光氣樓通風(fēng)設(shè)計

龍從勇，　徐　婷

（東洋工程（上海）有限公司，上海200122）

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光氣樓通風(fēng)設(shè)計

龍從勇，徐婷

（東洋工程（上海）有限公司，上海200122）

摘要：介紹了某光氣樓通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計，分析了光氣樓內(nèi)壓差要求及通風(fēng)系統(tǒng)控制方式，可供類似的設(shè)計借鑒參考。

關(guān)鍵詞：光氣樓； 通風(fēng)； 氣密閥； 控制系統(tǒng)

0　引言

光氣，又稱碳酰氯，是一種化學(xué)反應(yīng)活性較高，遇水后有強烈腐蝕性的高毒、不燃化合物。常溫下為無色氣體，對人體的健康危害主要表現(xiàn)在損害人體呼吸道。在染料、農(nóng)藥、制藥等生產(chǎn)工藝中會產(chǎn)生該類物質(zhì)[1]。

為防止事故時光氣泄漏、擴散對人員的危害和環(huán)境污染，以及光氣泄漏時的集中處理，光氣樓主生產(chǎn)區(qū)須采取有效的通風(fēng)措施。同時，為保證生產(chǎn)過程中設(shè)備檢修時人員安全，光氣樓人員操作間也須保證良好的通風(fēng)條件。

1　工程概況

該工程為擴建項目，此設(shè)計單體共7層，高度34m，火災(zāi)危險類別：甲類。該設(shè)計單體主要由生產(chǎn)區(qū)的光氣隔離艙和用作設(shè)備檢修的凈化隔離罩兩部分組成。單體四周維護結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土墻體，各樓層平臺采用鋼格柵板。

2　通風(fēng)要求概述

光氣隔離艙的作用是當(dāng)作光氣接觸設(shè)備的二級防護，以保萬一光氣泄露不致溢出艙外，同時根據(jù)業(yè)主以前其他類似工程的項目經(jīng)驗和要求，光氣隔離艙僅作為室外可能的氣體沖擊的另加防護，單體為構(gòu)筑物，不同于一般的抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)施，暖通開洞不設(shè)置抗爆閥。為防止光氣隔離艙氣體外泄，光氣隔離艙內(nèi)維持2mbar的負壓。

在光氣隔離艙中分割出一個單獨的隔離罩，將檢修時可能沾有光氣的設(shè)備、閥門及儀表移至這個隔離罩內(nèi)，稱作凈化隔離罩。正常情況下，凈化隔離罩與其他部分的檢修口是開啟的；在檢修時，檢修口關(guān)閉，光氣隔離艙與凈化隔離罩的壓差50Pa。

暖通專業(yè)根據(jù)工藝介質(zhì)和國家相關(guān)規(guī)范及工藝專業(yè)要求進行該單體的進、出風(fēng)口及排風(fēng)管道的設(shè)計[2，3]。其通風(fēng)換氣要求見表1。

表1　通風(fēng)換氣要求

3　光氣隔離艙通風(fēng)設(shè)計

根據(jù)《石油化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（SH/T3004-2011）表B.1石油化工車間換氣次數(shù)，光氣換氣次數(shù)為10次/h，同時考慮一定的余量，艙內(nèi)通風(fēng)換氣量為100000m3/h。

為保證艙內(nèi)通風(fēng)效果，主光氣隔離艙內(nèi)共設(shè)置15個排風(fēng)口、12個補風(fēng)進風(fēng)口；凈化隔離罩共設(shè)置4個排風(fēng)口、3個補風(fēng)進風(fēng)口。

光氣隔離艙內(nèi)主要工藝物料有光氣、氯氣、一氧化碳、氯化氫、氯苯、MDA（二苯基甲烷二胺）及MDI（二苯基甲烷二異氰酸酯），屬于易燃、易爆物質(zhì)或具有毒性。故在該工藝裝置光氣隔離艙內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的探頭，與暖通專業(yè)新風(fēng)入口的氣動型氣密閥及工藝排風(fēng)機連鎖控制。通風(fēng)系統(tǒng)的控制過程和指示均由DCS控制柜指示操作，其控制流程如圖1所示。

