工廠設(shè)計中關(guān)于選址的安全考慮

崔寧波

(貴陽鋁鎂設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

0 引 言

要建設(shè)工業(yè)企業(yè)，就必須把它落實到特定的空間，廠址就是企業(yè)存在和發(fā)展的空間形式。廠址選擇的優(yōu)劣，對于工業(yè)發(fā)展有著重大的影響：①影響工業(yè)企業(yè)的建設(shè)速度、基建投資和投產(chǎn)后的經(jīng)濟(jì)效益；②影響地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、地區(qū)協(xié)作、地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)；③影響工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)要素的保持或發(fā)展；④影響工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)運營是否安全。

在企業(yè)工廠建設(shè)史上，有很多因廠址選擇不當(dāng)導(dǎo)致發(fā)生安全事故的案例。廠址的選擇與規(guī)劃是工廠建設(shè)工作的重要內(nèi)容，在廠址的選擇中要根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析工廠的區(qū)位限制因素和導(dǎo)向因素，將經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、安全等多方面因素綜合起來，進(jìn)行合理設(shè)計，最大限度地減少安全隱患。

1 廠址限制因素

1.1 地質(zhì)地形地貌

在廠址的選擇之前要調(diào)查、勘探候選廠址及周邊地區(qū)的地質(zhì)情況，進(jìn)行合理的勘測工作，并提供勘測報告。規(guī)劃選廠階段，根據(jù)現(xiàn)有資料對候選廠址進(jìn)行實地考察，對重工業(yè)工廠選擇需了解廠址區(qū)域地質(zhì)地貌資料，對擬選廠址的穩(wěn)定性進(jìn)行評價。工程選廠階段，還應(yīng)根據(jù)廠址復(fù)雜程度和工程要求，選擇工程地質(zhì)測繪、勘探、現(xiàn)場測試、室內(nèi)試驗等方法，確定工程地質(zhì)條件，了解主要巖土工程問題，并對廠址的穩(wěn)定性和工程地質(zhì)條件進(jìn)行評價。對于排放物中含有有害物質(zhì)的工廠企業(yè)不得將其設(shè)在空氣流通不良的地方，且應(yīng)避開洼地，避免有毒、易燃?xì)怏w或液體的聚集，對生產(chǎn)帶來巨大隱患。或可利用地形高度差，整體規(guī)劃廠區(qū)內(nèi)單體建構(gòu)筑物布局，避免威脅性較高的物料過于集中。場地除了要考慮到當(dāng)下工廠建設(shè)所需要的面積及坡度，還應(yīng)考慮到企業(yè)發(fā)展需要和遠(yuǎn)期規(guī)劃，保留發(fā)展腹地。

在位于山區(qū)的廠址，宜選擇緩坡或丘陵地，在工廠設(shè)計時注意保護(hù)自然地勢，避免選在地基穩(wěn)定性較差和易發(fā)生泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害地區(qū)。對于地質(zhì)災(zāi)害的防范，還應(yīng)按照國家現(xiàn)行的《中國地震烈度區(qū)劃圖》和《中華人民共和國防震減災(zāi)法》確定廠址地震基本烈度。對經(jīng)常發(fā)生地震的地區(qū)，通過反應(yīng)譜計算建筑底部剪力，并按照相應(yīng)規(guī)則進(jìn)行分配，與其他荷載組合，然后進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計，這樣各部分構(gòu)件才能具備承載能力，最后通過驗算得出結(jié)論。對于位于地震帶復(fù)雜地區(qū)的重要工廠，應(yīng)作地震安全性評價，結(jié)合該地區(qū)的地震頻率、強(qiáng)度和地質(zhì)與地理位置特征，建立合理完整的抗震體系，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特點，選用經(jīng)濟(jì)合理、易于施工、抗震性能較好的結(jié)構(gòu)體系，以提高建筑工程結(jié)構(gòu)的抗震性能。

1.2 水文及洪澇災(zāi)害

工廠應(yīng)設(shè)在無洪澇災(zāi)害威脅的地區(qū)，在無法避免的情況下，必須設(shè)計建設(shè)合格可靠的防洪排澇工程。若廠址位于濕地區(qū)內(nèi)或在洪澇威脅區(qū)內(nèi)，應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)行的國家防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防洪設(shè)計。對于有洪澇災(zāi)害地區(qū)建廠時，應(yīng)按相關(guān)要求和經(jīng)水利部門同意，建設(shè)防洪堤或防澇圍。若有地下建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮地下水對工廠地下建筑結(jié)構(gòu)單位的腐蝕和侵蝕作用，考慮相應(yīng)防腐措施的設(shè)計。

