淺析甲、乙類化工廠房設計

【摘 要】 甲、乙類化工廠房在生產過程中會使用或產生甲乙類化學品，就必然存在燃燒爆炸的風險。所以本文根據作者對甲乙類生產廠房的經驗了解，在甲、乙類化工廠房設計主要已廠房建筑的防爆設計為主，介紹了化工廠房甲、乙的類別，講解了矩形平面布置和泄壓設施，及為了防止爆炸事故對甲、乙類化工廠房進行了防爆設計。

【關鍵詞】 甲乙類廠房 爆炸設計 防爆墻 防爆窗 平面 泄壓

前言

有爆炸危險的廠房，一旦發生爆炸，會造成房倒人亡，設備摧毀，生產停頓，甚至引起相鄰廠房或設施連鎖爆炸、次生火災。因此，從廠房設計起，就應防爆抗爆進行設計，保障廠房安全為主，將隱患消滅在源頭。

一、化工甲乙類廠房介紹

根據2011年《建筑設計防火規范》（整合版）3.1.2 3 除1、2款外，當生產過程中使用或產生易燃、可燃物的量較少，不足以構成爆炸或火災危險時，可按實際情況確定其生產的火災危險性類別。下面就根據表2（可不按物質火災特性確定生產火災危險性類別的最大允許量）來介紹甲、乙類別。

甲類：

1 閃點小于28℃的液體

2 爆炸下限小于10%的氣體

3 常溫下能自行分解導致迅速自燃的物質和在空氣中氧化即導致迅速自燃的物質

4 常溫下受到水或空氣中水蒸汽的作用能產生可燃氣體并能燃燒或爆炸的物質；

5 遇酸、受熱、撞擊、摩擦、催化以及遇有機物或硫磺等易燃的無機鉑，能引起爆炸的強氧化劑和遇酸、受熱、撞擊、摩擦、催化以及遇有機物或硫磺等易分解引起燃燒的強氧化劑；

6 與氧化劑、有機物接觸時能引起燃燒或爆炸的物質；

7 受到水或空氣中水蒸氣的作用能產生爆炸下限小于10%的氣體的固體物質

乙類：

1 閃點大于等于28℃，但小于60℃的液體

2 爆炸下限大于等于10% 的氣體

3 助燃氣體和不屬于甲類的氧化劑

4 不屬于甲類的化學易燃危險固體

二、平面布置

1.1 應盡量將平面布置成矩形，在總圖布置中與主導風向垂直或夾角不小于45°，以有效利用穿堂風，將爆炸性氣體吹散。如是多層廠房還應控制廠房的寬度在18m 左右（如若寬度太大，會對后面長徑比的計算造成困難）。另外在設備的布置時還應將有爆炸危險的設在單層廠房靠外墻或多層廠房的最上層靠外墻處；并且將矮小的有爆炸危險的設備靠近外墻，避免高大的設備在外側影響空氣的流通，造成可燃性氣體的集聚從而引起爆炸。而對于敞開式廠房則應將易爆的生產設備布置在當地全年主導風向的下風側并且使操作崗位處在上風側，以保障工人的安全。

1.2 甲乙類生產廠房的耐火等級應不低于二級，且必須按照《建筑設計防火規范》的要求進行防火分區的分隔，若不同的防火分區間確需要有聯系時應盡量在外墻上開門，利用外廊或陽臺聯系；亦或在防火墻上設置門斗，門斗上的兩個門要錯開設置（圖1）。

三、設置泄壓設施

對于有爆炸危險的甲乙類工業廠房，設置必要的泄壓面積可以在爆炸時降低室內壓力、避免建筑物的主體結構遭受嚴重的破壞。在設計中泄壓面積的計算主要是根據《建筑設計防火規范》第3.6.3 條有爆炸危險的甲乙類廠房其泄壓面積宜按公式A=10CV2/3 計算，但當廠房的長徑比大于3 時，宜將該建筑劃分為長徑比小于等于3 的多個計算段，各個計算段中的公共截面不得作為泄壓面積（現舉例說明見圖2，3）。

已知：

廠房跨度：A 段18.0m，B 段14.0m； 廠房長度：A 段28.0m，B 段21.0m；

廠房平均高度：A 段7.0m，B 段6.0m；

解答：

查表3.6.3 得C=0.055 （假設該廠房的危險物質為甲烷）

計算該廠房的長徑比

A 段：28×（18+7）×2/4×18×7=2.78<3

B 段：21×（14+6）×2/4×14×6=2.5<3

滿足長徑比的要求

根據公式計算

A 段需要的泄壓面積：10CV2/3=10×0.055×（18×28×7）2/3=127.46m2

B 段需要的泄壓面積：10CV2/3=10×0.055×（14×21×6）2/3=80.3m2

其中虛線部分不得做為泄壓面積考慮。

對于防爆廠房來說，我們一般采用單位質量≤60kg/m2 的輕質屋面板和墻體泄壓。以及易于泄壓的門窗。這里易于泄壓的門窗是指門窗上用的金屬百頁、插銷等其五金斷面應盡量小，并且在構造節點上易于摧毀、脫落。而且門窗應向外開啟。這里需要重點強調的是門窗上的玻璃務必要用安全玻璃。因為普通的玻璃在爆炸時易形成尖銳的碎片四處噴射，對人員造成二次傷害。

