新疆广汇煤提质项目煤气鼓风机厂房的建筑防爆设计

王振洲 / 中钢集团鞍山热能研究院有限公司

新疆广汇煤提质项目煤气鼓风机厂房的建筑防爆设计

王振洲 / 中钢集团鞍山热能研究院有限公司

介绍甲类生产厂房的防爆、泄压及相关措施。

建设；防爆；设计；措施

1.概述

本厂房按照工艺要求，考虑到厂房外泄飘逸气体的介质（一氧化碳、氢气）类别，根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014（以下简称“规范”），确定该厂房发生火灾危险性分类为甲类，需要进行建筑的防爆设计。本文旨在讨论此类厂房的防爆、泄压和防爆墙的设计及采取的相应措施。

2.采取防爆的目的

在甲类生产厂房建筑防爆设计时，采取必要且有效的防爆及泄压措施，可大大减少甚至杜绝建筑发生爆炸事故。即便在发生事故时，也可以起到保护主体结构和非爆炸区域的作用，最大限度的减少由于爆炸造成的人员伤亡和财产损失，达到安全和经济的目的。

3.总平面布置

3.1 主导风向的因素根据全场总图规划安排和业主要求，进行对当地常年主导风向的查阅，将厂房的长向与当地主导风向夹角布置成90度。充分利用主导风向，使厂房保持良好的自然通风状态，令可燃气体及粉尘不易达到所需的爆炸下限的浓度，消除发生爆炸所具备的必要条件，减少发生爆炸的可能性。

3.2 对人员安全的考虑在爆炸产生时，应减少爆炸对人员的冲击和伤害，整个厂房的选址选在人员非密集区域，周边与总图协调尽力避免重要的道路交通场所。

4.平面布置

4.1 结构形式的选择结构形式为钢筋混凝土预制柱铰接三角形钢屋架的排架结构，围护结构采用符合规范要求的轻质墙体。此种结构的厂房便于在建筑外墙面开设大面积的门窗洞口，当爆炸来临时，洞口做为建筑的有效泄压面积，为厂房按照规范的要求设计成敞开或半敞开的建筑形式提供有利的条件。

4.2 厂房平面及内部布局厂房采用矩形平面布置，在满足工艺要求及方便生产的条件下，把有爆炸危险的设备尽量集中的设置在厂房的靠外墙处。对于有高爆风险的设备，采用独立的封闭防爆空间进行分隔，减少爆炸冲击对厂房结构带来的不利影响，达到对非爆炸区域的屏蔽隔离，并在发生危险时，及早确定状况发生部位，为抢险救援争取时间。

4.3 供辅建筑把为厂房服务的控制室、配电室、办公及休息室等供辅建筑集中布置在厂房的一端，其供辅区域建筑的耐火等级设为一级，并设置独立的安全出口便于人员的疏散逃生。厂房与供辅区域采用耐火极限为3h以上的防爆墙进行分隔，为了操作人员便于观察和了解厂房内的设备运行状况，在防爆墙上设一扇钢制防爆观察窗。除此之外，此防爆墙不再另设任何门窗洞口，确保防爆墙的完整和独立性。

4.4 疏散设计按照规范要求，厂房内每个防火分区设置两个疏散门，疏散门靠外墙分散设置，两个门之间的距离大于5米，满足疏散距离和疏散宽度指标的要求，疏散门的开启方向为人员疏散方向。在其安全出口处，设置用于抵消爆炸威力的门斗，门斗的宽度大于疏散宽度，耐火极限为2h。门斗的门与疏散门均为甲级防火门，并错位布置，有效控制冲击力在安全出口处的释放。

4.5 防火分区划分根据规范中对甲类厂房的要求，合理的划分防火分区，有效分隔不同的危险区域，阻止火灾蔓延。使爆炸即便发生，也能处在一个可控的范围内，不会造成整体空间范围内的混合爆炸和连续爆炸，降低爆炸对人员和设备产生的次生灾害。

5.防爆设计

5.1 厂房地面厂房采用满足规范要求的不发火花地面，做到材质均匀，设计无遗漏。根据工艺要求和生产需要，采用绝缘材料做为整体面层。对面层采取防静电措施，有效导除因设备运转等因素产生的危害性静电。整个厂房不设除穿电缆的地沟，对于必要的电缆沟，沟内要规整，采取防止可燃气体聚集的措施，有特殊要求的要在沟内设置可燃气体探测器，沟上盖板设计要严密，无遗漏的缝隙。整个厂房地面应便于清扫，消除死角等爆炸隐患，这对于建筑防爆也是尤为必要的。

5.2 厂房内表面、屋面厂房内表面做到平整，光滑，杜绝不必要的突出建筑内表面的设计。采用符合电气专业要求的彩钢夹心屋面板，使屋面板满足做为接闪器的条件，通过屋面板进行避雷网的措施要有效合理，减少甚至杜绝因雷电造成厂房的爆炸破坏。

5.3 大型风机设备基础对于厂房内大型的风机设备基础，考虑工人在操作时，会有工具掉落或因操作不慎，与设备基础表面撞击引起火花，采取设备基础二次浇灌层表面进行不发火花处理的措施，减少爆炸的几率。

6.泄压设计

6.1 泄压面积的确定本厂房根据规范要求，计算长径比不大于3，可不进行分段考虑。整体的泄压面积，按规范3.6.4条公式进行计算，来确定窗洞口和屋面的表面积。

6.2 泄压面要求窗采用符合规定的泄压窗，保证爆炸时，能迅速开启释放压力，并不会产生尖锐的玻璃碎片。在厂房屋面的选择上，采用轻质材质屋面，顶棚确保平整无死角。考虑到新疆冬天的积雪和冰冻时间漫长，在设计屋面时，采取活动刮板和挡板来防止积雪。

6.3 泄压点选择泄压点应避开人员集中场所和主要交通道路，并宜靠近爆炸危险装置区域设置，确保爆炸压力迅速有效释放的同时，最大限度的降低爆炸对周围区域的破坏。

7.防爆墙设计

7.1 作用防爆墙除了具有抵抗爆炸冲击波的能力，又具备良好的耐火性能。按照功能要求，合理的布置防爆墙，可在爆炸事故发生时，抵抗爆炸强大的破坏冲击力，对人员和设备提供安全的屏障。

7.2 形式本厂房考虑到施工便捷和造价限制等因素，采用防爆砖墙。在满足防爆要求的前提下，达到工期和造价的最优组合。

7.3 构造防爆墙柱间距设为6米，砖墙厚度为370毫米。沿防爆墙高每500毫米设两根HPB300直径为8毫米的贯通钢筋，钢筋两端锚入防爆墙柱内。

8.结语

综上所诉，合理做好甲类厂房的建筑防爆设计，并结合电气，暖通，仪表自动化等专业的防爆措施，对此类建筑的安全有着至关重要的作用。但考虑到在化工领域里，建筑的个体差异较大，相关的工艺要求也不尽相同，那么就要求设计者严格按照相关规范，因地制宜的采取合适的措施来规范设计，尽最大的努力杜绝火灾和爆炸事故的发生。

[1]建筑设计防火规范 GB50016-2014.

[2]石油化工企业设计防火规范 GB50160-2008.

[3]消防安全技术实务 公安部消防局组织编写 2016.