烧碱装置安全设计

6  总平面布置安全设计6.1  厂址选择

6.1.1 厂址宜位于城镇或居住区的全年最小风频率风向的上风侧。

6.1.2  厂址应避开易形成逆温层及全年静风频率的影响。

6.1.3 不应在下列地段或地区选择厂址

（1）地震断层及地震基本烈度为9度及高于9度的地震区；

（2）工程地质严重不良地段；

（3）重要矿床分布地段及采矿陷落（错动）区；

（4）对飞机起降、电台通信、电视传播、雷达导航和天文、气象、地震观测以及**设施等有影响的地区；

（5）易受洪水危害或防洪工程量很大的地区；

（6）爆破危险区范围内；

（7）大型尾矿库及废料场（库）的坝下方；

（8）有严重放射性物质污染影响区；

（9）不能确保安全的水库，在库坝决溃后可能淹没的地区；

（10）全年静风频率超过60%的地区；

（11）受海啸或湖涌危害的地区。

6.2  总平面布置

6.2.1 工厂总平面应根据工艺流程及单元的生产特点、毒性类别和火灾危险性，并结合地形、风向等条件，按功能分区集中布置。

6.2.2 厂前区以及化验室、控制室等人员集中的场所应布置于工艺装置全年最小风频的下风侧。

6.2.3 工艺装置内部设备、建筑物区的设置应用道路将装置分割成为占地面积不大于10000m2的设备、建筑物区；

6.2.4 设备、建筑物、构筑物宜布置在同一地平面上；当受地形限制时，应将控制室、机柜间、变配电所、化验室、办公室等布置在较高的地平面上；工艺设备、装置储罐等宜布置在较低的地平面上。

