淺談三大防火標準在化工設計過程中的選取和應用

覃新艷,韓麗,曹守凱

(山東天力科技工程有限公司,山東 濟南 250000)

化學工業是我國的基礎行業,化學生產和我們的生活息息相關。中國的化學工業蓬勃發展至今,下游產業鏈逐漸完善,產品種類繁多。在化學工業中所有門類的化工產品,也包括了化學工業本身所包含的所有原輔材料中,70%的化學介質都存在著易燃易爆、毒性危害和腐蝕的危險特性。

化學產品及原輔材料常以液態、氣態的相態出現,化工產品的使用環境常是高溫和高壓,在此工作環境下如果發生介質泄露,易燃介質和氣體混入、遭遇點火源均會引起起火爆炸事故,不但會導致企業財產損失、人員傷亡事故,還會對周邊其他設備設施、周圍環境造成巨大影響。在化工裝置間保持恰當的安全距離可有效減少發生事故時的相互影響,因此在化工設計之初,選擇適用的防火標準、進行相應的防火間距設計尤其重要。

在中國現有的標準規范中,《建筑設計防火規范》[1](在本文中以“建規”指代)、《石油化工企業設計防火標準》[2](在本文中以“石化規”指代)、《精細化工企業工程設計防火標準》[3](在本文中以“精化規”指代)都是中國化工工業設計使用的主要防火標準。此三大防火標準部分內容重合,對裝置設施間的距離要求有所區分,因此在實際應用上各地的監管尺度不一,建設方與設計方在三大標準的選取應用上也存在著爭議。

而在實際應用中,防火規范的選擇主要取決于以下幾個因素:1)項目本身的性質;2)項目所涉裝置的結構形式;3)項目罐區介質的火災危險性及儲罐容積;4)項目是否涉及“兩重點一重大”;5)項目所涉介質是否具有爆炸危險性;6)項目所在廠區原本的企業性質;7)當地安監部門的執法慣例。

本文對三大防火標準的定義條文及適用范圍、相關政策、工程設計舉例做探討分析。

1 適用范圍

1.1 建規

根據現行版本建規總則中1.0.2條目的規定,建規主要適用于以下新建、擴建和改建的建筑工程:廠房與倉庫;民用建筑;甲、乙、丙類液體儲罐及儲罐區;可燃、助燃氣體儲罐及儲罐區;可燃材料堆場;城市交通隧道。

由以上條目的可知,建規的適用范圍為“建筑物”,即有屋頂門窗、四面維護的建筑形式。露天生產、無屋頂門窗、四周無圍擋的化工生產框架為構筑物,通常不歸入建規所定義的廠房范圍內;在實際應用中,唯有火災危險等級較低(丁、戊類框架),在其他標準中無明確距離要求的,才按建規,以丁戊類廠房間的距離要求取彼此間的安全距離。

另外,按建規3.4.1條目的解釋說明,建規中的“民用建筑”指在廠區內獨立建造的辦公室和實驗研究樓,餐廳和衛生間,以及洗浴室等不具有生產或倉儲功能的建筑物,因此化工廠區內的此類建筑除需滿足行業專項防火規范外,還需執行建規,滿足建規中的距離要求。

1.2 石化規

根據現行版本石化規總則中1.0.2條目的規定,石化規的適用范圍包括石油化工企業新建、改建或擴建項目的防火設計。而按該標準術語2.0.1中的定義,所謂“石油化工企業”即是以石油和天然氣及其產品為原料,生產各種石油化工產品、儲運各種石油化工產品的煉油廠、石油化工廠、石油化纖廠或其聯合組成的企業。

