裝置與設(shè)備安全

裝置與設(shè)備安全第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日一.裝置材料安全設(shè)計(jì)二.容器及設(shè)備安全技術(shù)三.管道及管系安全技術(shù)四.鍋爐與輔機(jī)安全技術(shù)

第八章危險(xiǎn)物質(zhì)加工裝置與設(shè)備安全技術(shù)第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日一、材料的選擇1、確定使用條件

①弄清裝置在正常運(yùn)行和特殊狀況下,與設(shè)備材料接觸的各種工藝物料對設(shè)備材質(zhì)的影響作用.②考慮流速、物料中的水分、微量組分等條件對材料的腐蝕性。2.材料的耐腐蝕性

(1)化學(xué)親和力大小。(2)材料與環(huán)境間的能差低于某一限度,使得相互間的反應(yīng)難以進(jìn)行。(3)材料所具有的能量與環(huán)境能量之間的能差大于一定的限度,使材料表面形成穩(wěn)定的化合物薄膜。第一節(jié)裝置材料安全設(shè)計(jì)第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日3.材料強(qiáng)度和加工性

化工材料的強(qiáng)度主要指張力強(qiáng)度；加工性主要指焊接性。4.材料的選擇

①選材的基本原則：從能滿足耐腐蝕性、強(qiáng)度和加工性的材料中選擇最為經(jīng)濟(jì)的材料。②選材的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn):使用壽命相同材料的制造費(fèi)用評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；使用壽命不同材料時(shí)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日二、安全設(shè)計(jì)條件的確定1、最高使用條件

①在設(shè)計(jì)時(shí)要以可能的最苛刻的工況為設(shè)計(jì)條件。②用水或空氣作冷卻劑的冷卻器,要根據(jù)設(shè)計(jì)原則給定的最高溫度進(jìn)行設(shè)計(jì)。③對加熱器,除工藝所需的熱量外,還要加設(shè)備熱損失。冷凍機(jī)也是如此。④由于反應(yīng)裝置的使用條件較分離裝置的變動(dòng)幅度大,所以要把控制低于該條件或反應(yīng)能達(dá)到的使用條件作為最高條件。2、設(shè)計(jì)條件的確定

一般要以最高工作壓力和最高工作溫度為準(zhǔn)并留出一定的裕量。①設(shè)計(jì)壓力:為工作壓力的1.1倍或以工作壓力為準(zhǔn)再加一定余度。②設(shè)計(jì)溫度:為工作溫度再加上10~20℃。第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日1.塔、槽類設(shè)備安全設(shè)計(jì)：確定塔徑時(shí)要考慮預(yù)期的操作范圍。2.換熱器類安全設(shè)計(jì)：確定換熱器主要是確定管徑和管長。3.反應(yīng)器類安全設(shè)計(jì)：考慮催化劑活性等變化,還要考慮控制副反應(yīng)的安全措施。避免發(fā)生壓力異常升高及爆炸等事故,安裝爆破板及其他保安設(shè)施。另外,為使反應(yīng)器內(nèi)工藝流體的流動(dòng)狀態(tài)以及加熱或冷卻用的熱介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)保持一定的均勻穩(wěn)定性,要特別注意反應(yīng)器主要尺寸的確定。4.泵、壓縮機(jī)類安全設(shè)計(jì)：選用泵和壓縮機(jī),主要確定輸出壓力、揚(yáng)程等。從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā),應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,其特有的性能曲線上能進(jìn)行自動(dòng)控制的設(shè)備。5.加熱爐類安全設(shè)計(jì)：在確定加熱爐熱負(fù)荷時(shí)要考慮熱損失；加熱爐的形式根據(jù)工藝要求確定；爐管直徑要根據(jù)爐管并聯(lián)路數(shù)來定。

第二節(jié)容器及設(shè)備安全技術(shù)第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日6.工廠布置的基本模式：

