防爆設(shè)計審核要點在有爆炸危險廠房的應(yīng)用
有爆炸危險的廠房,一旦發(fā)生爆炸,不但會造成房倒人亡,設(shè)備摧毀,生產(chǎn)停頓,甚至引起相鄰廠房或設(shè)施連鎖爆炸、發(fā)生火災(zāi)。因此,從廠房設(shè)計起,就應(yīng)考慮防爆抗爆措施。消防部門也應(yīng)加強對此類廠房的審核,嚴(yán)格把關(guān),將隱患消滅在源頭。結(jié)合有關(guān)規(guī)范和實際工作經(jīng)驗,我們認為在設(shè)計和審核爆炸危險廠房時候應(yīng)注意把握以下幾個方面。
一、合理布置
1.有爆炸危險的廠房與周圍建筑物、構(gòu)筑物應(yīng)保持一定的防火間距。如與民用建筑的防火間距不應(yīng)小于25m,與重要公共建筑的防火間距不應(yīng)小于50m,與明火或散發(fā)火花地點的防火間距不應(yīng)小于30m。
2.有爆炸危險的廠房平面布置最好采用矩形,與主導(dǎo)風(fēng)向垂直或夾角不小于45°,以有效利用穿堂風(fēng),將爆炸性氣體吹散,在山區(qū),宜布置在迎風(fēng)山坡一面且通風(fēng)良好的地方。
3.防爆廠房宜單獨設(shè)置。如必須與非防爆廠房貼鄰時,只能一面貼鄰,并在兩者之間用防火墻或防爆墻隔開。相鄰兩廠之間不應(yīng)直接有門相通,以避免爆炸沖擊波的影響。
4.有爆炸危險的甲、乙類生產(chǎn)部位不得設(shè)在建筑物的地下室或半地下室,以免發(fā)生事故影響上層,同時也不利于疏散和撲救。這些部位應(yīng)設(shè)在單層廠房靠外墻或多層廠房的最上一層靠外墻處;如有可能,盡量設(shè)在敞開或半敞開式建筑物內(nèi),以利通風(fēng)和防爆泄壓,減少事故損失。
5.有爆炸危險的設(shè)備盡量避開廠房的梁、柱等承重結(jié)構(gòu)。有爆炸危險的高大設(shè)備應(yīng)布置在廠房中間,矮小設(shè)備應(yīng)靠外墻門窗布置,以免擋風(fēng)。
6.有爆炸危險的廠房內(nèi)不應(yīng)設(shè)置辦公室、休息室。如必須貼鄰本廠房設(shè)置時,應(yīng)采用一、二級耐火等級建筑,并應(yīng)采用耐火極限不低于3h的防火墻隔開和設(shè)置直通室外的安全出口。
7.有爆炸危險的甲、乙類生產(chǎn)廠房總控制室應(yīng)獨立設(shè)置;其分控制室可毗鄰?fù)鈮υO(shè)置,并應(yīng)用防火墻與其他部分隔開。
二、耐爆框架結(jié)構(gòu)
有爆炸危險的廠房,如果用敞開或半敞開式建筑,再選用耐火性能好、抗爆能力強的框架結(jié)構(gòu),在發(fā)生爆炸時可能避免廠房遭受嚴(yán)重破壞。耐爆框架結(jié)構(gòu)一般有如下三種型式:
1.現(xiàn)澆式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。這種耐爆框架結(jié)構(gòu)的廠房整體性好,抗爆能力強,但工程造價高,通常用于抗爆能力要求高的防爆廠房。
2.裝配式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。這種框架結(jié)構(gòu)由于梁、柱與樓板等接點處的剛性較差,抗爆能力不如現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)。若采用裝配式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),則應(yīng)在梁、柱與樓板等接點處預(yù)留鋼筋焊接頭并用高標(biāo)號混凝土現(xiàn)澆成剛性接頭,以提高耐爆強度。