四、甲、乙類化工廠房防爆設計

為了防止爆炸事故的發生，減少事故造成的損失，就必須在設計中采取一定的措施。其措施主要有：增加建筑物本身的強度，提高承受壓力的能力或用防爆墻將操作部分和其他部分隔開，避免損害、爆破；設立能夠減輕爆炸事故危害的泄壓設施，使不致形成整座建筑物的坍塌；排除能夠引起爆炸危險性混合物的可能性，也就是我們通常所說的不使易燃易爆氣體或粉塵在空氣中的濃度達到爆炸極限。其中在此類建筑中設置的防爆墻是有其重要作用的。比如辦公、休息等與甲乙類廠房貼臨建造時應采用耐火極限不低于3.0h 的不燃燒體防爆墻隔開并設置獨立的安全出口。這里的防爆墻指的是在墻體任意一側受到爆炸沖擊波作用并達到設計的壓力作用時，能夠保持設計所要求的防護性能的墻體。防爆墻在這類設計中一般采用磚配筋的做法其中鋼筋混凝土柱的間距不宜大于6m，磚墻的高度不宜大于6m，磚墻厚度不小于240mm，磚的標號不低于Mu7.5，砂漿標號不低于M5.0，沿磚墻每0.5m 垂直高度配置不少于3￠8 通長鋼筋，兩端與鋼筋混凝土柱預埋伸出鋼筋搭接焊牢。設置防爆墻時，還可以在防爆墻上安裝防爆窗，以便發生爆炸時要求防爆窗堅而不碎，玻璃碎而不掉。防爆窗按玻璃不同可分為：1）安全玻璃防爆窗：采用2、3、4層夾層玻璃，用于一般防爆廠房防爆墻上。2）防彈玻璃防爆窗：采用5、6、7、8、9、10層夾層玻璃，用于高壓容器試壓、高壓化學反應、爆炸試驗等特殊用途的耐爆小室。

在甲、乙類化工廠房的防爆設計中，還必須充分考慮到影響爆炸壓力的各項因素。因為爆炸壓力越大，爆炸造成的破壞或對人員的傷害就越重。針對易燃易爆物質的各方面的分析，對甲、乙類化工廠房的防爆設計主要應從四方面考慮。

（1）平面設計。有爆炸危險的甲、乙類化工廠房，在總平面布置和建筑的平面與空間布置時都要為有助于防止爆炸和減少爆炸損失創造有利的條件。

（2）建筑物的結構設計。防爆建筑不但要有較高的耐火等級，其構造也要防止事故的發生和減輕爆炸事故的危害。主要形式有：采用框架結構、磚墻承重結構、設防暴墻、設置排放氣孔防止氣體積聚、采用不發火地面。其中，散發較空氣輕的可燃氣體的廠房，應采用輕質屋蓋作為泄壓設施，頂棚要求平整，避免死角。并且廠房上部的空間應該做好通風設施，必要時在屋頂及廠房的上部墻體設置軸流風機以加強機械通風。另外對于多層廠房，樓板應盡量采用格柵樓板；散發較空氣重的可燃氣體、可燃蒸汽的甲類廠房以及有粉塵、纖維爆炸危險的乙類廠房，應采用細石混凝土、水泥石屑、水磨石（其骨料應為不發生火花的石灰石、白云石和大理石等）等面層做成不發火花樓地面，亦可采用不產生靜電作用的絕緣材料作成整體面層。而對于像炭黑類的會有沉積可燃粉塵的車間內墻面，還應進行抹灰或油漆，做成容易清洗的（可擦洗涂料）內表面，以防止可燃粉塵的集聚。

（3）防爆泄壓的設計。爆炸能在瞬間釋放出大量的氣體和熱量，使室內形成很高的壓力。為了防止建筑物的承重構件因爆炸壓力遭到破壞，而將一定面積的建筑構件做成輕體結構，并加大外窗面積等。步驟是：確定泄壓面積、設置泄壓位置、選擇泄壓用的建筑構件。

除上述防爆設計外，還應審核防爆電氣設備的選擇，主要根據其類別和等級，以排除產生電火花引起爆炸。還要注意避雷設施的設計與導除靜電的裝置等。另外，排除含有易燃可燃液體的下水道，其水封井的設置，管道是否單獨設置等均應審核。

結語

綜上所述工業廠房的防爆設計比較復雜，情況各異，有一定的難度。做為一名設計人員我們必須依據具體情況具體分析解決。在設計過程中要按照相關的現行規范精心設計，保證工程上的安全，以防患于未然。

參考文獻

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