1.3 環(huán)境污染

由于工業(yè)的迅速發(fā)展和高度集中，使排放的“三廢”對水源、土壤、和大氣產(chǎn)生污染，使自然環(huán)境和生態(tài)平衡遭到破壞，危害和威脅著人類的生命安全。消除污染，保護(hù)環(huán)境已成為突出的問題。

工廠及企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣廢水廢渣會存在一定毒害性，要確保排放物不能對飲用水水源地、自然保護(hù)區(qū)造成污染，對于工業(yè)廢水能回收再利用的進(jìn)行充分利用，難以利用或者無法直接排放則進(jìn)行單獨處理或排入污水管并入污水處理廠。某些生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生廢渣，有害廢棄物的堆放區(qū)需要做防滲漏設(shè)計，可選擇粘性土壤區(qū)作為堆放區(qū)，就地取材分層夯實粘性土，并對廢物產(chǎn)生的滲析液進(jìn)行收集和處理，在其自然包容性能基礎(chǔ)上，采用工程措施，盡可能將廢物與環(huán)境隔離，并對堆放區(qū)及附近的土壤和地下水進(jìn)行檢測。對于有廢氣排放的要考慮廠址的風(fēng)向問題，應(yīng)位于常年風(fēng)向的下風(fēng)向，并且對于擬選廠址是否為酸雨區(qū)進(jìn)行調(diào)查，避免惡化當(dāng)?shù)卮髿猸h(huán)境。對于高污染行業(yè)應(yīng)劃定一定范圍作為污染重點控制區(qū)。以電解鋁廠為例，其生產(chǎn)時排放的氟化物擴(kuò)散性較強(qiáng)，對環(huán)境及人體都有較強(qiáng)危害性。國家發(fā)改委發(fā)布的了《鋁行業(yè)準(zhǔn)入條件》明確提出鋁冶煉企業(yè)及生產(chǎn)裝備不得建于保護(hù)地區(qū)及對環(huán)境質(zhì)量要求較高的區(qū)域1 km內(nèi)。

企業(yè)布點應(yīng)遵循“全面規(guī)劃、合理布局、綜合利用、化害為利、保護(hù)環(huán)境、造福人民”的環(huán)境保護(hù)方針。

1.4 與周圍的關(guān)系

廠址的選擇還要考慮到周邊環(huán)境，應(yīng)該避免以下地區(qū)：①有開采價值的礦藏區(qū)；②對飛機(jī)起落、電磁波傳輸、軍事設(shè)施等有影響的范圍；③風(fēng)景名勝區(qū)及自然保護(hù)區(qū)，歷史文物保護(hù)區(qū)。

2 廠址選擇因素

2.1 能源

供電充足是保證生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，供電等級根據(jù)生產(chǎn)工藝情況的不同考慮。其中涉及變電所的設(shè)計和建設(shè)、設(shè)備選型等一系列問題，因此需要慎重考慮。以電解鋁廠為例，每生產(chǎn)1噸鋁需要綜合電耗約14 000 kW，且電解鋁的生產(chǎn)流程具有連續(xù)性，在生產(chǎn)過程中，若供電不正常，電壓忽高忽低，甚至斷電，不僅影響產(chǎn)量、增加原料損耗，還會對電解槽造成破壞，縮短電解槽的使用壽命，甚至破壞電解槽。電力價格對電解鋁的生產(chǎn)成本有著直接關(guān)系，據(jù)研究推算，依據(jù)目前的平均生產(chǎn)技術(shù)，電費每度降0.01元，則每噸鋁的生產(chǎn)成本會降低140元，500 kt/a的鋁廠每年成本可降低約7 000 萬元。對于電力供應(yīng)需求更大的工業(yè)廠家，應(yīng)在廠址選擇上更傾向與靠近有廉價電力的地方，比如靠近大型水電站或電力輸送距離短、損耗少且直供電力的地方。所以擁有充足、穩(wěn)定、廉價的能源供應(yīng)條件，是廠址選擇要考慮的因素。