6.2.5 原盐堆场、液氯区、罐区、固碱仓库等宜相对集中并靠近相关装置和运输线路布置，并应位于厂区全年最小风频的上风侧，且应符合防火、防爆、安全、卫生的规定。

6.2.6 总变电所的布置原则符合下列要求：

（1）采用架空电力线路进出厂区时应布置在厂区边缘。

（3）宜位于地势较高地段，

（4）宜布置在工艺装置及仓储区全年最小频率风向的下风侧和有水雾场所冬季盛行风向的上风侧；

（5）室外总变电所的最外构架边缘与电解、氯气处理、液氯、氯化氢合成单元之间的距离应大于25m；

（6）避免布置在强烈振动源附近。

6.2.7  装置变电所宜布置在液氯、氯气处理、氯化氢合成单元全年最小风频的下风侧且不宜贴邻布置。

6.2.8  液氯储罐、实瓶库及灌装站的布置，应符合下列要求

（1）应布置在厂区全年最小频率风向的上风侧及地势较低的开阔地带；

（2）应远离厂区人流主干道、易燃和易爆的生产、储存和人员集中场所；

（3）地上液氯储罐的地坪应低于周围地面0.3~0.5m，或在储罐周围做高出地坪0.3~0.5m的围堰；

6.2.9  厂区的绿化应符合下列规定

（1）生产区不应种植含油脂较多的树木，宜选择含水分较多的树种；

（2）工艺装置或可燃气体、可燃液体罐组与周围消防车道之间不宜种植绿篱或茂密的灌木丛；

（3）厂区的绿化不应妨碍消防操作。

6.2.10  烧碱装置总平面布置防火间距按照《建筑设计防火规范》GB50016执行。

6.3  厂区道路

6.3.1 厂内道路宜设置环形道路，当出现尽头时，其终端应设置回车场，回车场面积应根据所通行的车辆回转要求确定。

6.3.2 工厂人流、货流出入口应分开设置；主要出入口不应少于两个，并宜位于不同方位。

6.3.3 货流运输道路宜布置在厂区边缘，运输方便的安全地带，避免运输车辆进入装置内部。

6.3.4  厂区内经常运输液氯的道路最大纵坡不应大于6%。

6.3.5  工艺装置区外应设置环形消防道路，道路宽度不小于6米，转弯半径不小于12米。

6.3.6 工艺装置区内消防道路的设置应符合下列规定

（1）装置内应设贯通式道路，道路应有不少于两个出入口，且两个出入口宜位于不同方位。当装置外两侧消防道路间距不大于120m时，装置内可不设贯通式道路；

（2）道路的路面宽度不应小于4m，路面上的净空高度不应小于4.5m；路面内缘转弯半径不宜小于6m。

7  建（构）筑物安全设计7.1 建（构）筑物火灾危险性分类、耐火等级及防火分区

7.1.1 烧碱装置的电解、氢气处理及氢气压缩、盐酸及氯化氢合成工序生产类别为甲类；氯气处理及氯气压缩、废氯气处理、淡盐水脱氯、氯气液化、氯气包装、氯气汽化工序生产类别为乙类，典型装置的特性详表7.1.1

烧碱装置危险建、构筑物一览表

表7.1.1

序号	建、构筑物	常用结构形式	生产   类别	耐火等级	备   注
1	电解（含整流）	排架   结构    框架   结构	甲类（电解）    丙类（整流）	二    二	电解部分危险性物质为氢气，电解厂房需要设置天窗或通风屋脊等通风设施 ，与整流部分采用防火、防护墙分隔，防火分区为两个
2	淡盐水脱氯	框架   结构	乙类	二	危险性物质为氯气，没有爆炸危险性，有毒，有腐蚀，宜采用敞开式结构
3	氯气处理	框架   结构	乙类	二	危险性物质为氯气，没有爆炸危险性，有毒，有腐蚀，宜采用敞开式结构
4	废氯气处理	框架   结构	乙类	二	危险性物质为氯气，没有爆炸危险性，有毒，有腐蚀，宜采用敞开式结构
5	氢气处理	框架   结构	甲类	二	危险性物质为氢气，宜采用敞开式结构
6	氯化氢合成及盐酸	框架   结构	甲类	二	危险性物质为氢气，宜采用敞开式结构。处于有爆炸危险的氯化氢合成及盐酸分操作控制室与合成炉场地之间应采用防火、防爆墙分隔，耐火极限不低于3.00h。分操作控制室不应直接位于有腐蚀性液体作用的楼层下，也不应与有腐蚀性生产厂房直接相通
7	液氯	框架   结构	乙类	二	危险性物质为氯气，没有爆炸危险性，有毒，有腐蚀，宜采用敞开式结构（液氯厂房应采用封闭式结构）

