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第一节厂址及厂区平面布局的对策措施

1、项目选址

选址时,除考虑建设项目的经济性和技术合理性并满足工业布局和城市规划要求外,在安全方面应重点考虑地质、地形、水文、气象等自然条件对企业安全生产的影响和企业与周边区域的相互影响。

1)自然条件的影响

(1)不得在各类(风景、自然、历史文物古迹、水源等)保护区、有开采价值的矿藏区、各种(滑坡、泥石流、溶洞、流沙等)直接危害地段、高放射本底区、采矿陷落(错动)区、淹没区、地震断层区、地震烈度高于九度地震区、Ⅳ级湿陷性黄土区、Ⅲ级膨胀土区、地方病高发区和化学废弃物层上面建设。

(2)依据地震、台风、洪水、雷击、地形和地质构造等自然条件资料,结合建设项目生产过程和特点,采取易地建设或采取有针对性的、可靠的对策措施,如设置可靠的防洪排涝设施,按地震烈度要求设防,工程地质和水文地质不能完全满足工程建设需要时的补救措施,产生有毒气体的工厂不宜设在盆地窝风处等。

(3)对产生和使用危险危害性大的工业产品、原料、气体、烟雾、粉尘、噪声、振动和电离、非电离辐射的建设项目,还必须依据国家有关专门(专业)法规、标准的要求,提出对策措施。例如生产和使用氰化物的建设项目禁止建在水源的上游附近。

2)与周边区域的相互影响

除环保、消防行政部门管理的范畴外,主要考虑风向和建设项目与周边区域(特别是周边生活区、旅游风景区、文物保护区、航空港和重要通讯、输变电设施以及开放型放射工作单位、核电厂、剧毒化学品生产厂等)在危险、危害性方面相互影响的程度,采取位置调整、按国家规定保持安全距离和卫生防护距离等对策措施。

例如,根据区域内务工厂和装置的火灾、爆炸危险性分类,考虑地形、风向等条件进行合理布置,以减少相互间的火灾爆炸的威胁;易燃易爆的生产区沿江河岸边布置时,宜位于邻近江河的城镇、重要桥梁、大型锚地、船厂、港区、水源等重要建筑物或构筑物的下游,并采取防止可燃液体流入江河的有效措施;公路、地区架空电力线路或区域排洪沟严禁穿越厂区,与相邻的工厂或设施的防火间距应符合《建筑设计防火规范》(GBJ16—1987)(2001年修订版)、《石油化工企业设计防火规范》(GB50160—1992)(1999年修订版)等有关标准的规定,危险、危害性大的工厂企业应位于危险、危害性小的工厂企业全年主导风向的下风侧或最小频率风向的上风侧;使用或生产有毒物质、散发有害物质的工厂企业应位于城镇和居住区全年主导风向的下风侧或最小频率风向的上风侧;有可能对河流、地下水造成污染的生产装置及辅助生产设施,应布置在城镇、居住区和水源地的下游及地势较低地段(在山区或丘陵地区应避免布置在窝风地带);产生高噪声的工厂应远离噪声敏感区(居民、文教、医疗区等),并位于城镇居民集中区的夏季最小风频风向的上风侧,对噪声敏感的工业企业应位于周围主要噪声源的夏季最小风频风向的下风侧;建设项目不得建在开放型放射工作单位的防护检测区和核电厂周围的限制区内;按建设项目的生产规模、产生危险、有害因素的种类和性质、地区平均风速等条件,与居住区的最短距离,应不小于规定的卫生防护距离;与爆炸危险单位(含生产爆破器材的单位)应保持规定的安全距离等。

2、厂区平面布置

在满足生产工艺流程、操作要求、使用功能需要和消防、环保要求的同时,主要从风向、安全(防火)距离、交通运输安全和各类作业、物料的危险、危害性出发,在平面布置方面采取对策措施。

