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硝酸行业的重大危险源辨识

重大危险源辨识

1.1重大危险源要素分析:

重大危险源是指长期地或临时地生产、加工、搬运、使用或贮存危险物质,且危险物质的数量等于或超过临界量的单元。单元指一个(套)生产装臵、设施或场所,或同属一个工厂的且距边缘距离小于500m的几个(套)生产装臵、场所或设施。

危险物质指一种物质或若干种物质的混合物,由于它的化学、物理或毒性特性,使其具有易导致火灾、爆炸或中毒的危险。

当单元内存在危险物质的数量等于或超过上述标准中规定的临界量,该单元即被定为重大危险源。

本厂生产工艺流程复杂。具有易燃、易爆、有毒、高温、高压及生产过程连续性的特点。其中间产品半水煤气(一氧化碳和氢气混合物)、半水煤气中的硫化氢和甲烷、以及产品氨、甲醇均属于GB18218-2009标准中所列的危险物质。这些物质在设备失效、泄漏、操作失控或自然灾害等情况下,存在着发生火灾爆炸、人员中毒窒息等严重事故的潜在危险。另外,建设项目中使用压力容器、压力管道和锅炉是国家安全生产监督管理局文件(安监管协调至【2004】56号)中要求重大危险源申报的危险能量储存设施。

因此,从存在危险物质和危险能量设施方面看,该评价区域具备了构成重大危险源的必要条件。有鉴于此,应该进一步对生产过程中危险物质的种类、每种危险物质的具体数量以及设备操作条件等进行

认真地分析和计算,以便最终科学的确认该厂是否构成重大危险源。

1.2重大危险源辨识方法

重大危险源辨识方法是依据GB18218-2009《重大危险源辨识》的规定进行辨识。辨识方法是当单元内存在危险物质的数量等于或超过上述标准中规定的临界量,该单元即被定为重大危险源。

判断项目区域是否构成重大危险源的另一种方法是按《关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见》(国家安全生产监督管理局文件,安监管协调字【2004】56号)中规定的重大危险源普查申报的分类来进行,该法分类的原则是:“从可操作性出发,以重大危险源所处的场所或设备、设施对重大危险源进行分类;再按相似相容性原则,依据各大类重大危险源各自的特性进行有层次的展开”。该法按上述原则将重大危险源分为9类:

1)贮罐区(贮罐) 5)锅炉

2)库区(库) 6)压力容器

3)生产场所 7)煤矿(井工开采)

4)压力管道 8)金属非金属地下矿山

9)尾矿库

此次分别采用者两种辨识方法进行重大危险源辨识。

1.3根据GB18218进行重大危险源辨识

评价区域其中间产品半水煤气(一氧化碳和氢气混合物)、半水煤气中的硫化氢和甲烷、以及产品氨、甲醇均属于GB18218-2009标准中所列的危险物质。硫化氢和甲烷由于在生产装臵中,较少

独立存在,故不再进行重大危险源辨识。

1.3.1氨物质量的估算

(1)生产区液氨量

生产区内氨主要以液态存在于过度储罐中,反应和分离设备中气氨相对较少,液氨在氨合成塔后的氨冷凝器、氨分离器中。根据设备容积和液位控制情况,存液氨重量约为15m3。常温下液氨的密度为617Kg/ m3,经计算生产场所液氨的最大储存量约为:9.3t。

(2)液氨库区液氨量

设臵有200m3液氨立式储罐2台,50 m3液氨卧式储罐3台,操作温度下密度取为617Kg/ m3,装料系数区0.85时,液氨最大贮存量为:

W氨=550×0.617×0.85=288t

1.3.2 半水煤气(一氧化碳和氢气混合物)量的计算

造气炉造出半水煤气后,在生产流程中,变换以前的大部分管道、设备中均存在一氧化碳和氢气的混合物,贮存量最大的是一座6500 m3的气柜。以下计算气柜中一氧化碳和氢气混合物的量。

气柜中物料组成为:H240%;CO30%;CO27%;N222%;020.3%;CH4 0.7%(均为体积%)

操作温度为40℃,操作压力为300~400mmH2O(2.9~4.6kPa,表),用以下气体方程进行计算

W i=(M i PV)/(RT)

式中W i—i组分的质量,M i—i组分的分子量;P—操作压力,V—容积,m3;R—气体常数,8.314;T—温度,K。

将各常数带入上式,6500 m3气柜中最大存放一氧化碳(0.32t)和氢气(0.02t)混合物的量为0.34t

1.3.3甲醇量的计算

甲醇主要存在于甲醇精馏工段和甲醇储罐区中。常温常压保存,甲醇的密度为790 Kg/ m3,装料系数为0.85。

(1)甲醇精馏工段设有甲醇中转罐,容积均为60 m3;

另外精馏塔、冷凝器和回流罐中估计储存10t,

生产场所有甲醇总计40t。

(2)甲醇库区由四台容积为500 m3的储罐,最大储存甲醇量为335t。

1.3.4根据GB18218-2009进行重大危险源辨识结果

根据GB18218-2009的规定,建设项目区域相关危险物质构成重大危险源的临界量和单物质辨识结果见表3.1—1

表3.1—1项目区域单物质重大危险源辨识结果

硝酸行业的重大危险源辨识

根据3.7—1中队危险物质量的估算结果,根据GB18218—2009中的规定的重大危险源辨识标准,甲醇罐区、氨库、硝酸罐区单独构成重大危险源。由于它们相距不大于500m,故可以构成一个重大危险源。