石化規為石油化工行業專項防火標準。

1.3 精化規

根據現行版本精化規總則中1.0.2條目的規定,精化規適用的范圍是:建設范圍涉及總容積不超過300 m3且單罐容積不超過100 m3的液化烴儲罐罐區,總容積不超過5 000 m3且單罐容積不超過1 000 m3的甲B和乙類液體儲罐罐區,總容積不超過25 000 m3且單罐容積不超過5 000 m3的丙類液體儲罐,總容積不超過5 000 m3且單罐容積不超過100 m3可燃氣體儲罐的精細化工企業新建、擴建或改建工程的防火設計。按以上定義所釋,如精細化工企業內部可燃液體介質的儲存量較大,超出了總則中1.0.2條目所規定的儲存范圍,該企業的防火設計則不再適用于精化規。

而對精細化工企業的定義,精化規在術語2.0.1的條文解釋中列舉了21項分類(表1),并對每一門類做了詳細的產品類別舉例說明。在實際應用中,可按上述分類和產品類別舉例確定待建項目是否可劃入精細化工建設項目。

精化規為精細化工行業專項防火標準。

由上述1.1、1.2、1.3條目可知,三大防火標準的適用范圍存在一定程度的重疊與分歧,尤其是三大防火標準中,建規、精化規在某些條目上的防火間距要求低于石化規,一些建設方出于節省用地的目的,與設計方就標準的選取上存在爭議。

那么對于三大主要防火標準的交叉地區,到底應該怎么選擇還應參考或參照原國家安監總局(現應急管理部)頒發的一系列政策文件,而其中最為關鍵的一項即為原安監總局76號文。

2 標準及政策文件

2.1 76號文

原安監總局文件安監總管三〔2013〕76號(簡稱76號文)[4],其“四、安全設計實施要點”的第(十四)條目對防火標準的選用做嚴格規定,即凡是涉及“兩重點一重大”的建設項目,應至少滿足包括現行建規、石化規在內的八項標準規范的要求,并以最嚴格的安全條款為準;第(十五)條目規定,對于具有爆炸危險性的建設項目,其防火間距應至少滿足現行石化規的要求。

2.2 相關定義

2.2.1 兩重點一重大

76號文中所涉及的“兩重點一重大”即為重點監管的危險化學品、重點監管的危險化工工藝、重大危險源。

其中,重點監管的危險化工工藝名錄可從安監總管三〔2009〕116號[5]、安監總管三〔2013〕3號[6]等文件中查詢。

重點監管的危險化工品名錄可從安監總管三〔2011〕95號[7]、安監總管三〔2013〕12號[8]等文件中查詢。我國現行《危險化學品重大危險源辨識》(GB 18218—2018)[9]對重大危險源的定義、臨界量、辨識與計算、分級標準等做詳細說明。

因此,在項目設計之初,應根據上述政策條文、標準進行判斷說明,分析待建項目是否涉及“兩重點一重大”,凡涉及的,應按76號文,執行(十四)條目中所列標準,并以最嚴格的安全條款為準。

2.2.2 具有爆炸危險性的建設項目

76號文頒布之后,全國各地普遍針對(十五)條目的“具備爆破風險的項目”的定義進行了探討。原國家安監總局即通過安監總廳管三函(2014)5號[10],對具有爆炸危險新建設項目的界定標準做出了說明。根據該文件的說明,危險化學品建設項目凡涉及的物料(原料、中間產品、副產品、產品)有下列情形之一的,均認定為具有爆炸危險性的建設項目:是爆炸品或本身具有爆炸危險性,或者在遇濕、受熱、接觸明火、受到摩擦、震動撞擊時可發生爆炸;在生產過程中具有爆炸危險性,包括可燃氣體、可燃液體泄漏后與空氣形成爆炸性混合物的情況。

根據安監總廳管三函(2014)5號及建規3.1.1條目定義,甲類介質第3、4、5、6項介質,以及乙類第6項介質,均具有是爆炸品或本身具有爆炸危險性,或者在遇濕、受熱、接觸明火、受到摩擦、震動撞擊時可發生爆炸的性質。