氣密閥的氣動執(zhí)行機構(gòu)帶定位器，可以作精確的連續(xù)調(diào)節(jié)。同時具備氣密閥全開或全關(guān)狀態(tài)的調(diào)試能力，并能顯示主艙內(nèi)的壓差（中值）和凈化隔離罩內(nèi)的壓差。每個氣密閥在故障時關(guān)閉并輸出信號至DCS。

3.1正常情況下

在正常生產(chǎn)情況下，即無光氣泄漏和其他有毒有害氣體超標(biāo)的情況下，根據(jù)工藝介質(zhì)和國家相關(guān)規(guī)范，光氣隔離艙（含凈化隔離罩）將維持10次/h的換氣次數(shù)。其中：8次/h的通風(fēng)換氣通過工藝風(fēng)機EF-01 （80000m3/h）直接排至大氣，2次/h的換氣通過工藝風(fēng)機EF-02A/B（20000 m3/h，一用一備）排至光氣自毀塔DT-01。正常情況下光氣隔離艙和凈化隔離罩之間的檢修門打開。

取光氣隔離艙室內(nèi)外的壓差信號（以三個測量值的中間值作為信號源輸入值），在DCS控制柜上顯示、輸出信號以同步控制隔離艙內(nèi)的12個氣密閥。取凈化隔離罩外一個壓差信號，在DCS控制柜上顯示、輸出信號以同步控制隔離罩內(nèi)的3個氣密閥。

當(dāng)光氣隔離艙室內(nèi)外的壓差低于2mbar的時候，所有的氣密閥（15個）都處于關(guān)閉狀態(tài)。

當(dāng)壓差值達到或超過2mbar時，調(diào)節(jié)氣密閥的開度進行自然補風(fēng)，15個閥總補風(fēng)量為100000m3/h，設(shè)定室內(nèi)外壓差值上限為4mbar，調(diào)節(jié)15個氣密閥的開啟角度以滿足2~4mbar的壓差下的補風(fēng)量的要求。

3.2事故狀態(tài)（檢測到光氣或其他有毒有害氣體情況下，含濃度超標(biāo)及火災(zāi)情況）

在事故狀態(tài)下，即室內(nèi)光氣等泄漏或火災(zāi)信號時，儀表探頭將連鎖工藝風(fēng)機EF-01（80000m3/h）、工藝風(fēng)機EF-02A/B （20000m3/h，一用一備）和艙內(nèi)所有進風(fēng)氣密閥。此時，工藝風(fēng)機EF-01（80000m3/h）停止運行，同時工藝風(fēng)機EF-02A/B （20000m3/h，一用一備）保持繼續(xù)運行，艙內(nèi)所有進風(fēng)氣密閥立即全部連鎖關(guān)閉。所有進風(fēng)口全部關(guān)閉后，艙內(nèi)壓差升高如果超過設(shè)定上限值3mbar（初始設(shè)定值），則按比例開啟氣密閥，維持光氣隔離艙（含凈化隔離罩）的壓差滿足2mbar要求。

當(dāng)DCS控制柜接收到光氣等泄漏報警或火災(zāi)信號時（即事故狀態(tài)），輸出信號控制15個氣密閥立即關(guān)閉。

當(dāng)壓差低于2mbar的時候，所有的氣密閥（15個）都處于關(guān)閉狀態(tài)。

當(dāng)光氣隔離艙室內(nèi)外的差壓達到或超過3mbar的時候，主隔離艙一層4個氣密閥和凈化隔離罩3個氣密閥按比例進行補風(fēng)，其他氣密閥均保持關(guān)閉狀態(tài)，以滿足2~4mbar的壓差下的補風(fēng)量的要求。當(dāng)事故解除、收到信號后進入正常狀態(tài)運行模式。

3.3維修情況

當(dāng)凈化隔離罩在使用時，先開啟為凈化隔離罩服務(wù)的工藝風(fēng)機EF-03（1200m3/h），同時發(fā)出風(fēng)機運行信號給DCS，再關(guān)閉光氣隔離艙與凈化隔離罩之間的檢修口，通過DCS輸出信號，確保凈化隔離罩室內(nèi)外的差壓達到或超過2.5mbar。此時整個光氣隔離艙的總風(fēng)量將增加為101200m3/h。

主光氣隔離艙內(nèi)的12個氣密閥接受艙內(nèi)外的壓差信號（取中間值）同步控制，當(dāng)壓差低于2mbar的時候，12個氣密閥都處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)光氣隔離艙室內(nèi)外的差壓達到或超過2mbar的時候，12個氣密閥按比例開啟開始進行補風(fēng)，總風(fēng)量為100000m3/h。