1)功能分区

将生产区、辅助生产区(含动力区、贮运区等)、管理区和生活区按功能相对集中分别布置,布置时应考虑生产流程、生产特点和火灾爆炸危险性,结合周边地形、风向等条件,以减少危险、有害因素的交叉影响。管理区、生活区一般应布置在全年或夏季主导风向的上风侧或全年最小风频风向的下风侧。

辅助生产设施的循环冷却水塔(池)不宜布置在变配电所、露天生产装置和铁路冬季主导风向的上风侧和怕受水雾影响设施全年主导风向的上风侧。

2)厂内运输和装卸

厂内运输和装卸包括厂内铁路、道路、输送机通廊和码头等运输和装卸(含危险品的运输、装卸)。应根据工艺流程、货运量、货物性质和消防的需要,选用适当运输和运输衔接方式,合理组织车流、物流、人流(保持运输畅通、物流顺畅且运距最短、经济合理,避免迂回和平面交叉运输,道路与铁路平交和人车混流等)。为保证运输、装卸作业安全,应从设计上对厂内的路和道路(包括人行道)的布局、宽度、坡度、转弯(曲线)半径、净空高度、安全界线及安全视线、建筑物与道路间距和装卸(特别是危险品装卸)场所、堆扬(仓库)布局等方面采取对策措施。

依据行业、专业标准(如化工企业、炼油厂、工业锅炉房、氧气站、乙炔站等)规定的要求,应采取其他运输、装卸对策措施。

根据满足工艺流程的需要和避免危险、有害因素交叉相互影响的原则,布置厂房内的生产装置、物料存放区和必要的运输、操作、安全、检修通道。

例如,全厂性污水处理场及高架火炬等设施,宜布置在人员集中场所及明火或散发火花地点的全年最小风频风向的上风侧;空气分离装置,应布置在空气清洁地段并位于散发乙炔、其他烃类气体、粉尘等场所的全年最小风频风向的下风侧;液化烃或可燃液体罐组,不应毗邻布置在高于装置、全厂性重要设施或人员集中场所的阶梯上,并且不宜紧靠排洪沟;当厂区采用阶梯式布置时,阶梯间应有防止泄漏液体漫流措施;设置环形通道,保证消防车、急救车顺利通过可能出现事故的地点;易燃、易爆产品的生产区域和仓储区域,根据安全需要,设置限制车辆通行或禁止车辆通行的路段;道路净空高度不得小于5m;厂内铁路线路不得穿过易燃、易爆区;主要人流出入口与主要货流出入口分开布置,主要货流出口、入口宜分开布置;码头应设在工厂水源地下游,设置单独危险品作业区并与其他作业区保持一定的防护距离等;汽车装车站、液化烃装车站、危险品仓库等机动车辆频繁出入的设施,应布置在厂区边缘或厂区外,并设独立围墙;采用架空电力线路进出厂区的总变配电所,应布置在厂区边缘等。

3)危险设施/处理有害物质设施的布置

可能泄漏或散发易燃、易爆、腐蚀、有毒、有害介质(气体、液体、粉尘等)的生产、贮存和装卸设施(包括锅炉房、污水处理设施等)、有害废弃物堆场等的布置应遵循以下原则:

(1)应远离管理区、生活区、中央实(化)验室、仪表修理间,尽可能露天、半封闭布置。应布置在人员集中场所、控制室、变配电所和其他主要生产设备的全年或夏季主导风向的下风侧或全年最小风频风向的上风侧并保持安全、卫生防护距离;当评价出的危险、危害半径大于规定的防护距离时,宜采用评价推荐的距离。贮存、装卸区宜布置在厂区边缘地带。

(2)有毒、有害物质的有关设施应布置在地势平坦、自然通风良好地段,不得布置在窝风低洼地段。

(3)剧毒物品的有关设施还应布置在远离人员集中场所的单独地段内,宜以围墙与其他设施隔开。

(4)腐蚀性物质的有关设施应按地下水位和流向,布置在其他建筑物、构筑物和设备的下游。

(5)易燃易爆区应与厂内外居住区、人员集中场所、主要人流出入口、铁路、道路干线和产生明火地点保持安全距离;易燃易爆物质仓储、装卸区宜布置在厂区边缘,可能泄漏、散发液化石油气及相对密度大于0.7(空气=1)的可燃气体和可燃蒸气的装置不宜毗邻生产控制室、变配电所布置;油、气贮罐宜低位布置。