(1)工藝設(shè)備(塔、槽、換熱器)單行布置,泵、鼓風(fēng)機(jī)與其平行布置。(2)工藝設(shè)備(塔、槽、換熱器)用管廊隔開兩行布置,泵、鼓風(fēng)機(jī)布置在管廊的下面。(3)各種塔排成一行;槽和換熱器類布置在框架上面;泵、鼓風(fēng)機(jī)布置在框架下面。7.設(shè)計(jì)壓力的確定

在滿足安全要求的基礎(chǔ)上,盡可能做到既經(jīng)濟(jì)又合理。確定設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力,應(yīng)將其放到系統(tǒng)中,結(jié)合系統(tǒng)前后的管道壓力降或者靜壓力來考慮,用最高壓力加上(或減去)這個(gè)管道壓力降或者靜壓力,才能得到可靠的設(shè)計(jì)壓力。8.設(shè)計(jì)溫度的確定

指在正常工作過程中,用來確定設(shè)備設(shè)計(jì)壓力的最高壓力相對應(yīng)的設(shè)備材料達(dá)到的溫度。第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日9.系統(tǒng)安全分析

1）物性分析特殊物料如:劇毒和貴重的物料,為防止泄露,一般把這些設(shè)備的壓力定得高于一般容器的安全系數(shù)。瀝青、石蠟等常溫下會凝固的物料,它們的設(shè)備和管道必須設(shè)計(jì)可靠的伴熱管。

2)安全閥對有安全閥存在的系統(tǒng),安全閥的上下游設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力確定的原則是不同的,要具體分析后才能確定。3)泵系統(tǒng)

4)壓縮機(jī)系統(tǒng)

第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日5)壓力容器事故的預(yù)防

為防止壓力容器發(fā)生爆炸,應(yīng)采取措施(1)在設(shè)計(jì)上,采用合理的結(jié)構(gòu)；選用塑性、韌性較好的材料;(2)制造、修理、安裝、改造時(shí),加強(qiáng)焊接管理,提高焊接質(zhì)量，并按規(guī)范進(jìn)行熱處理和探傷；避免使用缺陷材料；(3)在鍋爐使用過程中,加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行管理,保證鍋爐安全附件和保護(hù)裝置靈活,齊全；加強(qiáng)水質(zhì)管理，提高司爐工技術(shù)素質(zhì)，防止缺水、誤判、誤操作。(4)在壓力容器使用中,加強(qiáng)使用管理,避免操作失誤,避免超溫、超壓、超負(fù)荷運(yùn)行，避免失檢、失修及安全裝置失靈。(5)加強(qiáng)檢驗(yàn)工作,及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷并采取有效措施。第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日6)液化氣容器