凈化隔離罩內(nèi)的三個氣密閥接受壓差信號值同步控制。當(dāng)壓差低于2mbar的時候，3個氣密閥都處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)凈化隔離罩室內(nèi)外的差壓達到2.5mbar的時候，3個氣密閥開啟開始補風(fēng)，總風(fēng)量為1200m3/h。

4　進排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

主光氣隔離艙內(nèi)共設(shè)置12個補風(fēng)進風(fēng)口，其中，一層4個，二層3個，三層2個，四層1個，六層2個；凈化隔離罩共設(shè)置3個補風(fēng)進風(fēng)口，其中，一層2個，二層1個。每個通風(fēng)進風(fēng)口均設(shè)置氣動氣密閥和防雨百葉，氣動氣密閥的氣動執(zhí)行機構(gòu)氣源為儀表壓縮空氣，由儀表專業(yè)提供。氣源壓力不小于4.5bar。防雨百葉與墻內(nèi)風(fēng)管的連接采用同心異徑接頭。

主光氣隔離艙內(nèi)共設(shè)置15個排風(fēng)口（16＂），其中，一層8個，每個排風(fēng)口排風(fēng)量均為6550m3/h；二層3個，三層、四層各2個，每個排風(fēng)口排風(fēng)量均為6800m3/h。凈化隔離罩共設(shè)置4個排風(fēng)口（4＂），其中，一層、二層各2個，每個排風(fēng)口排風(fēng)量均為300m3/h。為防止雜物進入，每個排風(fēng)口均設(shè)置鋼絲網(wǎng)。進排風(fēng)系統(tǒng)流程如圖2所示。

主光氣隔離艙內(nèi)排風(fēng)通過各分支管道匯總后，接入工藝總排風(fēng)管道，并按照比例（8∶2）分配排風(fēng)量，80%的排風(fēng)通過工藝風(fēng)機EF-01直接排至大氣，20%的排風(fēng)通過工藝風(fēng)機EF-02A/B（一用一備）排入光氣破壞系統(tǒng)，確保排出的氣體滿足環(huán)保要求。凈化隔離罩的排風(fēng)通過其他各分支管匯總后，接入工藝排風(fēng)總管道，并通過工藝風(fēng)機EF-03排入光氣破壞系統(tǒng)。所有排風(fēng)管道均沿外壁安裝，如圖3所示。

排風(fēng)管道及管件均選用玻璃鋼風(fēng)管，其材料滿足管道應(yīng)力要求。

5　結(jié)語

光氣屬于高毒，對環(huán)境有危害和污染的化合物，其生產(chǎn)原料也具有易燃、易爆或具有毒性。因此，樓內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)的要求很高，既要在任何時候維持一定的負壓，又要考慮到室內(nèi)氣流的均勻性。并要滿足在不同工況下通風(fēng)系統(tǒng)的切換運行及控制要求。

由于光氣樓通風(fēng)設(shè)計能參考的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等資料有限，在國內(nèi)的設(shè)計案列也不多，故該設(shè)計也是一個摸索的過程，為今后同類型項目提供參考。

參考文獻：

[1]張建宇，雷糧林，汪影，等.光氣生產(chǎn)技術(shù)及光氣化產(chǎn)品開發(fā)進展[J].農(nóng)藥，2004，43（6）：245~248.

[2]GB 19041，光氣及光氣化產(chǎn)品生產(chǎn)安全規(guī)程[S].

[3]SH/T 3004，石油化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范[S].

修回日期：2016-03-21

DOI：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.02.020

中圖分類號：TU834

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：2095-3429（2016）02-0087-04

作者簡介：龍從勇（1982-），男，湖北崇陽人，碩士，工程師，主要從事暖通空調(diào)設(shè)計工作。

收稿日期：2016-02-16

Air Ventilation System Design for Phosgene Building

LONG Cong-yong， XU Ting
（Toyo Engineering Corporation（China），Shanghai 200122，China）

Abstract：Present ventilation system design for phosgene building.Analyze the pressure differential requirement and control system method for air ventilation，available as a reference for similar design.

Key words：phosgene building； air ventilation； gas tight damper； control system