唐山长城钢铁集团松汀钢铁有限公司8万m3转炉煤气柜工程安全设施设计专篇报告-精品

唐山长城钢铁集团松汀钢铁有限公司8万m3

转炉煤气柜工程

安全设施设计专篇报告

设计院院长：刘玉华

设计院主管副院长：董文进

联系人：马立江

唐山钢铁设计研究院有限公司

2011年2月

建设项目安全设施设计工作人员组成

目录

1．编制依据 (1)

1.1依据国家法律、法规 (1)

1.2依据的内部文件 (1)

2．建设项目概况 (1)

2.1.工程选址及周边环境 (1)

2.2建设单位简介 (2)

2.3唐钢转炉煤气系统原状 (2)

2.4转炉煤气系统简介 (3)

2.5.煤气柜系统的主要生产设备、装置、设施 (7)

2.6公用工程及辅助设施 (8)

2.7建设项目外部情况 (11)

3.安全评价报告中的安全对策和建议采纳情况 (15)

3.1安全评价报告中安全对策与建议 (15)

3.2安全预评价中提出的对策措施采纳的情况 (21)

4.建设项目涉及危险、有害因素和危险、有害程度 (23)

4.1建设项目涉及的危险、有害因素 (23)

4.2危险、有害程度 (27)

5.采用的安全设施及措施 (40)

5.1设备设施安全措施 (40)

5.2防火安全措施 (47)

5.3职业卫生防护措施 (51)

6．综合事故预防及应急救援措施 (53)

6.1应急救援组织机构及指挥系统 (53)

6.2消防队伍组成、依托及消防器材配备 (53)

6.3应急器材和配备及就救援措施 (54)

7.安全管理机构设置、人员配备及建议 (55)

7.1安全生产管理机构设置及其职责 (55)

7.2安全生产管理人员 (59)

8.安全设施投资概算 (60)

8.1项目投资 (60)

8.2安全设备投资 (62)

9.结论和建议 (63)

9.1基本结论 (63)

9.2建议 (63)

附图：

1．编制依据

1.1依据国家法律、法规

依据国家、地方政府和行业的有关法律、法规、规章、规范性文件；

根据“国家安全生产监督管理总局令第8号（2006年）《危险化学品建设项目安全许可实施办法》”和“国家安全生产监督管理总局文件安监总危化（2007）225号，《危险化学品建设项目安全设施设计专篇编制导则》”的规定格式进行编写。

1.2依据的内部文件

1.1.1唐山长城钢铁集团松汀钢铁有限公司《8万m3转炉煤气柜工程设计委托书》；

1.1.2唐山长城钢铁集团松汀钢铁有限公司厂区地形图。

2．建设项目概况

2.1.工程选址及周边环境

唐山长城钢铁集团松汀钢铁有限公司位于河北省迁安市木厂口镇，靠近京、津、唐环渤海大三角地区，所处地理、区位优势显著。本地具有比较丰富的铁、煤、熔剂等矿产和水利资源，以及境内强大的电力系统等，有很大的发展空间。

现有主要生产设施：450m3高炉2座；580m3高炉2座；198m2烧结机一台；75m2烧结机2台；10m2竖炉3座；80T、120T转炉各一台；6000 m3/h、10000 m3/h、20000 m3/h制氧机组各一套。

新建8万m3转炉煤气柜布置在公司院内，氧气厂的西侧，高速线材厂的北侧。煤气柜的东侧布置了煤气加压站及湿式电除尘器。北侧布置两个出入口，消防通道与原有通道连接。

2.2唐山长城钢铁集团松汀钢铁有限公司煤气系统原状

唐山长城钢铁集团松汀钢铁有限公司转炉车间现有一座公称120t氧气顶吹转炉，最终规模两个120t氧气顶吹转炉。煤气采用OG法回收。按

小时年均产钢208t/h，吨钢回收煤气平均100m3/t。

2.3转炉煤气系统简介

2.3.1项目内容

（1）新建威金斯煤气柜1座，柜容为80000m3。

（2）新建一座转炉煤气加压站，配D500煤气加压机2台，二台加压机互为备用。

（3）新建威金斯煤气柜后配两台50000米3/时湿式电除尘器，互为备用。

（4）煤气柜、湿式电除尘器及煤气加压机的配套信号全部送至煤气加压站，全站实行PLC控制。

2.3.2煤气工艺系统

（1）转炉煤气柜系统工艺流程

伴随转炉炼钢过程，产生大量副产品转炉煤气，这些煤气回收后作燃料使用。由于转炉煤气的产生和使用在时间上存在极大不平衡，设置转炉煤气储配站，以调节煤气供需平衡及升压需要。