(6)辐射源(装置)应设在僻静的区域,与居住区、人员集中场所,人流密集区和交通主干道、主要人行道保持安全距离。

4)强噪声源、振动源的布置

(1)主要噪声源应符合《工业企业厂界噪声标准》(GBl2348—1990)、《工业企业噪声控制设计规范》(GBJ87—1885)、《工业企业设计卫生标准》(GBZl—2002)等的要求,噪声源应远离厂内外要求安静的区域,宜相对集中、低位布置;高噪声厂房与低噪声厂房应分开布置,其周围宜布置对噪声非敏感设施(如辅助车间、仓库、堆场等)和较高大、朝向有利于隔声的建(构)筑物作为缓冲带;交通干线应与管理区、生活区保持适当距离。

(2)强振动源(包括锻锤、空压机、压缩机、振动落沙机、重型冲压设备等生产装置、发动机实验台和火车、重型汽车道路等)应与管理、生活区和对其敏感的作业区(如实验室、超精加工、精密仪器等)之间,按功能需要和精密仪器、设备的允许振动速度要求保持防振距离。

5)建筑物自然通风及采光

为了满足采光、避免西晒和自然通风的需要,建筑物的采光应符合《工业企业采光设计标准》(GB50033—1991)和《工业企业设计卫生标准》(GBZ1—2002)的要求,建筑物(特别是热加工和散发有害介质的建筑物)的朝向应根据当地纬度和夏季主导风向确定(一般夏季主导风向与建筑物长轴线垂直或夹角应大于45°)。半封闭建筑物的开口方向,面向全年主导风向,其开口方向与主导风向的夹角不宜大于45°。在丘陵、盆地和山区,则应综合考虑地形、纬度和风向来确定建筑物的朝向。建筑物的间距应满足采光、通风和消防要求。

6)其他要求

依据《工业企业总平面设计规范》(GB50187—1993)、《厂矿道路设计规范》(GBJ22—1987)、行业规范(机械、化工、石化、冶金、核电厂等)和有关单体、单项(石油库、氧气站、压缩空气站、乙炔站、锅炉房、冷库、辐射源和管路布置等)规范的要求,应采取其他相应的平面布置对策措施。

第二节工艺流程安全设计

从工艺流程、材料选择、设备结构和操作管理等方面采取措施,减少、避免静电荷的产生和积累。

对因经常发生接触、摩擦、分离而起电的物料和生产设备,宜选用在静电起电极性序列表中位置相近的物质(或在生产设备内衬配与生产物料相同的材料层);或生产设备采取合理的物质组合,使分别产生的正、负电荷相互抵消,最终达到起电最小的目的。选用导电性能好的材料,可限制静电的产生和积累。

在搅拌过程中,适当安排加料顺序和每次加料量,可降低静电电压。

用金属齿轮传动代替皮带传动,采用导电皮带轮和导电性能较好的皮带(或皮带涂以导电性涂料),选择防静电运输皮带、抗静电滤料等。

在生产工艺设计上,控制输送、卸料、搅拌速度,尽可能使有关物料接触压力较小、接触面积较小、接触次数较少、运动和分离速度较慢。

生产设备和管道内、外表面应光滑平整、无棱角,容器内避免有静电放电条件的细长导电性突出物,管道直径不应有突变,避免粉料不正常滞留、堆积和飞扬等。还应配备密闭、清扫和排放粉料的装置。

带电液体、强带电粉料经过静电发生区后,工艺上应设置静电消散区(如设置缓和容器和静停时间等),避免静电积累。

尽量减少带电液体的杂质和水分,可燃液体表面禁止存在不接地导体漂浮物;气流输送物料系统内应防止金属导体混入,形成对地绝缘导体。

第三节单元区域规划

1.设备配置的直线排列

试图平衡区域规划中互相矛盾的各种因素的多年实践,产生了一种为加工工业普遍接受的区域规划方法:单元中大多数塔器、简体、换热器、泵和主要管线成直线狭长排列。这种设备排列方法的主要特征是:

(1)设备配置直线的两边都与厂区道路连接。这样,在救火或其他紧急情况时,设备配置线的主要部分的两边都有方便的通路。连接道路可以作为阻火堤,把设备配置线与厂区其余部分隔离。

(2)钢制框架与道路邻接。热交换器设置在框架上部,冷却水箱设置在框架下部。吊车可以方便地驶入,安全装运热交换器的管束、管件和较重的组件。冷却水箱设置在框架上使得整个冷却水系统的维修极为方便,而不必挖掘装置周围和装置之下的地基。

(3)设备配置直线上的精馏塔、热交换器、馏出液接受器、回流筒等装置,一般采用框架结构平坡式布局方式。框架结构在精馏塔旁边提供了开放区域,塔板和其他塔内件易于拆卸装车运至维修区。在线的塔器、回流筒、热交换器之下的平坡低洼部分,对于易燃或毒性溢流物可以起截流的作用,防止污水管将其排净前扩散至单元的其他区域。

(4)管架也设置在设备配置直线上。管架的合理排布可以消除过顶间距太小或是仅敷设在乎坡上的管束,而且可以避免管沟,而管沟常常是危险液体或蒸气的良好的载体。

(5)泵排设置在设备配置直线的旁边,与道路邻接。泵排上面不得有任何障碍物,使得泵和传动装置维修时便于移动。

(6)简体、泵、装配有观测平台的蒸馏塔以及需要桥式吊车钢梁导轨吊人的设备,按序定在设备配置线上,从而把相关的危险操作集中在一起。

设备以安装在地平面上为宜。但是由于过程原因,如蒸馏或吸收塔,喷雾干燥塔或立式反应器,需要提供重力自流或泵的负压压头的设备等,设备提升是不可避免的。重的设备应尽量避免高位安装,最好和其他设备在同一水平线上或者有坚实的基座。

把直线排列的原理用于集成化过程单元的规划,可以把前述的区域规划发展成为一系列平行的、并排的设备配置直线。各过程单元的其余组件分布在这些直线簇相邻的区域,沿着设备配置直线的端点向外延伸。管线配置也分成了两部分:整个过程区的主管线以及由主管线引出的各条设备配置线的支管线。

2.非直线排列设施的配置

直线排列的设备构成了单元区域的骨架,单元的其他组件,如控制室、压缩机、反应器、溢流槽、加热炉等,可以设置在直线排列的两边。应用这种方法一般可以达到近乎方形的最大面积规划。

控制室是单元的神经中枢,是单元中最重要的部位。从操作本身考虑,似乎应该把控制室置于单元区域的中心,做到控制室离各操作观测点的距离最短。但是这样设置,控制室会有较大的潜在危险:单元中一旦发生重大事故,极易波及控制室。所以,最好是把控制室设置在单元的周边区域。对于处理毒性物质的单元,控制室应该设置在单元的上风区域。最后,控制室应该和高温或高压容器、盛有相当量的易燃或毒性液体的容器隔离。

加热炉有两个基本问题,作为明显的火源,加热炉应该设置在单元其余部分的上风区域,但是这会引起烟道气飘过塔器的高架平台或其他建筑物的问题。最好的解决办法是采取折中方案,把加热炉设置在侧面风区域。应该尽量保持加热炉与其他危险设备的适度分离。

压缩机剧烈运转,应该注意与其他危险设备适当隔离。压缩机容易泄漏气体,应该置于单元的下风区域。在现代工业实践中,由于泄漏的原因,很少把压缩机或泵安装在室内。即使在必须预防风雨的极少数情况下,这些设备也只是安装在只有屋顶而无侧墙的亭阁式建筑物中。