3.鋼框架結(jié)構(gòu)。這種框架結(jié)構(gòu)雖然耐爆強度較高,但耐火極低,能承受的極限溫度僅400℃,超過該溫度,便會在高溫作用下變形倒塌。如果在鋼構(gòu)件外面加裝耐火被覆層或噴刷鋼結(jié)構(gòu)防火涂料,可以提高耐火極限,但這樣做并非十分可靠,只要部分開裂或剝落同樣會失效,故應(yīng)較少采用。
三、泄壓設(shè)施
防爆廠房的泄壓主要靠輕質(zhì)屋蓋、輕質(zhì)外墻和泄壓門窗等來實現(xiàn)。這些泄壓構(gòu)件就建筑整體而言是人為設(shè)置的薄弱部位。當(dāng)發(fā)生爆炸時,它們最先遭到破壞或開啟,向外釋放大量的氣體和熱量,使室內(nèi)爆炸產(chǎn)生的壓力迅速下降,從而達到主要承重結(jié)構(gòu)不破壞,整座廠房不倒塌的目的。 對泄壓構(gòu)件和泄壓面積及其設(shè)置的要求如下:
1.泄壓輕質(zhì)屋蓋。根據(jù)需要可分別由石棉水泥波形瓦和加氣混凝土等材料制成,并有保溫層或防水層、無保溫層或無防水層之分。
2.泄壓輕質(zhì)外墻分為有保溫層、無保溫層兩種型式。常采用石棉水泥瓦作為無保溫層的泄壓輕質(zhì)外墻,而有保溫層的輕質(zhì)外墻則在是石棉水泥瓦外墻的內(nèi)壁加裝難燃木絲板作保溫層,用于要求采暖保溫或隔熱降溫的防爆廠房。
3.泄壓窗可以多種型式,如軸心偏上中懸泄壓窗,拋物線型塑料板泄壓窗等。窗戶上通常安裝厚度不超過3mm的普通玻璃。要求泄壓窗能在爆炸力遞增稍大于室外風(fēng)壓時,能自動向外開啟泄壓。
4.泄壓設(shè)施的泄壓面積與廠房體積的比值(m2/m3)宜采用0.05~0.22。爆炸介質(zhì)威力較強或爆炸壓力上升速度較快的廠房,應(yīng)盡量加大比值。體積超過1000m3的建筑,如采用上述比值有困難時,可適當(dāng)降低,但不宜小于0.03。
5.作為泄壓面積的輕質(zhì)屋蓋和輕質(zhì)墻體重量每平方米不宜超過120kg。
6.散發(fā)較空氣輕的可燃氣體、可燃蒸氣的甲類廠房宜采用全部或局部輕質(zhì)屋蓋作為泄壓設(shè)施。
7.泄壓面積的設(shè)置應(yīng)避開人員集中的場所和主要交通道路,并宜靠近容易發(fā)生爆炸的部位。
8.當(dāng)采用活動板、窗戶、門或其他鉸鏈裝置作為泄壓設(shè)施時,必須注意防止打開的泄壓孔由于在爆炸正壓沖擊波之后出現(xiàn)負壓而關(guān)閉。
9.爆炸泄壓孔不能受到其他物體的阻礙,也不允許冰、雪妨礙泄壓孔和泄壓窗的開啟,需要經(jīng)常檢查和維護。
10.當(dāng)起爆點能確定時,泄壓孔應(yīng)設(shè)在距起爆起點盡可能近的地方。當(dāng)采用管道把爆炸產(chǎn)物引導(dǎo)到安全地點時,管道必須盡可能短而直,且應(yīng)朝向陳放物少的方向設(shè)置。因為任何管道泄壓的有效性都隨著管道的長度的增加而按比例減小。
四、隔爆設(shè)施
在容易發(fā)生爆炸事故的場所,應(yīng)設(shè)置隔爆設(shè)施,如防爆墻、防爆門和防爆窗等,為了局限爆炸事故波及的范圍,減輕爆炸事故所造成的損失。具體要求如下:
1.防爆墻必須具有抵御爆炸沖擊波的作用,同時具有一定的耐火性能。防爆墻的構(gòu)造設(shè)計,按照材料可分為防爆磚墻、防爆鋼筋混凝土墻、防爆單層和雙層鋼板墻、防爆雙層鋼板中間填混凝墻等。防爆墻上不得設(shè)置通風(fēng)孔,不宜開門窗洞口,必須開設(shè)時,應(yīng)加裝防爆門窗。
2.防爆門的骨架一般采用角鋼和槽鋼拼裝焊接,門板選用抗爆強度高的鍋爐鋼板或裝甲鋼板,故防爆門又稱裝甲門。門的鉸鏈裝配時,應(yīng)襯有青銅套軸和墊圈,門扇四周邊襯貼橡皮帶軟墊,以防止防爆門啟閉時因摩擦撞擊而產(chǎn)生火花。
