化工建筑中的防爆設計措施

孫春娥，孟麗娟，彭真，孫波(中建二局第二建筑工程有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

隨著我國社會經濟的快速發展，人們的生活水平不斷提高，在注重精神和物質追求的同時，更加關注自身生命安全。因此，對建筑類基礎設施的要求日益嚴格。就目前情況而言，化工行業是支撐我國經濟建設發展與轉型的重要行業之一。因此，我們要重視化工建筑的防爆設計工作，保障化工企業的安全生產，以此積極促進我國經濟建設高質量穩健發展。

1 化工行業發展現狀

隨著社會經濟的不斷發展，我國已經逐漸成為世界化工產品生產大國。其中，合成樹脂、合成橡膠以及合成纖維等產能常年穩居世界第一位。在2019年，合成樹脂的產能為8 595萬噸/年；合成橡膠的產能為643萬噸/年；合成纖維的產能為6 553萬噸/年，甚至單套規模達到80萬噸/年以上的蒸汽裂解乙烯裝置就有13套，進一步保障了我國化工產品的生產產量。另外，我國除化工產品的生產產量位居世界前列以外，就連化工產品的消費也是常年霸居世界第一。例如：2019年聚乙烯消費量達到3 020萬噸，約占比世界總消費量的三分之一；乙二醇消費量為1 647萬噸，約占比世界總消費量的二分之一。就目前情況來看，未來世界化工產品的需求增長主要來源于發展中國家，而我國就占世界增量的二分之一。因此，只有做好化工建筑的防爆設計工作才能促進我國化工行業蓬勃發展。

2 化工建筑防爆必要性

化工產品生產具有易燃、易爆等顯著特點，若操作和處理不當，隨時可能引發難以預料的危險事故，且危險系數較高。從制作工藝來說，化學工業是一種技術密集型且具有較高生產要求與標準的行業，其材料和產品都有各自特定、嚴格的檢測方法和生產流程。如果其中某一項的生產環節沒有達標，就會影響下一環節的正常生產活動，從而影響到化工企業的經濟效益。隨著經濟的發展，社會的進步，更多的化工企業開始逐漸趨于自動化生產，雖然一定程度上簡化了生產流程，但若在化工生產過程中采用了不正當的操作手段與方式，就可能導致更加嚴重的爆炸性等事故。因此，要想從根本上保障化工企業生產安全性，我們必須意識到化工建筑防爆設計工作的必要性。

3 化工工業建筑的特點

要想做好化工建筑的防爆設計工作，了解化工建筑的特點是關鍵環節。目前，大多數化工工業建筑都屬于生產性建筑，是由建筑用途決定建筑的外觀、形狀等特征。從民用建筑來說，化工工業建筑需要根據自身生產工藝優化內部空間布局設計。例如機械設備廠的吊車運行就需要較大的空間，做整體平面規劃的時候一定要預留足夠的面積。設計人員應充分了解設計項目所涉及的生產工藝特點，針對性進行建設設計，我們才能在滿足基礎安全生產的前提下為化工工業建筑設計造型提供發揮空間。但從現實項目出發，我們通常受到施工技術水平、生產設備以及經濟等多種因素的影響，對于大多數化工工業建筑來說，固化區域功能后設計師自由發揮的空間受到了較大的限制。

4 爆炸風險辨識

在了解化工工業建筑的特點之后，我們需要對化工工業建筑爆炸風險進行辨識。首先，收集以下幾個方面的生產過程安全資料：第一，過程安全信息。例如收集化工生產設備，所需材料以及操作條件等方面。生產過程中要做好切斷閥、泄壓閥、泄漏檢測等安全工作，測量好建筑物結構、建材等與生產單元之間的距離與方位，記錄好類似化工工業建筑歷史爆炸事故記錄[1]；第二，檢查爆炸危險物料。詳細來說，就是常態化下容易揮發且密度大于空氣，容易爆炸的物料。例如：乙烯、乙烷、丁烷等物料；第三，檢查現場條件。仔細查看現場設備、產品堆放是否擁擠，查看有無容易引發爆炸的物質等工作。

5 化工建筑防爆設計措施

5.1 合理布置總平面

在發生爆炸事故時，要保障有爆炸危險的建筑物，不會對鄰近建筑物造成損害。針對此類問題的解決措施，筆者經過實踐探究，將其分為：第一，有爆炸危險的化工建筑選址應盡量避開人群密集的建筑物以及鐵路運輸線等重點建筑物；第二，合理布局集中規劃具有爆炸危險的化工建筑工程，主要設置在廠區邊緣；靠山修建的化工建筑應以小山包等地形優勢形成天然的防爆屏障，一方面即可降低修建防爆圍堤的建設成本，又可減少爆炸事故的危害[2]；最后，化工廠內建筑物、構筑物、生產區、倉庫區以及行政區之間要根據國家現行有關設計規范、標準要求預留足夠的防火間距。