对于反应器,主要考虑的是提供充分的空间、反应器内件安全操作的设施以及有关的催化剂。有些高热运转的反应器,可以作为火源来处理。

非直线排列设备的配置还包括诸多的公用工程设施。电力线路必须从地下进入加工单元,适当安排人口点,避免在整个单元的电力系统设置人孔。如果单元装配有紧急释放阀或烟气管线,这些设施应靠近控制室,远离火险或其他危险区域。消防火栓或监控器必须与危险点足够近,从而能有效发挥作用,但也不能离的太近,危机时无法靠近。注意可能会阻止水流到达危险点的障碍物,检查有无必要时迅速撤退的通路。水龙带拖车或安全喷射器也作类似的配置。

除非绝对必要,铁路支线才引入单元区。当铁路支线引入单元区时,应该提供货车可能脱轨的充分的空间。不宜把装卸设备设置在铁路支线终点的延伸方向,以避免货车的过冲、扯脱货车挡与装卸设备碰撞。

在完成区域规划时,应该充分考虑将来发展扩建添加设备的可能性。在建设时一个完美排列的单元,硬挤进一些附加的设备,由于没有充足的空间而变得壅塞。应用成直线排列,在泵区中会为二些附加的泵,甚至是二两个附加的简体,找到合适的充足的空间。但是对于换热器、塔器、加热炉、反应器等,需要在工厂设计时为这些装置的添加留有一定的裕度。

3.室内装置的配置

对于需要精确的温度控制或需要操作者经常观察的情形,必须把加工单元的部分或全部置于室内。对于室内装置,主导风和隔开距离这两个工具的重要性大大降低。在室内无主导风;隔开距离会增加建筑物的建筑面积而使财政负担加重。即使隔开距离不会增加建筑费用,在室内距离的作用也会降低。在室内释放出的毒性或易燃蒸气会留存在建筑物内,而不会像室外那样迅速扩散。然而仍然可以采用其他一些方法,如物理屏障等,实现室内装置的隔离。如果火源和易燃物源两者都必须设在室内,最好把它们分置在建筑物的分隔间内。火源和易燃物源隔离墙的门或开口,易燃蒸气或液体能够从中通过接近火源,应该保持在最小数量。特别易于起火、爆炸或释放毒物的设施,如高温、高压或大容量的容器,应该与像控制中心这样的经常有人员的区域隔离开。实现隔离目的的墙壁也应该有最小数量的开口,同时这些墙壁还应该进行强度和耐火设计。容易经受爆炸的隔离间可以有一面或多面有意设计的强度较弱的墙壁,以便在避开人员或其他设施的方向卸掉爆炸力。

多层或阶梯式建筑有本身特有的地势问题。易燃或毒性液体源不应该设置在火源或人员之上。如果包含蒸气,火源或人员的位置则取决于蒸气的密度比空气大还是比空气小。

如前所述,危险的集中有助于确定特别危险区的界限。此外,危险的集中会增进提供具体安全设施的可行性。可以提供的安全设施有:

(1)高容量的通风系统,有助于保持空气-蒸气或空气-粉尘混合物在其爆炸极限之下;

(2)高容量的排水系统,很快排除泄漏的液体;

(3)遥控操作加工装置;

(4)自动灭火装置,如水喷雾、蒸气覆盖、泡沫或惰性气体系统。

对于几个危险装置集中于室内某个区域或分隔间的情形,只有上述安全设施是不够的。这些装置,由于其与人或其他装置的靠近,还必须考虑它们复合的危险作用。

与室外设施相比,需要更加严格地规范从室内装置撤退的通路。在室内,很难过分强调精细设计的平台、扶梯、人行道、出入口或滑运斜道系统的需要。永久平台应该供作单元中所有无法拾阶而上的操作点的进出口,所有操作平台(塔器平台可能例外)都应该有两种下行方法,防止紧急状态时截流操作人员。从高架平台向下的所有扶梯和滑梯孔道,都应设在最小可能遭受火险或毒物泄漏的地点。扶梯或滑梯的着陆点应该接近易于从单元撤退的通路。塔器的人孔平台应该有塔内件安全维护的充分的工作空间,打开人孔的方向应该避开从平台向下的扶梯。

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