2.2 交通

廠址最好靠近港口、公路和鐵路沿線，這樣既方便了運輸，降低了裝卸成本，減少了部分原料和產(chǎn)品的貯存周期和空間，達(dá)到降低運輸事故發(fā)生率、節(jié)約土地、降低生產(chǎn)成本的目的。以3 200 kt/a產(chǎn)能的氧化鋁廠為例，工廠年總運輸量約18 709.4 kt/a，其中精礦石、褐煤、石灰石、液堿等共計運入量13 474.1 kt/a，運出量5 235.3 kt/a，見表1。

表1 3 200 kt/an產(chǎn)能氧化鋁廠廠外貨物運輸量Tab.1 Volumes of transport outside the aluminum oxide smelter with capacity of 200 kt/a

對于如此大量的運輸量，因保證廠址選擇在交通便利的地方，且交通干道條件較好，有條件可靠近和接軌國家鐵路干線。在工業(yè)園區(qū)內(nèi)的各工業(yè)企業(yè)可以相互作為原料的供貨商，減少危害性物料在運輸、貯存過程中的危害，但對于園區(qū)內(nèi)需要生產(chǎn)和使用易燃易爆有毒有害等氣、液體的，應(yīng)考慮鋪設(shè)專用管道進(jìn)行運輸，不僅能降低該物料運輸過程中的危險性，而且還能降低運輸成本，運輸連續(xù)性更強(qiáng)更穩(wěn)定。

2.3 供水

廠址應(yīng)選擇能滿足工業(yè)生產(chǎn)、員工生活的所需水資源的地方。例如以拜爾法生產(chǎn)氧化鋁的過程中，需要大量的工業(yè)用水，1 200 kt/a產(chǎn)能的氧化鋁廠生產(chǎn)日耗水量約為13 000 t/日。且在水資源相對不平衡的地區(qū)，還要考慮到當(dāng)?shù)氐乃Y源時間分配是否均衡，評估枯水期是否能不對流域內(nèi)居民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展造成影響，不僅要考慮企業(yè)自身的用水量，還要保證下游的用水需求。并且在生產(chǎn)過程中，水不僅是原料的必需品，還涉及到冷卻循環(huán)等過程。舉例來說，電廠或核電廠多建在海邊，就是考慮使用循環(huán)海水的冷卻設(shè)備，以免設(shè)備溫度過高而引起爆炸。在滅火過程中，應(yīng)考慮到城市供水系統(tǒng)作為救火水源的可能性，以及周圍是否存在河流，湖泊作為天然水源取水，使救火水無需從地下抽水。

3 工廠園區(qū)設(shè)計

一些石油化工等行業(yè)的工廠，廠房所在的位置以及周邊環(huán)境設(shè)施，都會對火災(zāi)的發(fā)生和蔓延起到關(guān)鍵影響，因此此類廠址的設(shè)計不僅要考慮其自身的安全，還要考慮周邊其他建筑物的安全。對工廠防火的規(guī)劃和設(shè)計，同樣要考慮到所處地區(qū)的風(fēng)向、水源、地勢和周邊綠化。對于有多個生產(chǎn)單元或位于工業(yè)園區(qū)中的工廠，應(yīng)根據(jù)各單位各單元的火災(zāi)危險性分類劃分防火區(qū)，確定防火距離，對園區(qū)、廠區(qū)各生產(chǎn)單元進(jìn)行整體化設(shè)計，對于工業(yè)園區(qū)內(nèi)重大危險源應(yīng)劃分相對獨立、安全的范圍，劃定重大危險源安置區(qū)，并據(jù)火災(zāi)風(fēng)險評估配置消防資源。

廠區(qū)內(nèi)和工業(yè)園區(qū)人員密集，在進(jìn)行設(shè)計時要確保在發(fā)生安全事故后，員工能盡快有序遠(yuǎn)離事故發(fā)生地，救援人員能快速便捷進(jìn)入事故發(fā)生地，所以對于內(nèi)部的疏救援散通道和避難場所的規(guī)劃設(shè)計需要有所考慮和設(shè)計，可以選取現(xiàn)有綠地、公園作為避難場所，但應(yīng)注意避免河流水道阻斷避難人員的疏散路線。

4 結(jié) 語

廠址選擇的影響因素眾多，出于經(jīng)濟(jì)、安全、協(xié)同發(fā)展的需求，各行業(yè)都有其自身規(guī)定不盡相同。總之，廠址選擇要結(jié)合城市和工業(yè)園的整體規(guī)劃，要從生產(chǎn)工藝、地形地貌、氣候、水源、電力、污水處理、消防設(shè)施等方面存在的危險因素進(jìn)行綜合評價，選擇合理安全的工廠地址。