1.3.5根据安监管56文件进行重大危险源辨识

评价区域按国家安全生产监督管理局安监管协调字【2004】56号文(以下简称56号文)中的规定,可能需要进行重大危险源申报的类别为压力容器群。构成重大危险源的申报条件为属下列条件之一的压力容器:

(1)介质毒性程度为极度、高度或中度危害的三类压力容器;(2)易燃介质,最高工作压力≥0.1Mpa,且PV≥100Mpa〃m3的压力容器(群)

根据GB5044—85《职业性接触毒物危害程度分级》的相关规定,评价项目中存在的一氧化碳为高度危害物质,氨为轻度危害物质。

1.4事故危害后果分析

1.4.1半水煤气柜燃爆事故危害后果的定量分析

进行燃爆危害后果分析选取6500 m3半水煤气柜发生燃爆事故为样本进行危害后果计算

造气炉产生半水煤气后,在合成氨的整个流程中,大部分管道、设备中均存在一氧化碳和氢气混合物,评价区域贮存量最大的是6500 m3的半水煤气柜,气柜中一氧化碳和氢气混合物的物质量约为0.34吨。一氧化碳的氢气混合物泄漏时与空气均形成爆炸性混合物,可以用蒸汽云爆炸的伤害模型计算。

首先用范登伯格和兰诺伊公式估计蒸汽云爆炸的TNT当量W TNT:W TNT=1.8AW f Q f/Q TNT

式中1.8-地面爆炸系数;

A—蒸汽云的TNT当量系数,取a=0.04;

W TNT—蒸汽云的TNT当量,Kg;

W f-蒸汽云中燃料的总物质量,Kg;

Q f—燃料的燃烧热,MJ/Kg;

Q TNT—TNT的爆热,Q TNT=4.52MJ/Kg

用下式计算死亡半径R

R=13.6(W TNT/1000)0.37

由于半水煤气为混合物组成,为了简便计算,取其中占比例最多的物质一氧化碳和氢气为代表进行计算,其误差在允许范围。一氧化碳和氢气混合物的量为0.9t(CO0.41t,H20.4t),一氧化碳和氢气的燃烧热值分别为10.1MJ/Kg和120.5MJ/Kg,取其所占组分的平均燃烧热值为48.12MJ/Kg,将其物质量、燃烧热带入公式中,可计算出其死亡半径为11.8m。

1.4.2甲醇储罐火灾事故危害后果的定量分析

甲醇罐区发生火灾时,一般情况下,火势迅猛,并伴随着可燃性混合气体的爆炸。甲醇储罐发生火灾爆炸,使罐体遭到破坏。灌顶炸裂后,形成池水燃烧,产生强烈的热辐射,使周围物体和人员受到热辐射的危害。火灾事故对甲醇储罐周边设施及人员的热辐射危害程度与甲醇储量、燃烧时间、事故中心距离等多种因

素有关。

⑴池火灾时的池直径

初始火灾时液池直径为甲醇罐直径即D=7.6m

火灾最盛时,液池直径应为防火堤内所形成的当量直径,拟建甲醇罐区4台甲醇储罐单排设在同一防火堤内,防火堤长28m,宽28m,火灾最盛期液池直径为:

D=31.6m

⑵池火灾的火焰高度

池火灾时的火焰高度与池液直径、周围空气密度、重力加速度、甲醇的燃烧速度等因素有关,可按下式计算:

h=84r【dm/dt/p/(2gr)0.5】0.6

式中:h—火焰高度m

r—池液半径m

p—周围空气密度,取1.16Kgm3

dm/dt燃烧速度

甲醇燃烧速度按吴宗之等编著的《危险评价方法及应用》中公式计算得到0.0173Kg(m2)

将各参数带入可得到:

甲醇储罐初期池火灾时火焰高度为:h=5.9m‘

甲醇储罐盛期池火灾时的火焰高度为:h=15.4m

⑶热辐射的通量

液池燃烧时放出的总辐射为:

Q初=5429KW

Q盛=1993KW

1.4.3毒物泄漏危害后果分析

毒物泄漏的危害后果分析序曲200m3液氨储罐发生破裂的事故进行危害后果定量分析。

氨属于Ⅳ级毒物,泄漏扩散将对人体造成伤害。架设液氨储罐破裂,则蒸发蒸汽的体积用下式计算:

V=m3(273+t0)22.4Wc(t-t0)/273Mq

式中;W为液化气体质量,取液氨罐最大存放量,t为原液体温度,取20摄氏度,t0为标准沸点,取-33℃,c为介质比热,取4.6。q 为汽化热,取1.37×103KJ/Kg,M为相对分子质量,取17。

蒸汽与空气混合形成有毒气体,假设有毒空气以半球型向地面扩散,则有毒空气扩散半径计算:

R=197m

可计算液氨库出现一个1003液氨储罐破裂时有毒液化气体容器破裂时毒害区最大死亡半径为197m(200m3液氨罐破裂)