7)冷凍系統(tǒng)冷凍系統(tǒng)在正常工作時(shí)分為高壓側(cè)和低壓側(cè),在停車后高壓側(cè)壓力將降低而低壓側(cè)壓力將升高,最后兩側(cè)壓力相等,這時(shí)的壓力即是“停車壓力”?！巴＼噳毫Α卑锤邏簜?cè)至低壓側(cè)等焓節(jié)流來計(jì)算等。高壓側(cè)的最大工作壓力通常是工藝規(guī)定的壓力,一般高于"停車壓力"。低壓側(cè)的最大工作壓力為"停車壓力"加上一定的裕量;或者就取最高預(yù)期環(huán)境溫度下冷凍劑的平衡壓力。第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日第三節(jié)管道及管系安全技術(shù)一、配管系統(tǒng)基礎(chǔ)安全設(shè)計(jì)管道不僅連接各設(shè)備，而且還是輸送物料、能量的通道，它保證了工藝過程中的物理、化學(xué)變化得以進(jìn)行，管道及管線的安全設(shè)計(jì)是化工生產(chǎn)整個(gè)裝置安全的核心問題之一。二、管道設(shè)計(jì)壓力的確定原則1、適用范圍：2、管道設(shè)計(jì)壓力的確定原則a、管道設(shè)計(jì)壓力不得低于最大工作壓力。b、裝有安全泄壓裝置的管道,其設(shè)計(jì)壓力不得低于安全泄壓裝置的開啟壓力(或爆破壓力)。c、所有與設(shè)備相連接的管道,其設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)低于所連接設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。d、輸送制冷劑、液化氣等沸點(diǎn)低的介質(zhì)的管道,按閥被關(guān)閉或介質(zhì)不流動(dòng)時(shí)可能達(dá)到的最大飽和蒸氣壓力作為設(shè)計(jì)壓力。第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日3.管道設(shè)計(jì)壓力的取值a、設(shè)安全閥的壓力管道,管道設(shè)計(jì)壓力>=安全閥開啟壓力。b、不設(shè)安全閥的壓力管道,管道設(shè)計(jì)壓力>=設(shè)備設(shè)計(jì)壓力。c、離心泵出口管道,管道設(shè)計(jì)壓力>=泵的關(guān)閉壓力。d、往復(fù)泵出口管道,管道設(shè)計(jì)壓力>=泵出口安全閥開啟壓力。e、壓縮機(jī)排出管道,管道設(shè)計(jì)壓力>=安全閥開啟壓力+壓縮機(jī)出口至安全閥管道內(nèi)最大正常流量下的壓力降。f、真空管道,管道設(shè)計(jì)壓力=全真空。第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日三、管道設(shè)計(jì)溫度的確定工藝系統(tǒng)專業(yè)根據(jù)化工工藝專業(yè)提出的正常工作過程中的工作溫度,按"最苛刻條件下的壓力溫度組合"來選取管道設(shè)計(jì)溫度。四、管道水力學(xué)的設(shè)計(jì)管道水力學(xué)設(shè)計(jì)的目的,是求得在已有條件下比較合理的管道直徑。五、管徑的確定最初階段,通常是由實(shí)際操作中所得到的各種流體的管內(nèi)流速作為基準(zhǔn)來初步確定管子的直徑。對于特殊的流體或特殊部分的配管系統(tǒng),可以先按事先確定的容許流速來設(shè)定管徑。六、廠內(nèi)配管安全1.配管的基本規(guī)劃要符合用途目的和流體的使用條件；2.配管通道和其他設(shè)備布置時(shí)綜合分析，具體考慮；第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日一、鍋爐安全設(shè)計(jì)條件國家對鍋爐的設(shè)計(jì)制造有嚴(yán)格的要求,實(shí)行定點(diǎn)生產(chǎn)制度。鍋爐制造單位,必需具備保證產(chǎn)品質(zhì)量所必需的加工設(shè)備、技術(shù)力量、檢驗(yàn)手段和管理水平。購置、選用的鍋爐應(yīng)是定點(diǎn)廠家的合格產(chǎn)品,并有齊全的技術(shù)文件、質(zhì)量證明書和產(chǎn)品竣工圖。鍋爐安全附件：安全閥（每年檢驗(yàn)、定壓一次并鉛封完好，每月自動(dòng)排放試驗(yàn)一次，每周手動(dòng)排放試驗(yàn)一次）、水位表、壓力表。二、燃油鍋爐安全

1.燃油的火災(zāi)危險(xiǎn)特性用作鍋爐燃料的重油火災(zāi)危險(xiǎn)性比燃煤要大,不可忽視。

2.燃油系統(tǒng)的防火要求燃油貯罐區(qū)必須有良好的避雷裝置,特別要健全并嚴(yán)格執(zhí)行油罐區(qū)檢修作業(yè)的動(dòng)火制度。此外,燃油鍋爐應(yīng)重點(diǎn)抓住點(diǎn)火油罐的防火、油槍防漏、爐膛防爆和防止鍋爐尾部燃燒四個(gè)方面。第四節(jié)鍋爐與輔機(jī)安全技術(shù)第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日三、燃煤鍋爐安全

1、全面檢查:汽、水系統(tǒng)的受熱、受壓元件；燃燒系統(tǒng)；安全附件；鍋爐構(gòu)架、樓梯、平臺，是否完好；輔機(jī)、儀表是否完好。

2、上水：全部上水時(shí)間：夏季不小于1h，冬季不小于2h。

3、烘爐：上水后、啟動(dòng)前要烘干爐膛和煙道。

4、煮爐：清除蒸發(fā)受熱面中的鐵銹、油污等污物，提高鍋水或蒸汽的品質(zhì)。

5、點(diǎn)火與升壓：此間要注意：①防止?fàn)t膛內(nèi)爆炸;②防止熱應(yīng)力和熱膨脹造成破壞;③監(jiān)視和調(diào)整各種變化。