根據石化規3.0.1、3.0.2條目,參照《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準》(GB/T 50493—2019)2.0.1條目:可燃氣體又稱易燃氣體,甲類氣體或甲、乙A類可燃液體氣化后形成的可燃氣體或可燃蒸汽,甲、乙類氣體,以及甲、乙A類可燃液體泄漏后均可與空氣形成爆炸性混合物。

即凡項目涉及甲類介質第3、4、5、6項介質,乙類第6項介質,以及甲、乙類氣體,甲、乙A類可燃液體的,均認定為具有爆炸危險性的建設項目,其防火間距應至少滿足現行GB 50160的要求。

結合上述條文定義,下文對典型防火間距設計進行舉例。

3 典型工程防火間距設計舉例

3.1 項目概況

某項目在廠區預留地塊新建一條產品A生產裝置,A生產裝置由框架1、2、3組成;項目界區內新建罐區1及附屬泵組,罐區1除暫儲A生產裝置的原料與退料外,還設置廢水罐,用于暫存新建A生產裝置和附近另一新建項目B生產裝置的生產廢水。項目不新建中央控制室、變配電站、循環水站等公輔設施,上述設施均依托廠區原有。項目界區南側為廠區原有循環水裝置,該循環水站為全廠提供生產用循環水。生產裝置A周圍以及新建罐區周圍設置環形消防通道,本項目與南側循環水站之間為廠區原有消防通道。

A生產裝置原料涉及苯與環己烷,裝置內苯與環己烷儲罐的總容積為120 m3,苯與環己烷的裝置內系統存量均大于50 t;框架1、2、3均為敞開式鋼結構,涂刷防火涂料使其耐火等級達到二級。A生產裝置內各框架的操作溫度均低于所涉介質的自燃點。

罐區1包含1臺苯進料儲罐,1臺不合格環己烷儲罐,1臺廢水罐,1臺平常為空、預備緊急狀態倒料的備用罐。其中,儲罐區的儲罐均為內浮頂式鋼制儲罐,規格為8 000×8 000、400 m3,均設置氮氣密封;不合格環己烷罐、廢水罐中均含有一定比例的苯。生產框架的耐火等級均為二級。

該項目的總平面布局示意如圖1所示。

3.2 項目標準適用性分析

該項目涉及苯和環己烷,其中苯屬于首批重點監管的危險化學品(序號9)。苯的閃點為-11 ℃,環己烷閃點為-16.5 ℃,根據建規3.1.1條目,它們均屬于甲類可燃液體。甲類可燃液體如發生泄漏,其蒸汽與空氣可形成爆炸性混合物。因此該項目涉及 “兩重點一重大”,生產過程中具有爆炸危險性,根據76號文第十四、十五條目要求,該項目的防火間距至少應滿足GB 50160 的要求。

3.3 防火間距選擇

根據項目資料,A生產裝置火災危險性為甲類,該項目按石化規進行防火間距設計。其中,生產框架1、2、3為聯合裝置,罐區1因包括兼供其他裝置使用的廢水罐,視為獨立罐區。項目南側循環水站因供給全廠生產循環用水,發生火災時會影響全廠生產,因此該循環水站歸類為全廠重要設施(二類)。

因此,A生產裝置內部(框架1、2、3)之間的防火間距按石化規5.2“裝置內布置”的相關條文選取防火間距,A生產裝置、罐區、廠區原有循環水站距離按石化規4.2.12選取防火間距,罐區內部按石化規6.2“可燃液體的地上儲罐”部分條文選取防火間距。

項目總圖的防火間距設計如表1所示。

裝置內部的防火間距設計如表2、3所示。

表3 罐區內部防火間距一覽表

由表1～3可知,擬建項目的防火距離選取符合建規、石化規的要求。

4 結束語

化工行業是我國的重要產業,由于其涉及介質的危險屬性和生產操作條件多為高溫高壓,一旦發生事故就會造成巨大影響和嚴重損失,因此在設計之初選擇合適的防火間距十分重要。只有充分理解各防火標準的內容區別,結合工程實際與政策條文,才能合理運用標準,實現項目的平穩運行。