转炉炼钢所产煤气经烟气净化系统净化后含尘浓度80mg/Nm3左右，经管道进入煤气柜储存，为使煤气并入管网需经电除尘器进一步除尘，使煤气含尘浓度降至10mg/Nm3，然后经煤气加压机升压后，送往用户使用。

（2）煤气柜

1）干式煤气柜主体结构

橡胶膜卷帘密封型干式煤气柜是一种不使用水和油脂等液体及半液体密封的全干式煤气柜，其密封效果好，适合于含尘量大、湿度高、有毒气体成分多的转炉煤气储存。

该型式的煤气柜由侧板、支柱、屋顶、底板、活塞、T形挡板、密封橡胶膜、活塞调平装置、防风桁架、走廊及梯子平台等部件组成的圆筒体。

气柜的外壳是由侧板、支柱、屋顶和底板构成的一个固定的圆筒形几何体。其内部有一个可活动的活塞，侧板与活塞之间的密封采用合成橡胶薄膜密封。在活塞的外侧与侧板之间设置一个中间段（称为T形挡板），把

密封橡胶模分为两段，从而降低了煤气柜的整体高度和减小了密封橡胶膜的高度。T形挡板前后的两圈密封橡胶、外圈密封橡胶连接于侧板和T形挡板之间，内圈密封橡胶连接于T形挡板和活塞之间。从而使气柜成为一个两段式密封的气柜。

在煤气柜的外壁，设有煤气容量指示仪表。在煤气柜的控制系统，上升限位和下降限位，并与放散阀连锁。当煤气柜活塞上升到上升限位时，放散阀自动打开。在煤气柜的底部，装有排污管和排污阀。

2）干式煤气柜的工作原理

该8万m3橡胶膜密封型干式煤气柜采用两段式密封结构，在气柜内未储存煤气时，活塞坐落在底板上，T形挡板坐落在T形挡板台架上，当气柜逐步进气时，且达到一定的压力，活塞便开始上升，内侧密封橡胶膜开始被向上拉动，这时，T形挡板及外侧密封橡胶膜都不动作，随着气体的不断进入，活塞上升至桁架顶部碰到T形挡板上部桁架顶板时，内侧密封橡胶膜被向上拉直，活塞已不能单独上升，当煤气继续进入，达到第二段压力时，活塞将与T形挡板同时上升，这时，外侧密封橡胶膜开始向上卷动，最后活塞及T形挡板上升到最高位置，外侧密封橡胶膜也被向上拉直，气柜便达到了最大储气量。

当气柜向外送气时，其过程与上述过程相反。

3）煤气柜各个部件的功能

气柜活塞

气柜活塞，通过在柜内上下移动来调节柜内的贮气量，柜内的贮气压力是通过活塞自重及混凝土配重来调节的，活塞设有多个支架及人孔，用于柜底的检修与清扫，借助支架吊上装置有人工安装好支架，使活塞下部形成检修空间。

密封机构

密封机构是煤气柜的核心，是防止煤气外泄的装置。密封橡胶膜主要由三层橡胶内夹一层尼龙布构成，与空气接触的一面是氯丁橡胶。与煤气接触的一面是腈基丁二烯。二段式橡胶膜随着活塞及挡板的升降作卷上卷

下运动。另外因橡胶膜环绕在活塞及挡板的周围，通过压力均衡可以自动调芯，以防止活塞、挡板发生偏移。当柜内气体排空时，橡胶膜会自动堵住排气孔，以防抽成真空。

活塞调平装置

由活塞径向对准两点引出的钢丝绳，经滑轮连至同一配重块上。当两点发生倾斜时，与高点连接的钢丝绳松弛，与低点连接的钢丝绳拉紧，通过配重块的重力把低点向上拉，使活塞自动保持水平。这种装置柜体周壁上共设六套，以保证活塞在各个方向上的水平度。