注：厂房的耐火等级最低要求为二级，根据工程具体情况可以采用一级耐火等级。

7.1.2  厂房建筑的构件燃烧性能及耐火极限应满足《建筑设计防火规范》GB50016表3.2.1和表3.2.2的规定的要求。

7.1.4  生产类别、耐火等级、层数、防火分区面积等应满足GB50016《建筑设计防火规范》表3.3.1的规定的要求；厂房的耐火等级不应低于二级。

7.2  建（构）筑物安全疏散和建筑构造

7.2.1  建（构）筑物安全疏散口的数量及间距应满足

（1）厂房的安全出口应分散布置。每个防火分区、一个防火分区的每个楼层，其相邻2个安全出口最近边缘之间的水平距离不应小于5.0m。

（2）厂房的每个防火分区、一个防火分区内的每个楼层，其安全出口的数量应经计算确定，且不应少于2个；当符合下列条件时，可设置1个安全出口：

1）甲类厂房，每层建筑面积小于等于100m2，且同一时间的生产人数不超过5人；

2）乙类厂房，每层建筑面积小于等于150m2，且同一时间的生产人数不超过10人；

3）丙类厂房，每层建筑面积小于等于250m2，且同一时间的生产人数不超过20人；

（3）建筑物的安全疏散门应向外开启。甲、乙、丙类房间的安全疏散门不应少于两个；面积小于等于100m2的房间可只设1个。

条文解释：此条文要求来自于GB50016《建筑设计防火规范》3.7.1和3.7.2条规定；GB50160《石油化工企业设计防火规范》第5.2.25条规定。

7.2.2  疏散距离应满足，厂房内任一点到最近安全出口的距离应符合下表

烧碱装置疏散距离表

表7.2.2

生产类别	耐火等级	单层厂房	多层厂房	高层厂房	地下、半地下厂房或厂房的地下室、半地下室
甲	一、二级	30.0	25.0	不允许	不允许
乙	一、二级	75.0	50.0	30.0	不允许
丙	一、二级	80.0	60.0	40.0	30.0

条文解释：此条文要求来自于GB50016《建筑设计防火规范》表3.7.4规定的要求。

7.2.3  厂房建筑的防火分区之间采用防火墙分隔。

条文解释：在烧碱装置里仅有电解厂房有防火墙分隔防火分区，《建筑设计防火规范》3.3.1条注解1规定甲类厂房的防火分区必须采用防火墙分隔

7.2.4  有爆炸危险的甲类厂房泄压面积应满足要求，按照《建筑设计防火规范》GB50016中的表3.6.3所示，氢气的C值应该不低于0.25；泄压设施可采用轻质屋面、轻质墙体和易于泄压的门、窗等。

7.3  建（构）筑物防腐蚀设计

7.3.1  建（构）筑物防腐蚀设计应满足《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046规定要求。

7.3.2  烧碱装置腐蚀介质：气态腐蚀主要是Q2（氯气浓度≤1mg/m3）氯气和Q4氯化氢的腐蚀；液态腐蚀主要是酸腐蚀Y1硫酸和盐酸，碱腐蚀Y7 NaOH 20%和稀碱液, Y16 NaCl PH=8，Y12 NaCLO 10wt％次氯酸钠；固态腐蚀为G2 钾和钠的氯化物。

7.3.3  烧碱装置建、构筑物腐蚀特征详表7.3.3

建、构筑物腐蚀特征表

表7.3.3

序号	建、构筑物	腐蚀特征
1	原盐堆场	固态盐腐蚀（当受潮宜溶时会有腐蚀）
2	一次盐水	盐水腐蚀NaCl  PH=8、盐泥腐蚀、次氯酸钠的强氧化性腐蚀和烧碱的强碱性腐蚀
3	二次盐水	液态腐蚀：29~32%烧碱、18%盐酸、盐水
4	电解	气态腐蚀：氯气、高纯盐酸的强酸性腐蚀、离子膜烧碱的强碱性腐蚀和含氯淡盐水的强氧化性腐蚀
5	氯气处理	气态腐蚀：氯气和78%稀硫酸，98%浓硫酸，氯水（氯气在水里的饱和溶液，成酸性，对碳刚等材质腐蚀特别严重）
6	废氯气处理	2~10wt％次氯酸钠（强氧化性，液体呈碱性）、稀碱液、15% NaOH
7	氯化氢合成及盐酸	氯气、氯化氢气态腐蚀和31%盐酸
8	液氯	氯气气态腐蚀和液态腐蚀
9	蒸发	32%液碱、50%液碱
10	罐区	硫酸罐区：75~98% 浓硫酸；硫酸卸车：98% 浓硫酸；盐酸罐区：31% 盐酸；烧碱罐区：32%烧碱，50%烧碱；次氯酸钠罐区：10%次氯酸钠

条文解释：由于工艺流程不同各装置布置和名称都会有变化，请根据具体工程具体确定腐蚀特征。

7.3.4  烧碱装置建筑防腐蚀除规范要求外其他措施

（1）厂房的落水管应采用玻璃钢制品或UPVC制品。

（2）厂房的门窗应采用耐腐蚀的塑料窗和木门。

（3）有腐蚀性液体滴漏的部位，地面应设耐腐蚀地漏---硬聚氯乙烯地漏、玻璃钢地漏或陶瓷地漏等。其下水管道应尽量采用耐酸陶管，不应采用铸铁管。

（4）防腐材料选用原则：对于烧碱浓度大于30%的应采用耐酸砖；酸碱共同作用的宜选用环氧和乙烯基酯类材料；对于次氯酸钠溶液浓度大于5%的宜采用乙烯基酯类材料；高浓度酸和使用温度较高的酸宜选用钾水玻璃类材料，如盐酸浓度大于30%宜选用酚醛类和乙烯基酯类材料。

