎn)中安全防火設(shè)計(jì)的重要性

任何生產(chǎn)活動(dòng)中由于設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、生產(chǎn)組織管理、生產(chǎn)操作忽視了安全防火都必然造成火災(zāi)、爆炸引發(fā)的安全事故，目前這方面的案例和教訓(xùn)是很多的。明確規(guī)定任何一種違背安全原則的設(shè)計(jì)院方案都不能采用，無(wú)論其技術(shù)是多么先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)效益是多么誘人?；馂?zāi)與爆炸所造成的損失不僅是事故工廠本身財(cái)產(chǎn)的損失和人員的傷亡損失，而且會(huì)引發(fā)帶來(lái)原料供應(yīng)工廠和產(chǎn)品加工企業(yè)的損失。我國(guó)一貫執(zhí)行“生產(chǎn)必須安全、安全為了生產(chǎn)”的方針，對(duì)于設(shè)計(jì)人員應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)各種可能引發(fā)火災(zāi)與爆炸危險(xiǎn)的來(lái)源和后果。在設(shè)計(jì)的全過(guò)程中必須嚴(yán)格遵守各級(jí)政府與主管部門制訂的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，并在各個(gè)方面積極采取預(yù)防和減少損失的措施。1/13/202333化工設(shè)計(jì)（二）燃燒與爆炸的起因及其危險(xiǎn)程度（1）燃燒物質(zhì)的燃燒必須具備三個(gè)條件，即物質(zhì)本身具有可燃燒性、環(huán)境中氣體含有助燃物（比如：氧氣等）明火（或火花）。而物質(zhì)的可燃性，即燃燒危險(xiǎn)性取決于其閃點(diǎn)、自燃點(diǎn)、爆炸（燃燒）極限及燃燒熱四個(gè)因素。

1/13/202334化工設(shè)計(jì)

閃點(diǎn)是液體是否容易著火的標(biāo)志，它是物質(zhì)在明火中能點(diǎn)燃的最低溫度，液體的閃點(diǎn)如果等于或低于環(huán)境溫度的則稱為易燃液體。自燃點(diǎn)是指物質(zhì)在沒(méi)有外界引燃的條件下在空氣中能自燃的溫度，它標(biāo)志該物質(zhì)在空氣中能加熱的極限溫度。爆炸極限是指在常溫常壓的條件下該物質(zhì)在空氣中能燃燒的最低至最高濃度范圍，即在該濃度范圍內(nèi)，火焰能在空氣混合物中傳播。燃燒熱是可燃物質(zhì)在氧氣（或空）中完全燃燒時(shí)所釋放的全部熱量。1/13/202335化工設(shè)計(jì)（2）爆炸它是指由于巨大能量在瞬間的突然釋放出大量能量造成的一種沖擊波。一般爆炸是和燃燒緊密相聯(lián)的，當(dāng)燃燒非常劇烈時(shí)燃燒物釋放出大量能量，使周圍體積劇烈膨脹而引起爆炸；而由于其他原因引起爆炸時(shí)，因?yàn)橐莩龅目扇夹詺怏w遇到火種就會(huì)燃燒。因此要減少爆炸和燃燒危險(xiǎn)就應(yīng)消除引起爆炸燃燒的直接原因與間接原因。比如：明火、靜電導(dǎo)致的火花、轉(zhuǎn)動(dòng)電氣設(shè)備可能造成的火花、設(shè)備管道的操作壓力超過(guò)允許值等等都是引起爆炸燃燒的直接原因，而由于反應(yīng)器加熱器的溫度上升失去控制設(shè)備遭到破壞，或者由于放熱反應(yīng)速度急劇增加導(dǎo)致爆炸則是其間接原因。下面列出部分液體的閃點(diǎn)、一些液體和粉塵的爆炸極限和部分物質(zhì)的自然點(diǎn)。見(jiàn)表7—11、表7—12、及表7—13、表7—14。1/13/202336化工設(shè)計(jì)物質(zhì)名稱閃點(diǎn)/℃物質(zhì)名稱閃點(diǎn)/℃物質(zhì)名稱閃點(diǎn)/℃甲醇乙醇乙二醇丁醇戊醇乙醚7111123536-45丙酮苯甲苯氯苯石油乙酸-20-14125-2140乙酸乙酯乙酸丁酯乙酸戊酯二硫化碳甘油二氯乙烯二乙胺11325-45176.5826表7—11物質(zhì)的閃點(diǎn)1/13/202337化工設(shè)計(jì)物質(zhì)名稱爆炸極限/（體積分?jǐn)?shù)）物質(zhì)名稱爆炸極限/（體積分?jǐn)?shù)）下限上限下限上限甲烷乙烷丙烷乙烯丙烯乙炔苯甲苯二甲苯甲醇乙醇丙醇異丙醇甲醛糠醛5.00%3.22%2.37%2.75%2.00%2.50%1.41%1.27%1.00%6.27%3.28%2.55%2.65%3.97%2.10%15.00%12.45%9.50%28.60%11.10%80.00%6.75%7.75%6.00%36.50%18.95%13.50%11.80%57.00%—丙酮氰酸乙酸乙酸甲酯乙酸乙酯乙酸戊酯氫一氧化碳氨二硫化碳硫化氫乙醚一氯甲烷溴甲烷苯胺2.55%5.60%4.05%3.15%2.18%1.10%4.00%12.50%15.50%1.25%4.30%1.85%8.25%13.50%1.58%12.80%40.00%—15.60%11.40%—74.20%74.20%27.00%50.00%45.00%36.50%18.70%14.50%—表7—12液體與氣體的爆炸極限（20℃及101.3KPa）1/13/202338化工設(shè)計(jì)物質(zhì)名稱爆炸極限下限/（g/m3）物質(zhì)名稱爆炸極限下限/（g/m3）鋁粉木粉松香粉馬鈴薯淀粉小麥粉58.030.25.040.335.3甜菜糖粉硫粉煙草粉塵鋅粉硬橡皮粉8.92.3101.0800.07.6表7—13粉塵的爆炸下限1/13/202339化工設(shè)計(jì)物質(zhì)名稱自燃點(diǎn)/℃物質(zhì)名稱自燃點(diǎn)/℃物質(zhì)名稱自燃點(diǎn)/℃甲烷乙烷丙烷丁烷乙炔苯甲苯乙苯二甲苯苯胺650540530429406625600553590620硝基苯蒽石油醚松節(jié)油乙醚丙酮甘油甲醇乙醇（96%）丙醇482470246250180612343430421377丁醇乙二醇醋酸醋酐乙酸乙酯乙酸戊酯氨一氧化碳二硫化碳硫化氫337378500185451563651644112264表7—14液體與氣體的自然點(diǎn)1/13/202340化工設(shè)計(jì)（3）燃燒與爆炸的危險(xiǎn)程度