煤气自动放散装置

主要作用是保护气柜，防止活塞冲顶，可对煤气柜吹扫和置换。装置具有自动和手动两种放散功能。

容量指示器

可靠了解气柜内部的贮气量及活塞位置，具有现场、就地和远传指示功能。

柜底排水装置：可通过密封排水设施将柜内冷凝水排出。

活塞水平测量装置：观测了解活塞的水平度

人孔

为满足操作与检修方便，在活塞板、侧板、柜顶板上设置若干个人孔。另外，在气柜侧板上设有三个进出气柜的门。

其他设施

活塞上部空间的侧板上设置多个通风孔，可对气柜活塞上部空间自然换气，此外在柜顶和回廊上设置若干个防爆灯供巡视检修照明用。柜体设置可靠的静电防雷接地装置，柜顶还设有CO检测器的接管。

（3）电除尘器

电除尘器由本体及附属设备、高压直流电源供电系统、PLC低压控制柜、给排水系统和充氮排气管路等部分组成。含尘气体从电除尘器入口喇叭进入后，经气流分布板均流后均匀地进入电场，配置在进口喇叭和电场上方的喷嘴将雾化后的水滴喷入流经电场的煤气中，当含有灰尘的悬浮液

体粒子进入电场后，在电场力的作用下，被集尘极捕集并沿集尘极流入灰斗中，而使被净化煤气的温度、压力、湿度达到净化要求。电除尘器设有连续冲洗沉淀极的装置，并设有定期冲洗放电极的装置。

每台电除尘器系统配1台可控硅整流变压器（规格300mA，60kV）、1台高压控制柜和1台PLC控制柜，用计算机进行控制。

电除尘器系统设有整流器室、主控室，在主控室可对气柜、电除尘器和加压站的运行进行监控。

为了使电除尘器安全运行，采用了三项安全措施：

1)进电除尘器前的煤气管道上设有微氧分析仪，当煤气中的含氧量达到1% 时报警，并自动切断电除尘器电源。

2)在电除尘器上安装了自闭式煤气安全泄爆阀，当内部压力大于或等于设定值时，自动泄压、泄爆，当内部压力小于设定值时，自动回复。爆炸压力越大，泄爆阀开启高度越高，即能泄出大量的爆炸性气体。采用它作为电除尘器安全运行的重要措施，是可行的。

3)把电除尘器的排水管插进水池子内形成一个水封。当有爆炸发生时水封也是一个泄爆的通路，泄爆后水封又封死了，以保安全。

（3）煤气加压站

为了把经电除尘器净化后的转炉煤气送到用户，拟选用转炉煤气加压机2台，1用1备。

1）转炉煤气加压系统特点

为了安全，在进口主管上设低压报警，当主管压力达750Pa时，声光报警，当主管压力达500Pa时，加压机自动停机。

在加压机出口总管设置转炉煤气回流自动调节阀，当用户用量减少时，煤气可自动回流至煤气柜。

2）转炉煤气加压站工艺布置

该转炉煤气加压站与8万m3转炉煤气柜、电除尘器布置在同一区域。煤气加压站厂房为单层单跨布置，长×宽＝24×9 m，砖砌体维护，现浇钢筋混凝土屋面。内设煤气加压机2台（1用1备，预留一台位置）。并设

