新疆廣匯煤提質項目煤氣鼓風機廠房的建筑防爆設計

王振洲 / 中鋼集團鞍山熱能研究院有限公司

新疆廣匯煤提質項目煤氣鼓風機廠房的建筑防爆設計

王振洲 / 中鋼集團鞍山熱能研究院有限公司

介紹甲類生產廠房的防爆、泄壓及相關措施。

建設；防爆；設計；措施

1.概述

本廠房按照工藝要求，考慮到廠房外泄飄逸氣體的介質（一氧化碳、氫氣）類別，根據《建筑設計防火規范》GB50016-2014（以下簡稱“規范”），確定該廠房發生火災危險性分類為甲類，需要進行建筑的防爆設計。本文旨在討論此類廠房的防爆、泄壓和防爆墻的設計及采取的相應措施。

2.采取防爆的目的

在甲類生產廠房建筑防爆設計時，采取必要且有效的防爆及泄壓措施，可大大減少甚至杜絕建筑發生爆炸事故。即便在發生事故時，也可以起到保護主體結構和非爆炸區域的作用，最大限度的減少由于爆炸造成的人員傷亡和財產損失，達到安全和經濟的目的。

3.總平面布置

3.1 主導風向的因素根據全場總圖規劃安排和業主要求，進行對當地常年主導風向的查閱，將廠房的長向與當地主導風向夾角布置成90度。充分利用主導風向，使廠房保持良好的自然通風狀態，令可燃氣體及粉塵不易達到所需的爆炸下限的濃度，消除發生爆炸所具備的必要條件，減少發生爆炸的可能性。

3.2 對人員安全的考慮在爆炸產生時，應減少爆炸對人員的沖擊和傷害，整個廠房的選址選在人員非密集區域，周邊與總圖協調盡力避免重要的道路交通場所。

4.平面布置

4.1 結構形式的選擇結構形式為鋼筋混凝土預制柱鉸接三角形鋼屋架的排架結構，圍護結構采用符合規范要求的輕質墻體。此種結構的廠房便于在建筑外墻面開設大面積的門窗洞口，當爆炸來臨時，洞口做為建筑的有效泄壓面積，為廠房按照規范的要求設計成敞開或半敞開的建筑形式提供有利的條件。

4.2 廠房平面及內部布局廠房采用矩形平面布置，在滿足工藝要求及方便生產的條件下，把有爆炸危險的設備盡量集中的設置在廠房的靠外墻處。對于有高爆風險的設備，采用獨立的封閉防爆空間進行分隔，減少爆炸沖擊對廠房結構帶來的不利影響，達到對非爆炸區域的屏蔽隔離，并在發生危險時，及早確定狀況發生部位，為搶險救援爭取時間。

4.3 供輔建筑把為廠房服務的控制室、配電室、辦公及休息室等供輔建筑集中布置在廠房的一端，其供輔區域建筑的耐火等級設為一級，并設置獨立的安全出口便于人員的疏散逃生。廠房與供輔區域采用耐火極限為3h以上的防爆墻進行分隔，為了操作人員便于觀察和了解廠房內的設備運行狀況，在防爆墻上設一扇鋼制防爆觀察窗。除此之外，此防爆墻不再另設任何門窗洞口，確保防爆墻的完整和獨立性。

4.4 疏散設計按照規范要求，廠房內每個防火分區設置兩個疏散門，疏散門靠外墻分散設置，兩個門之間的距離大于5米，滿足疏散距離和疏散寬度指標的要求，疏散門的開啟方向為人員疏散方向。在其安全出口處，設置用于抵消爆炸威力的門斗，門斗的寬度大于疏散寬度，耐火極限為2h。門斗的門與疏散門均為甲級防火門，并錯位布置，有效控制沖擊力在安全出口處的釋放。

4.5 防火分區劃分根據規范中對甲類廠房的要求，合理的劃分防火分區，有效分隔不同的危險區域，阻止火災蔓延。使爆炸即便發生，也能處在一個可控的范圍內，不會造成整體空間范圍內的混合爆炸和連續爆炸，降低爆炸對人員和設備產生的次生災害。

5.防爆設計

5.1 廠房地面廠房采用滿足規范要求的不發火花地面，做到材質均勻，設計無遺漏。根據工藝要求和生產需要，采用絕緣材料做為整體面層。對面層采取防靜電措施，有效導除因設備運轉等因素產生的危害性靜電。整個廠房不設除穿電纜的地溝，對于必要的電纜溝，溝內要規整，采取防止可燃氣體聚集的措施，有特殊要求的要在溝內設置可燃氣體探測器，溝上蓋板設計要嚴密，無遺漏的縫隙。整個廠房地面應便于清掃，消除死角等爆炸隱患，這對于建筑防爆也是尤為必要的。

5.2 廠房內表面、屋面廠房內表面做到平整，光滑，杜絕不必要的突出建筑內表面的設計。采用符合電氣專業要求的彩鋼夾心屋面板，使屋面板滿足做為接閃器的條件，通過屋面板進行避雷網的措施要有效合理，減少甚至杜絕因雷電造成廠房的爆炸破壞。

5.3 大型風機設備基礎對于廠房內大型的風機設備基礎，考慮工人在操作時，會有工具掉落或因操作不慎，與設備基礎表面撞擊引起火花，采取設備基礎二次澆灌層表面進行不發火花處理的措施，減少爆炸的幾率。

6.泄壓設計

6.1 泄壓面積的確定本廠房根據規范要求，計算長徑比不大于3，可不進行分段考慮。整體的泄壓面積，按規范3.6.4條公式進行計算，來確定窗洞口和屋面的表面積。

6.2 泄壓面要求窗采用符合規定的泄壓窗，保證爆炸時，能迅速開啟釋放壓力，并不會產生尖銳的玻璃碎片。在廠房屋面的選擇上，采用輕質材質屋面，頂棚確保平整無死角。考慮到新疆冬天的積雪和冰凍時間漫長，在設計屋面時，采取活動刮板和擋板來防止積雪。

6.3 泄壓點選擇泄壓點應避開人員集中場所和主要交通道路，并宜靠近爆炸危險裝置區域設置，確保爆炸壓力迅速有效釋放的同時，最大限度的降低爆炸對周圍區域的破壞。

7.防爆墻設計

7.1 作用防爆墻除了具有抵抗爆炸沖擊波的能力，又具備良好的耐火性能。按照功能要求，合理的布置防爆墻，可在爆炸事故發生時，抵抗爆炸強大的破壞沖擊力，對人員和設備提供安全的屏障。

7.2 形式本廠房考慮到施工便捷和造價限制等因素，采用防爆磚墻。在滿足防爆要求的前提下，達到工期和造價的最優組合。

7.3 構造防爆墻柱間距設為6米，磚墻厚度為370毫米。沿防爆墻高每500毫米設兩根HPB300直徑為8毫米的貫通鋼筋，鋼筋兩端錨入防爆墻柱內。

8.結語

綜上所訴，合理做好甲類廠房的建筑防爆設計，并結合電氣，暖通，儀表自動化等專業的防爆措施，對此類建筑的安全有著至關重要的作用。但考慮到在化工領域里，建筑的個體差異較大，相關的工藝要求也不盡相同，那么就要求設計者嚴格按照相關規范，因地制宜的采取合適的措施來規范設計，盡最大的努力杜絕火災和爆炸事故的發生。

[1]建筑設計防火規范 GB50016-2014.

[2]石油化工企業設計防火規范 GB50160-2008.

[3]消防安全技術實務 公安部消防局組織編寫 2016.