3.防爆窗的窗框應(yīng)用角鋼板制作,窗玻璃應(yīng)選用抗爆強度高、爆炸時不易破碎的安全玻璃。如夾層內(nèi)由兩層或多層窗用平板玻璃,以聚乙烯醇縮丁醛塑料作襯片,在高溫下加壓粘合而成的安全玻璃,抗爆強度高,一旦被爆炸波擊破能借中塑料的粘合作用,不致使玻璃碎片拋出而引起傷害。
五、爆炸減壓板
在現(xiàn)代連續(xù)化生產(chǎn)的石油化工廠,由于廠房高大,設(shè)備眾多,單靠增加泄壓面積不僅在實際上難以做到,即使能做到也難以抵御像甲烷氣、丙烷氣和液化石油氣在爆炸后期出現(xiàn)的強烈聲動不穩(wěn)定燃燒壓力峰和壓力振蕩面被炸毀。
我國于上世紀(jì)80年代通過對建筑物的爆炸泄壓的研究,特別是對聲動不穩(wěn)定燃燒的試驗及其機理的探討,研制成功了一種“爆炸減壓板”。這是一種難燃燒體的板材(氧指數(shù)大于35),以一定方式附于有爆炸危險的建筑物的天花板上、墻壁面上,當(dāng)發(fā)生可燃氣體爆炸時,能有效地消除爆炸期間產(chǎn)生的強烈的不穩(wěn)定燃燒壓力峰和壓力振蕩,可使最大壓力由98kPa減至8kPa,從而保證建筑物主要結(jié)構(gòu)免遭破壞。安裝工藝簡單易行,新建的廠房可作為墻面的裝飾,已建成的廠房也易重新鋪設(shè)。
在下述建筑或部位應(yīng)當(dāng)安裝爆炸減壓板,可以彌補現(xiàn)有爆炸泄壓防護技術(shù)的不足:
1.有甲烷、丙烷、天然氣、液化石油氣及易燃液體車間、廠房、庫房、控制室等,鄰近居民人口密度大的區(qū)域。
2.使用液化石油氣的工廠,如果將附有儲量較大的貯罐及氣化裝置設(shè)在與生產(chǎn)車間相鄰的單獨房間內(nèi)時。
3.一些設(shè)有貴重控制儀器的操縱室,或者在建筑物內(nèi)設(shè)有可燃氣體、易燃液體容器及管道的油、氣泵房等。
六、其他防爆事項
1.散發(fā)較空氣輕的可燃氣體、可燃蒸氣的甲類廠房的頂棚應(yīng)盡量平整無死角,且廠房上部空間要通風(fēng)良好。
2.散發(fā)可燃粉塵、纖維的乙類廠房內(nèi)表面應(yīng)平整、光滑,并易于清掃。
3.散發(fā)較空氣重的可燃蒸氣的甲類廠房以及有粉塵、纖維爆炸危險的乙類廠房,應(yīng)采用不發(fā)生火花的地面。如果采用絕緣材料作整體面層時,應(yīng)采取防靜電措施。
4.散發(fā)較空氣重的可燃氣體、可燃蒸氣的甲類廠房以及有粉塵、纖維的乙類廠房,其地面下不宜設(shè)地溝。如必須設(shè)置時,其蓋應(yīng)嚴(yán)密,并應(yīng)采用非燃燒材料緊密填實,與相鄰廠房連通處應(yīng)采用非燃燒材料密封。
5.使用和生產(chǎn)甲、乙、丙類液體的廠房的管、溝不應(yīng)和相鄰廠的管、溝相通,該廠房的下水道應(yīng)有隔油設(shè)施。
6.甲、乙類設(shè)備或有爆炸危險的粉塵、可燃纖維的封閉式廠房的采暖、通風(fēng)和空調(diào)設(shè)計,應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》和《采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定。
7.防爆廠房的電氣設(shè)備的防雷設(shè)計,應(yīng)分別按照國家標(biāo)準(zhǔn)《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》和《建筑防雷設(shè)計規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。