3t防爆型电动单梁起重机一台，轨顶标高6.5m。厂房内还设有检修用场地。

转炉煤气加压机进、出口管道上的电动阀门均设在窒外，并设计有操作与维修用的钢平台。

依据GB50058-92之规定，加压站的所有电机、电器开关、照明灯具均应选用防爆型。

该转炉煤气加压站与8万m3转炉煤气柜、电除尘器系统合用一个主控室，便于相互间的协调、方便管理。

2.4.煤气柜系统的主要生产设备、装置、设施

2.4.1本工程采用威金斯干式煤气柜，其柜体主要参数如下：

结构尺寸：柜容V=8万 m3

柜压力：Pmin=3000Pa Pmax=5000Pa

柜体直径：D=58m

柜体高度：H=73.99m

进柜体的管道直径 DN2400 出柜体的管道直径 DN1200

2.4.2 8万m3转炉煤气柜系统具体设备参数如下表：

8万m3转炉煤气柜设备表

2.5公用工程及辅助设施

2.5.1给排水

1）煤气柜区域的消防给水

本工程按要求设置消火栓，消火栓间距不大于120m。消防水量不小于25L/s，并要求为环状管网，就近接入厂区工业水管网。

2）转炉煤气加压机和电除尘循环水

本工程新建煤气加压站总循环用水量6 m3/h，用水压力0.3MPa，现场

接自厂区原有净环水系统。

转炉煤气电除尘循环水量为40m3/h，用水压力为0.6MPa，电除尘给水接自转炉除尘供水管道，回水进入提升泵房集水池，由泵提升至转炉除尘斜板沉淀池回用。

2.5.2电力供应

（1）供电电源

由厂区现有变电站向新建煤压站提供二路10kV进线电源，满足新建煤压站供电需求。

（2）供配电

高压配电

为满足新建煤压站的供电要求，新建煤压站设高压配电室，对高压电动机集中供电，高压供电柜安装在高压配电室内。

低压配电

新建煤压站设电气室一间，电气室设二台干式变压器，一组低压配电柜，主要对本区域负荷提供低压电源，采用TN-C-S系统。

（3）照明系统

煤气柜区域及煤压站内采用防爆灯具，照明电源采用380/220V。电气室、控制室、值班室等以节能荧光灯为主。

2.5.3自动化

（1）本工程自动化主要检测内容如下：

1）转炉煤气威金斯柜柜容、CO浓度检测、压力、温度检测；

2）煤气加压机总管进出口压力、温度检测；

3）煤气加压机总管进出口流量检测及控制；

4）转炉煤气总管流量检测及控制；

以上各检测点由仪表控制系统分别在操作室显示、报警。

（2）仪表选型：

压力、温度、流量、液位等常规仪表设备选用国内技术先进、使用可靠、价格合理的智能型仪表，部分选用中外合资生产或进口的仪表。一些易燃、易爆等特殊要求的场所，按设计规定选用与危险场所等级相应的仪表。

（3）自动化电源及接地

本工程所用AC220V、50Hz电源由电气部门专业提供。仪表控制系统分

别做接地系统，接地电阻不大于4欧姆。

2.5.4防雷、防静电和接地系统

总配电室10kV母线处设避雷器作为电压保护。高压配电室10kV各馈线回路设TBP三相结合式过电压保护装置，对真空断路操作过电压进行有效保护。煤气柜和煤气加压站做防雷、防静电和电气接地系统。

2.6建设项目外部情况

2.6.1建设项目自然条件

气象条件

（1）气温

最冷月平均气温-6.0℃

最热月平均气温25.2℃

极端最高气温39.9℃

极端最低气温-23.1℃

（2）湿度

最大平均相对湿度68%

最小平均相对湿度 56%

（3）降水量

年最大降水量1121.1mm

年平均降水量667.5 mm

日最大降水量200.8 mm

时最大降水量66.2 mm

（4）雪

最大积雪深度20cm

（5）大气压力

冬季平均大气压1021.4Hpa

夏季平均大气压1000.7 Hpa

年平均日照时数2616.4小

（6）风

最大风速17.0m/s

全年主导风向C，NNW

夏季主导风向C，ESE

全年平均风速 2.4m/s

地震

根据国家地震局地震地质大队（77）地鉴字064号文，该区地震烈度按8度设防。

地质条件

唐山市位居燕山南麓，地势北高南低，自西、西北向东及东南趋向平缓，直至沿海。北部和东北部多山，海拔在20-30米之间。唐钢位于唐山市的东部。本工程位于唐钢厂原建陶院内，地层层位较稳定，各土层工程地质性质较均匀，场地内无影响建筑物稳定性的活动构造。