燃燒和爆炸的危險(xiǎn)性可劃分第一次危險(xiǎn)和第二次危險(xiǎn)兩種，前者是指系統(tǒng)或設(shè)備內(nèi)潛在的有發(fā)生火災(zāi)爆炸可能性的危險(xiǎn)，在正常狀態(tài)下不會(huì)危及安全，但當(dāng)誤操作或外部偶然直接間接原因會(huì)引起燃燒和爆炸后者是指由第一次危險(xiǎn)所引起的后果，直接危險(xiǎn)人身、設(shè)備以及建(構(gòu))筑物的危險(xiǎn)。美國(guó)DOW化學(xué)工業(yè)公司曾經(jīng)提出一個(gè)計(jì)算燃燒及爆炸危險(xiǎn)程度的指數(shù)，以下簡(jiǎn)稱F.E.指數(shù)，用以研究一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的潛在危險(xiǎn)程度，這個(gè)數(shù)由物性和生產(chǎn)過(guò)程的性質(zhì)計(jì)算得到的。例如：由第一次危險(xiǎn)引起的火災(zāi)、爆炸、毒物泄漏以及由此造成人員的跌倒、墜落和碰撞等。1/13/202341化工設(shè)計(jì)

根據(jù)F.E.指數(shù)可以估計(jì)生產(chǎn)的危險(xiǎn)性，在化工設(shè)計(jì)中，評(píng)價(jià)工工藝流程方案時(shí)，可以指出哪一個(gè)方案的危險(xiǎn)程度較小，在設(shè)備布置圖和管道及儀表流程圖完成后，用以指導(dǎo)決定安全措施。

F.E.指數(shù)等于物料因子乘以物料危險(xiǎn)性因子再乘以過(guò)程共性危險(xiǎn)因子和過(guò)程特性危險(xiǎn)因子。影響F.E.指數(shù)的基本因數(shù)是主要工藝物料的燃燒熱，也就是物料因子占重要位置。表7—15列出了燃燒與爆炸指數(shù)計(jì)算因子建議值。1/13/202342化工設(shè)計(jì)（1）物料因子MF=-△Hc×————（2）物料危險(xiǎn)性因子因子（建議值）

a氧化劑0～20%b與水反應(yīng)產(chǎn)生可燃性氣體0～30%c自發(fā)加熱30%d自發(fā)加速聚合

50%～75%e有分解爆炸危險(xiǎn)性125%f爆炸性物質(zhì)150%g其他0～150%（3）過(guò)程的共性危險(xiǎn)因子因子（建議值）

a僅有可燃性液體的物理變化過(guò)程0～50%b連續(xù)反應(yīng)25%～50%c間歇反應(yīng)25%～60%d多種反應(yīng)0～50%4.3×10-4M表7—15燃燒與爆炸指數(shù)計(jì)算因子建議值1/13/202343化工設(shè)計(jì)

續(xù)上表（4）過(guò)程的特性危險(xiǎn)因子因子（建議值）

a低壓（0.1MPa以下）

0～100%

b在爆炸極限范圍內(nèi)或附近操作

0～150%

c低溫，對(duì)碳素鋼10～—30℃

15%<—30℃

25%

d高溫（只能用其中之一）

高于閃點(diǎn)

0～20%

高于沸點(diǎn)

25%

高于自燃點(diǎn)

35%

e高壓

對(duì)于1.520MPa

30%>20MPa

60%

f難于控制的反應(yīng)過(guò)程

50%～100%

g粉塵霧狀物危險(xiǎn)

30%～60%

h大于平均爆炸危險(xiǎn)性

60%～100%

i大量（貯存或生產(chǎn)）可燃性液體（只能用其呂之一）

10～25m3

40%～55%25～75m3

55%～75%75～200m3

75%～100%

>200m3

100%j其他

0～20%

1/13/202344化工設(shè)計(jì)（三）安全防火設(shè)計(jì)在工藝設(shè)計(jì)中，考慮安全防火的因素較多，諸如在選擇工藝操作條件捍，對(duì)物料配比要避免可燃?xì)怏w或蒸汽同空氣的混合物落在爆炸極限范圍內(nèi)；需要使用溶劑時(shí)，在工藝生產(chǎn)允許的前提下，設(shè)計(jì)上盡量選用火災(zāi)危險(xiǎn)性小的溶劑；使用的熱源盡量不用明火（可采用蒸汽或熔鹽加熱）；在昴、易燃爆車間設(shè)置氮?dú)赓A罐，用氮?dú)庾鳛槭鹿拾l(fā)