（5）烧碱装置中接触酸、碱的生产装置的建、构筑物，对其地坪、平台、墙体、柱、梁及顶，均需按相应的规定实施防腐蚀处理；防腐蚀涂料或防腐蚀材料，应选用耐酸、碱性能优良，质量可靠的材料，使用年限宜为5～10年。

条文解释：参考08J333 第158~159页材料特性进行选用。

（5）装置墙、柱、梁及顶刷防腐涂料：应选用耐酸性能优良的涂料，使用年限宜为5~10年。

7.3.5  钢筋混凝土结构形式，结构混凝土强度满足表6.3.5

结构混凝土强度

表7.3.5

项    目	腐蚀性等级
	强	中	弱
最低混凝土强度等级	C40	C35	C30
最小水泥用量（kg/m3）	340	320	300
最大水灰比	0.40	0.45	0.50
最大氯离子含量（水泥用量百分比）	0.08	0.10	0.10

条文解释：此条文要求来自于GB50046《工业建筑防腐蚀设计规范》表4.2.3要求；

7.3.6  钢筋保护层的厚度满足表6.3.6

钢筋保护层的厚度

表7.3.6

构件类别	强腐蚀	中、弱腐蚀
板、墙等面形构件	35	30
梁、柱等条形构件	40	35
基    础	50	50
地下室外墙及底板	50	50

条文解释：此条文要求来自于GB50046《工业建筑防腐蚀设计规范》表4.2.5要求；

7.3.7  当采用钢结构时，钢铁基层的除锈等级应满足《工业建筑防腐蚀设计规范》 GB50046-2008第5.2.4条要求，除锈标准应不低于Sa2级，不宜维修的重要构件的除锈等级不应低于Sa2½级，并涂刷防腐蚀涂料。

7.4  建（构）筑物结构形式的选择

7.4.1  由于烧碱装置气态腐蚀性比较强，环境相对湿度大于75%的地区或部位，不宜采用钢结构和承重砖砌体结构，结构形式宜采用钢筋混凝土现浇结构。

7.4.2  在腐蚀环境下，不应采用钢与混凝土组合的屋架和吊车梁；不应采用以压型钢板为模板兼配筋的混凝土组合结构。

条文解释：此条文要求来自于《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046第4.4节，此种考虑原因是当腐蚀性介质进入钢与混凝土间隙时，对钢结构的腐蚀很难处理。

7.4.3  电解厂房应采用门窗、轻质屋面或轻质墙面进行泄爆，同时设置防止氢气气体聚集的构造措施，坡屋面时设置屋脊气窗、平屋面时每梁格中心设置换气气窗。

7.4.4  冬季较为寒冷地区采用轻质屋面设计的，要做好屋面绝热保温设计，或增加融雪、融冰设施，以免形成大量冰凌、冰挂安全隐患。

7.5  建（构）筑物装修防火设计

烧碱厂房内部各部位装修材料的燃烧性能等级不应低于如下规定：

7.5.1  甲、乙类厂房各部位装修材料应为A级；

7.5.2  丙类地下厂房顶棚、墙面、地面应为A级、隔断不应低于B1级；丙类高层厂房地面应为A级、墙面和地面不应低于B1级、隔断不应低于B2级；丙类多层厂房和单层厂房顶棚和墙面不应低于B1级、地面和隔断不应低于B2级。

条文解释：此条文要求来自于GB50222（2001年修订）《建筑内部装修设计防火规范》表4.0.1规定的要求。