2.6.3可能事故波及范围

根据对本工程煤气泄漏引起爆炸的影响范围估计分析如下：

（1）.煤气柜橡胶皮膜破裂为直径20cm圆形时的影响范围：

在爆炸中心1.62m半径范围内，将对大型钢架结构造成破坏；

在爆炸中心2.09m半径范围内，将导致大部分人员死亡、防震钢筋混凝土破坏、小房屋倒塌；

在爆炸中心 2.99m半径范围内，将致使人体内脏严重损伤或死亡，2.71m半径范围内木建筑厂房房柱折断、房架松动，2.47m半径范围内砖墙倒塌；

在爆炸中心 4.04m半径范围内，将导致人体听觉器官损伤或骨折，3.42m半径范围内将掀掉房瓦、墙壁出现大裂缝；

在爆炸中心4.04m ～ 5.32m半径范围内，将对人体造成轻微损伤、致使墙壁出现裂缝；

在爆炸中心4.04m半径以外基本不造成损失和伤害。

（2）.直径1600mm管道断裂时的影响范围；

在爆炸中心29.99m半径范围内，将对大型钢架结构造成破坏；

在爆炸中心38.81m半径范围内，将导致大部分人员死亡、防震钢筋混凝土破坏、小房屋倒塌；

在爆炸中心55.27m半径范围内，将致使人体内脏严重损伤或死亡，50.27m半径范围内木建筑厂房房柱折断、房架松动，45.86m半径范围内砖墙倒塌；

在爆炸中心74.97m半径范围内，将导致人体听觉器官损伤或骨折，63.50m半径范围内将掀掉房瓦、墙壁出现大裂缝；

在爆炸中心74.97 ～ 98.78m半径范围内将对人体造成轻微损伤、致使墙壁出现裂缝；

在爆炸中心98.78m半径以外基本不造成损失和伤害。

（3）.直径800mm放散管煤气放散时的影响范围：

在爆炸中心18.89m半径范围内，将对大型钢架结构造成破坏；

在爆炸中心24.45m半径范围内，将导致大部分人员死亡、防震钢筋混凝土破坏、小房屋倒塌；

在爆炸中心35.00m半径范围内，将致使人体内脏严重损伤或死亡，31.67m半径范围内，木建筑厂房房柱折断、房架松动，28.89m半径范围内砖墙倒塌；

在爆炸中心47.23m半径范围内，将导致人体听觉器官损伤或骨折，40.00m半径范围内，将掀掉房瓦、墙壁出现大裂缝；

在爆炸中心47.23 ～ 62.23m半径范围内将对人体造成轻微损伤、致使墙壁出现裂缝；

在爆炸中心62.23m半径以外基本不造成损失和伤害。

由上述三种情况看出，管道断裂时的影响范围最大，可能事故波及范围以管道断裂的影响范围考虑。

2.6.4危害中心区与周围受害场所、区域的距离

唐钢位于唐山市区东部，厂区西南为唐山发电厂、冶金矿山机械厂、陡河及市区滨河路；南面为唐山市通往古冶的主要道路及居民区，北部为市区建华道及其它工矿企业。

新建8万m3转炉煤气柜布置在唐钢内的原建筑陶瓷厂院内，220 kV变电站的南侧，第二钢轧厂的北侧。北距220 kV变电站66m,南距第二钢轧厂38m,西距滨河路500m，东距现有50000m3转炉煤气柜38m。本工程的北侧布置了煤气加压站。北侧布置两个出入口，消防通道与原有通道连接。

3.安全评价报告中的安全对策和建议采纳情况

3.1安全评价报告中安全对策与建议

3.1.1安全技术方面的对策措施建议

唐山长城钢铁集团松汀钢铁有限公司拟建的8万m3转炉煤气柜，为重大危险源，因此，对项目的设计、施工要从严掌握，严格执行国家标准，对项目的选址、周边环境一定要按照有关规定执行，对项目的设计方案、制作材料、工艺流程、制造、安装和验收过程要严格把关，确保工程质量、保证运行安全。在其安全技术方面对策措施建议主要有以下几个方面：（1）厂址及平面布置的安全对策措施建议

将厂区生产和辅助生产区、管理区和生活区按功能相对集中分别布置，气柜与周边的建筑、设备的防火间距要达到规定要求。工业企业总平面分区应按照厂前区设置行政公用房，生产区内设置生产车间和辅助用房的原则布置。产生有害物质的工业企业，在生产区内出值班室、更衣室外，不得设置非生产用房。