6、暖管與并汽：■鍋爐運(yùn)行中,保護(hù)裝置與聯(lián)鎖不得停用。安全閥每天人為排汽試驗(yàn)一次。定期進(jìn)行排污試驗(yàn)。7、停爐：鍋爐停爐分正常停爐和緊急停爐兩種。第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日八種情況緊急停爐:

①鍋爐水位低于水位表的下部可見邊緣;②不斷加大向鍋爐給水及采取其他措施,但水位仍繼續(xù)下降;③鍋爐水位超過最高可見水位(滿水),經(jīng)放水仍不能見到水位;④給水泵全部失效或給水系統(tǒng)故障,不能向鍋爐進(jìn)水;⑤水位表或安全閥全部失效;⑥鍋爐元件損壞,危及運(yùn)行人員安全;⑦燃燒設(shè)備損壞,爐墻倒塌或鍋爐構(gòu)架被燒紅等,嚴(yán)重威脅鍋爐安全運(yùn)行;

⑧其他異常情況危及鍋爐安全運(yùn)行。第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日緊急停爐的操作次序：

a、立即停止添加燃料和送風(fēng),減弱引風(fēng)。b、同時(shí),設(shè)法熄滅爐膛內(nèi)的燃料,對于一般層燃爐可以用砂土或濕灰滅火。c、滅火后即把爐門、灰門及煙道接板打開,以加強(qiáng)通風(fēng)冷卻。d、鍋內(nèi)可以較快降壓并更換鍋水,鍋水冷卻至70℃左右允許排水。但因缺水緊急停爐時(shí),嚴(yán)禁給爐上水,并不得開啟空氣閥及安全閥快速降壓。第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日四、鍋爐爆炸危險(xiǎn)性分析

1.水蒸氣爆炸：若鍋爐容器破裂,爐內(nèi)"過飽和水瞬時(shí)汽化,體積驟然膨脹許多倍,在容器周圍空間形成爆炸。

2.超壓爆炸：鍋爐主要承壓部件筒體如封頭、管板、爐膽等承受的壓力超過其承載能力限度而造成的鍋爐爆炸。3.缺陷導(dǎo)致爆炸因鍋爐主要承壓部件出現(xiàn)裂.紋、嚴(yán)重變形、腐蝕、組織變化等情況,導(dǎo)致主要承壓部件喪失承載能力,突然大面積破.裂爆炸。4.嚴(yán)重缺水導(dǎo)致爆炸：鍋爐一旦嚴(yán)重缺水,主要受壓部件得不到正常冷卻,其強(qiáng)度降低，若此時(shí)給鍋爐上水，則釀成爆炸事故。第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日五、鍋爐重大事故分析

1.缺水事故:

缺水事故原因a、運(yùn)行人員疏忽大意；b、水位表故障造成假水位；c、水位報(bào)警器或給水自動(dòng)調(diào)節(jié)器失靈；d、給水設(shè)備或給水管路故障；e、運(yùn)行人員排污后忘記關(guān)排污閥或者排污閥泄漏；f、水冷壁、對流管束或省煤器管子爆破漏水等。

鍋爐缺水的處理

發(fā)現(xiàn)鍋爐缺水時(shí),應(yīng)首先判斷是輕微缺水還是嚴(yán)重缺水,然后酌情予以不同的處理。第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日2.滿水事故：鍋爐滿水的原因：①運(yùn)行人員疏忽大意或擅離職守,對水位監(jiān)視不嚴(yán),放棄了對水位表的監(jiān)視;②水位表故障造成假水位而運(yùn)行人員未及時(shí)發(fā)現(xiàn);③水位報(bào)警器及給水自動(dòng)調(diào)節(jié)器失靈而又未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)等。鍋爐滿水的處理：①發(fā)現(xiàn)鍋爐滿水后,應(yīng)沖洗水位表,檢查水位表有無故障;②一旦確認(rèn)滿水,立即關(guān)閉給水閥停止向鍋爐上水,啟用省煤器再循環(huán)管路,減弱燃燒,開啟排污閥及過熱器、蒸汽管道上的疏水閥;③待水位恢復(fù)正常后,關(guān)閉排污閥及各疏水閥;恢復(fù)正常運(yùn)行。