5.2 建筑形式和結構選型

對存在爆炸風險的工廠與倉庫，盡量采用單層建筑。單層建筑的優勢是在爆炸倒塌時對周圍破壞影響范圍較小，并且能設置較多的安全出口，方便人群進行疏散和搶救滅火，從而減小人員傷亡與財產損失；另外，化工建筑的屋頂盡量采用泄壓輕質易碎屋蓋，當發生爆炸時可以最大面積增大泄壓面積，快速釋放室內爆炸時產生的大量氣體，以防止室內堆積大量易爆氣體，增大爆炸壓力，從而引發強烈的爆炸事件；最后，化工建筑盡量采用開放式建筑，增大通風面積，使其長期保持自然通風狀態，在生產過程中就快速稀釋和釋放可燃物質氣體，能有效避免大型爆炸事件發生[3]。如果在爆炸事件不可避免發生的情況下，開放式建筑泄壓面積大，利于釋放大量氣體和熱量，不僅最大限度減輕了廠房破壞程度，還進一步保障了工作人員的人身安全。

5.3 設置泄壓措施

做好減壓工作也是化工建筑防爆設計中的重要步驟。減壓措施主要是指在有爆炸危險的廠房和倉庫設置泄壓窗、泄壓輕質屋蓋以及輕質外墻等耐爆炸壓力薄弱的建筑工程項目構配件。當化工建筑工程發生爆炸時，這些建筑工程項目構配件會最先破防，從而向外界釋放大量可燃氣體與熱量，使室內的爆炸壓力迅速降低，從而實現減低爆炸破壞程度，減小企業經濟損失的。泄壓面積主要根據爆炸性物類別以及廠房的容積確定，一般不宜超過60 kg/m2[4]。另外，化工建筑工程泄壓措施應采用輕質屋蓋。例如，石棉水泥波形瓦。

5.4 采取通風措施

在施工技術允許的條件下將化工建筑設計成開放式建筑有利于稀釋和擴散可燃物質氣體，降低室內氣體濃度，防止爆炸事件發生。另外，化工建筑應設置專項通風窗與通風用門，并分類生產和存放化學產品。若該化工建筑集約化程度與儲存量都較小的情況下，可用防爆墻分隔區域，以此達到分離生產化工產品的目的。

5.5 采取隔熱、降溫措施

在化工建筑屋頂采取一系列的隔熱、降溫措施，可以很大程度隔離太陽光輻射和傳熱，從而降低化工建筑室內的溫度，規避爆炸事故發生。具體做法如下：在化工建筑屋頂涂抹高效隔熱涂料等所措施，甚至可以設計架空隔熱層以此達到隔離太陽輻射的目的；另外，還可采用強制降溫措施或是設置足夠通風口，實現化工建筑降溫隔熱的目的；最后，化工建筑可以安裝百葉窗等隔熱設施，以此規避陽光直射，引發室內溫度升高，造成危險化學物質發生自燃或者爆炸的情況出現[5]。

5.6 采取隔火措施

在化工建筑總平面設計時，應將具有爆炸危險的倉庫、廠房遠離帶有明火的食堂等建筑。如果受到一定條件限制的情況下，具有爆炸危險的化工建筑必須與周邊構建物、建筑物之間保持一定的防火間距；另外，在倉庫等具有爆炸危險的地區設置電機或者照明設備時，需要根據爆炸危險等級，針對性選擇安全火花型、防爆充油型等設備，以規避化工建筑出現電火花引發爆炸[6]。

5.7 設置防爆措施

對不同用途和不同儲存性質的倉庫和廠房，需要設置防爆墻以及防爆門窗，實現化工產品分區目的。這樣即使在爆炸事故發生時，防爆墻以及防爆門窗可在第一時間大幅降低爆炸對于建筑與人群的危害程度，有力縮小爆炸危害范圍，從而保障企業安全生產化工產品。另外，防爆墻以及防爆門窗必須具備抗爆炸沖擊波的能力，同時兼具一定的耐火性，才能在爆炸來臨時最大限度地保護相關工作人員的人身安全，降低化工企業的經濟損失[7]。最后，防爆墻以及防爆門窗的厚度選擇取決于化工建筑的結構，才能得出計算結果，并可按照材料劃分為防爆磚墻、防爆鋼筋混凝土墻、防爆鋼板墻等[8]；最后，防爆墻以及防爆門窗上不得設置通風孔，這樣會大幅降低防爆效果。

6 結語

總而言之，在化工建設中采取一系列的防爆設計措施可以有效規避爆炸事故發生。但對于化工建筑防爆問題的處理，往往涉及到多個專業設計，各專業之間必須密切配合、綜合考慮，因地制宜，針對性分析不同化工建筑工藝生產特點，合理布置總平面，科學選擇建筑形式和結構，設置泄壓措施，采取隔熱、降溫措施，采取隔火措施，設置防爆措施，多渠道多方式并行才能保障化工企業安全生產化工產品，以此促進我國經濟建設高質量發展。