运输路线，厂内道路满足生产要求，物资顺畅，线路短捷，人流、物流组织合理。

（2）煤气柜主体及其附属设施安全对策措施建议

8万m3转炉煤气柜，已构成重大危险源。因此，建议企业按照有关重大危险源的相关规定，对煤气柜加强管理。

防火、防爆对策措施

1）依据《建筑设计防火规范》GB 50016-2006第 4.3.1条的规定50000～100000m3的储气罐，与明火或散发火花的地点，甲、乙、丙类液体储罐，易燃材料堆场、甲类物品库房的安全距离不小于35m。与民用建筑防火间距不小于30m，与耐火等级为一、二级的其他建筑，防火间距为25m。干式煤气柜（可燃气体的密度比空气大的）应比规定再增加25％。因此，该煤气柜与明火或散发火花的地点，甲、乙、丙类液体储罐，易燃材料堆场、甲类物品库房的安全距离不小于43.75m。

2）密封蝶阀不能作为可靠的隔断装置，只有和水封、插板、眼镜阀

等并用时才是可靠的隔断装置。

3）眼睛阀和扇形阀不宜单独使用，应设在密封蝶阀或闸板阀的后面。

4）水封装在其他隔断装置之后并用时才是可靠的隔断装置。

5）敞开式、半敞开式厂房，自然通风好，便于泄漏出来的煤气迅速扩散，有效排除爆炸条件，有煤气泄漏可能的厂房应尽可能采用敞开或半敞开式建筑。为防止控制室可燃气体积聚，应有强制通风设施。

6）气柜及煤气管道应设防静电接地措施。

7）气柜应设高低位容积报警装置。

8）气柜应设避雷接地设施,煤气柜的防雷设施，应符合GB6222-2005之规定。

（2）防中毒对策措施

1）防止煤气泄漏是预防煤气中毒的关键，设备的设计、制造和安装质量决定着气柜和其他设备的严密性，这几个环节一定要严格审查和把关。

2）工作场所空气应流动畅通，并配备强制通风设施。

3）建议在煤气柜的顶部安装固定式煤气报警仪。以保证煤气柜的检修工作安全。

（3）防高处坠落、物体打击对策措施

1）可能发生高处坠落危险的工作场所，应设置便于操作、巡检和维修作业的扶梯、工作平台、防护栏杆、安全盖板等安全设施。凡坠落高度基准面2m以上的作业位置，应设防护栏（网）。梯子、平台和易滑倒的地面应有防花措施。设置安全网、安全距离、安全信号和标志、安全屏护和配备防护用品，是避免高处坠落、物体打击事故的重要措施。

2）正确使用安全色，使人员能够迅速发现和分辨安全标志，及时得到提醒，以防事故和危害的发生。标志应醒目清晰，简单易辨。标志牌应设置在醒目且安全有关的位置，标志应清晰持久。

（4）防机械伤害对策措施

1）凡高度在2米以内的各种运动机械，应有紧急停车装置，紧急停

车装置标志清晰。

2）安全防护装置要坚固耐用，不易损坏，不易拆卸，安全可靠。装置无尖棱利角，不应成为新的危险源。装置不容易被绕开或避开，不影响正常操作和便于检修。

（3）加压站安全对策措施建议

1）防止煤气泄漏是预防煤气中毒的关键，设备的设计、制造和安装质量一定要严格审查和把关。

2）工作场所空气应流动畅通，并配备强制通风设施。

3）房内配备足够的可燃气体检测报警装置。

4）现场配备足够的呼吸器，以备紧急情况时使用。

5）管道要注意采取减振措施，避免因加压机的振动造成变形、开裂而泄漏煤气。

6）加压机房、控制室应尽量不设置移动式带电设备，少装插座和局部照明灯。

7）加压机、仪表监控系统必须配备自动切换的双路供电电源或备用电源。

8）加压机应设防护网（罩）等，加压机应有紧急停车装置，紧急停车装置标志清晰。

9）进入煤气设备内部工作时，所用照明电压不得超过12 V。

10）加压机或抽气机前的煤气设施应定期检验壁厚，若壁厚小于安全限度，应采取措施后，才能继续使用。

11）煤气加压站中的所有电器设备和设施，均应根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-1992第二章第五节之规定，采用相应的防爆型电气设备和设施。

（4）电除尘器安全对策措施建议

1）防止煤气泄漏是预防煤气中毒的关键，设备的设计、制造和安装质量决定着气柜和其他设备的严密性，这几个环节一定要严格审查和把关。