第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日3.汽水共騰(1)汽水共騰原因：a、鍋水品質(zhì)太差;b、負(fù)荷增加和壓力降低過快。(2)汽水共騰的處理。a、發(fā)現(xiàn)汽水共騰時(shí),應(yīng)減弱燃燒,降低負(fù)荷,關(guān)小主汽閥;b、加強(qiáng)蒸汽管道和過熱器的疏水;c、全開連續(xù)排污閥,并打開定期排污閥放水,同時(shí)上水,以改善鍋水品質(zhì);d、待水質(zhì)改善、水位清晰時(shí),可逐漸恢復(fù)正常運(yùn)行。

第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日4.鍋爐爆管(1)爆管原因：a、水質(zhì)不良、管子結(jié)垢并超溫爆破;b、水循環(huán)故障;c、嚴(yán)重缺水;d、制造、運(yùn)輸、安裝中管內(nèi)落人異物,如鋼球、術(shù)塞等;e、煙氣磨損導(dǎo)致管壁減薄;f、運(yùn)行或停爐的管壁因腐蝕而減薄;g、管子膨脹受阻礙,由于熱應(yīng)力造成裂紋;h、吹灰不當(dāng)造成管壁減薄;i、管樹缺陷或焊接缺陷在運(yùn)行中發(fā)展擴(kuò)大。(2)爆管處理：爐管爆破時(shí),通常必須緊急停爐修理。第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日5.省煤器損壞(1)省煤器損壞原因a、煙速過高或煙氣含灰量過大,飛灰磨損嚴(yán)重;b、給水品質(zhì)不符合要求,特別是未進(jìn)行除氧,管子水側(cè)被嚴(yán)重腐蝕;c、省煤器出口煙氣溫度低于其酸露點(diǎn),在省煤器出口段煙氣側(cè)產(chǎn)生酸性腐蝕;d、材質(zhì)缺陷或制造安裝時(shí)的缺陷導(dǎo)致破裂;e、水擊或爐膛、煙道爆炸劇烈振動(dòng)省煤器并使之損壞等。(2)省煤器損壞處理省煤器損壞時(shí),如能經(jīng)直接上水管給鍋爐上水,并使煙氣經(jīng)旁通煙道流出，則可不停爐修理，否則必須停爐修理。6.過熱器損壞過熱器損壞主要指過熱器爆管；過熱器損壞通常需要停爐修理；第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日7.水擊事故

水在管道中流動(dòng)時(shí),因速度突然變化導(dǎo)致壓力突然變化,形成壓力波并在管道中傳播的現(xiàn)象。發(fā)生水擊時(shí)管道承受的壓力驟然升高,發(fā)生猛烈振動(dòng)并發(fā)出巨大聲響,造成管道、法蘭、閥門等的損壞。鍋爐中易于產(chǎn)生水擊的部位有:給水管道、省煤器、過熱器。為了預(yù)防水擊事故,給水管道和省煤器管道的閥門啟閉不應(yīng)過于頻繁,啟閉速度要緩慢;對可分式省煤器的出口水溫要嚴(yán)格控制,使之低于同壓力下的飽和溫度40℃;防止?jié)M水和汽水共騰事故,暖管之前應(yīng)徹底疏水;上鍋筒進(jìn)水速度應(yīng)緩慢,下鍋筒進(jìn)汽速度也應(yīng)緩慢。發(fā)生水擊時(shí),除立即采取措施使之消除外,還應(yīng)認(rèn)真檢查管道、閥門、法蘭、支撐等,如無異常情況,才能使鍋爐繼續(xù)運(yùn)行。第24頁，共27頁，2023年，2月20日，星期日8.爐膛爆炸爐膛爆炸的主要原因：