某封閉式高層氣化廠房事故通風量的計算一例

宋國軍 劉 偉 陳 濱

中國天辰工程有限公司

某封閉式高層氣化廠房事故通風量的計算一例

宋國軍 劉 偉 陳 濱

中國天辰工程有限公司

本文結合某項目封閉式高層氣化廠房通風方案，在滿足規范相應要求的基礎上，介紹了事故通風換氣次數的選取和風量的空間分配，為其他類似項目的設計提供了一定的參考。

封閉式高層；氣化廠房事故；通風換氣次數

1 引言

對可能突然放散大量有毒氣體、有爆炸危險氣體或粉塵的場所，應根據工藝設計的要求設置事故通風系統[1][2]。事故通風量宜根據工藝設計條件通過計算確定，且換氣次數不應小于12次/h[1][2]。同時，規范《工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范GB50019-2015》[1]6.3.9條規定了全面排風量的分配原則。

本文將以某項目封閉式高層氣化廠房的通風方案為例對上述內容（換氣次數的合理選取、事故通風量的計算、空間分配）來加以論述。

2 項目概況

該項目封閉式高層氣化廠房位于內蒙古包頭，廠房主體為鋼筋混凝土框架結構，四周采用巖棉壓型鋼板圍護，建筑高度64.5m，共分10層，占地面積5456m2，建筑面積25623m2。工藝采用水煤漿加壓氣化技術進行生產，生產的粗合成氣中含有易燃易爆氣體，主要成份為CO、H2以及少量的H2S等甲類火災危險氣體。根據工藝專業要求，該廠房需要設置事故通風，以確保廠房的正常安全生產操作環境和工藝發生緊急情況時，有害氣體的及時排除。

3 通風量計算公式

規范《化工采暖通風與空氣調節設計規范HG/T 20698-2009》[2]附錄B給出了危險場所通風量的計算公式。但是大多數情況下，有害氣體的釋放具有不確定性。因此，有害氣體全面通風量通常是按換氣次數確定的，其排風量計算公式[3]如下：

式中 G——全面通風量，m3/h；

n——換氣次數，次/h；

Vf——通風房間體積，m3

F——通風房間面積，m2

h——通風房間凈高，m

對于多種氣體同時存在的情況下，規范《工業企業設計衛生標準GBZ 1-2002》[4]第5.1.5條作出了如下規定：“當數種溶劑（苯及其同系物或醇類或醋酸酷類）蒸汽，或數種刺激性氣體（三氧化硫及二氧化硫或氟化氫及其鹽類等）同時放散于空氣中時，全面通風換氣量應按各種氣體分別稀釋至規定的接觸限值所需要的空氣量的總和計算。除上述有害物質的氣體及蒸汽外，其他有害物質同時放散于空氣中時，通風量應僅按需要空氣量最大的有害物質計算。”

4 換氣次數的確定

規范[2]附錄C、F列出了部分有害氣體在正常生產情況下車間的換氣次數相對密度等參數，與本項目相關的摘錄于表1。

表1 化學物質車間所需要的換氣次數

從表1可以看出，氣化廠房可按照15次/h來計算全面通風量。如果考慮規范[1]6.3.9條全面排風量的分配原則，僅考慮15次/h換氣次數并不全面：首先，事故狀態下有害氣體混合密度并不確定；其次，廠房上部和下部區域的排風量與有害氣體相對密度相關。基于以上兩點，可以假設每一種有害氣體在廠房內單獨釋放，然后確定每種氣體在廠房上部和下部區域所需的排風量和換氣次數（見表2），即將密度大于空氣的有害氣體按照上排風量的2/3，下排風量的1/3，密度小于空氣的有害氣體全部采用上部排風，進而得到新結論：上部區域按照H2考慮6次/h；下部區域按照CO考慮10次/h，廠房總的換氣次數達到16次/h。

表2 有害氣體換氣次數分區計算（次/h）

通過以上分析，該廠房的全面通風換氣次數為16次/h。滿足對于事故通風，其換氣次數不應小于12次/h的要求，因此，事故通風的換氣次數選取16次/h。

5 通風量分區計算

吸風口的布置直接涉及到有害氣體能否有效排出，特別是排除H2與空氣混合物時，規范[1]6.3.10條對建筑物全面排風系統吸風口的布置做出了明確規定：⑴吸風口上緣至頂棚平面或屋頂的距離不應大于0.1m；⑵因建筑構造形成的有爆炸危險氣體排出的死角處應設置導流設施。

在實際設計中，結構最小的次梁也在0.2m以上，而且大大小小的主梁與次梁構成大量“#”字梁格，內部極易造成有害氣體特別是H2的積聚。為了及時有效的排除“#”字梁格內可能積聚的有害氣體，需要將吸風口引入“#”字梁格，并通過風管排出室外。在綜合考慮建筑構造和排風需求等因素，將排風分區按如下思路分為三個分區（見圖1），這樣既滿足規范要求，又不影響建筑構造（層高）的要求。

假設在房間上部設分界隔斷，其標高與最高主梁底標齊平，這樣將上部區域排風量人為分成兩部分。隔斷上方為大大小小的主梁和次梁構成的“#”字梁格，這部分的排風量通過風管連接來滿足規范要求，其排風量表示為Gsh1。考慮到H2的危險性，應適當加大排風量，其換氣次數采用事故通風的12次/h；余下的上部區域排風量直接通過墻上部安裝的邊墻風機排出室外（不必考慮利用風管排除），其排風量表示為Gsh2，Gsh2=Gsh-Gsh1。這樣可以有效降低排風管斷面高度對建筑構造的影響。務，這里取隔斷上部空間換氣次數n1=12次/h，隔斷上部空間凈高為h1=1.0m，計算結果見表3。

通過上面計算可以看出，對于上部采用風管排風系統，三個分區設置的做法相對于上下兩個分區的做法可以有效降低風管的排風量，進而減少風管斷面尺寸、減少對建筑構造（層高）的影響。

6 結束語

表3 風量計算表

以本項目廠房某層為例加以說明。考慮到主要為排除H2服

本文以某項目封閉式高層氣化廠房通風方案為例，對多種有害氣體同時存在的工況下，事故通風換氣次數的選取以及風量的空間分配進行了論述，希望對類似項目的設計提供一定的參考。

這里需要指出的是，該項目于2010年竣工，當時規范［1］采用的是2003版本，但是鑒于本文涉及的相關條款與2015版基本一致，所以文中以現行的2015版加以引用。

[1]GB—50019-2015,工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范.

[2]HG/T 20698-2009，化工采暖通風與空氣調節設計規范［S］.

[3]孫一堅（主編）.簡明通風設計手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，1997.

[4]GBZ 1-2002，工業企業設計衛生標準［S］.