精細(xì)化工企業(yè)車(chē)間防火防爆設(shè)計(jì)探討

康文斌

(湖南化工設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410007)

精細(xì)化工企業(yè)涉及的產(chǎn)品種類(lèi)繁多，農(nóng)藥、染料、涂料、日用化學(xué)品、醫(yī)藥等均屬于精細(xì)化工范疇。隨著《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》[1]GB 51283-2020(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“精細(xì)防火標(biāo)準(zhǔn)”)的施行，精細(xì)化工企業(yè)車(chē)間的火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別均需按照該標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，特別是可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性分級(jí)需參照《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)(2018 年版)》[2]GB 50160-2008(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“石化防火標(biāo)準(zhǔn)”)執(zhí)行，導(dǎo)致設(shè)計(jì)過(guò)程中車(chē)間的火災(zāi)危險(xiǎn)類(lèi)別可能需要提高一級(jí)，建筑、電氣等防火防爆設(shè)計(jì)就會(huì)發(fā)生很大的變化，各專(zhuān)業(yè)對(duì)此存在很大的分歧。筆者從化工工藝專(zhuān)業(yè)角度對(duì)車(chē)間的防火防爆設(shè)計(jì)進(jìn)行分析探討。

1 火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)

精細(xì)化工企業(yè)危險(xiǎn)化學(xué)品主要依據(jù)精細(xì)防火標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)。其生產(chǎn)及儲(chǔ)存物品的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)參照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2018年版)》[3]GB 50016-2014(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“建筑防火規(guī)范”)的規(guī)定。液化烴、可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性分級(jí)參照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)石化防火規(guī)范的規(guī)定。

石化防火標(biāo)準(zhǔn)，將可燃?xì)怏w的火災(zāi)危險(xiǎn)性分為甲、乙類(lèi)，液化烴、可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)分為甲A、甲B、乙A、乙B、丙A、丙B。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)液化烴和可燃液體火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)的同時(shí)，還根據(jù)操作溫度與閃點(diǎn)、沸點(diǎn)的大小來(lái)達(dá)到類(lèi)別升級(jí)。操作溫度超過(guò)其閃點(diǎn)的乙類(lèi)液體應(yīng)視為甲B類(lèi)液體；操作溫度超過(guò)其閃點(diǎn)的丙A類(lèi)液體應(yīng)視為乙A類(lèi)液體，操作溫度超過(guò)其閃點(diǎn)的丙B類(lèi)液體應(yīng)視為乙B類(lèi)液體，操作溫度超過(guò)其沸點(diǎn)的丙B類(lèi)液體應(yīng)視為乙A類(lèi)液體。在精細(xì)防火標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施之前，精細(xì)化工企業(yè)大多都是按照建筑防火規(guī)范進(jìn)行火災(zāi)危險(xiǎn)性的分類(lèi)，其中最主要的區(qū)別為操作溫度超過(guò)可燃液體閃點(diǎn)或沸點(diǎn)時(shí)，按精細(xì)防火標(biāo)準(zhǔn)比按建筑防火規(guī)范要高一個(gè)級(jí)別，這樣就會(huì)導(dǎo)致防火防爆設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大變化。

2 工程案例分析

某林產(chǎn)品深加工車(chē)間生產(chǎn)工藝過(guò)程如下：車(chē)間內(nèi)的熱松香計(jì)量罐計(jì)量后將熟松香加入酯化釜中，根據(jù)熟松香重量加入適量助劑、甘油等原料，反應(yīng)釜采用導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱，熟松香和甘油等在一定溫度下進(jìn)行酯化反應(yīng)，在規(guī)定的反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)完全。在此過(guò)程中反應(yīng)有水(氣態(tài))分產(chǎn)生，通過(guò)回流冷凝器及油水分離裝置分離收集，未冷凝氣體經(jīng)處理后，高空外排，水排入污水處理站進(jìn)行處理，重油作為副產(chǎn)品出售，酯化完成的成品自流至中間罐進(jìn)行冷卻保溫，然后通過(guò)輸送泵將酯化完全的成品料輸送至造粒機(jī)進(jìn)行造粒，造粒后包裝成成品入庫(kù)。

該車(chē)間主要的工藝設(shè)備為反應(yīng)釜、中間槽、計(jì)量罐、冷凝器、造粒機(jī)、輸送泵等，前期的車(chē)間建筑方案：火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別為丙類(lèi)，耐火等級(jí)為二級(jí)，廠房東西方向長(zhǎng)90 m，南北方向?qū)?8 m，造粒包裝區(qū)域?yàn)橐粚樱搮^(qū)域?yàn)橐粋€(gè)防火分區(qū)；反應(yīng)區(qū)域?yàn)槿龑?，該區(qū)域上下三層為一個(gè)防火分區(qū)，因?yàn)榫?xì)防火標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)禁可燃液體的設(shè)備穿過(guò)防火分區(qū)的樓板，所以上下三層只能做一個(gè)防火分區(qū)；反應(yīng)區(qū)域東西方向長(zhǎng)18 m、南北方向?qū)?8 m；造粒包裝區(qū)域東西方向長(zhǎng)72 m，南北方向?qū)?8 m。反應(yīng)區(qū)域一層建筑面積約為1224 m2，三層總建筑面積約為3672 m2；第三層布置有酯化反應(yīng)釜，共6臺(tái)。酯化反應(yīng)釜設(shè)備所在區(qū)域占地面積約42 m2。

該車(chē)間涉及原料化學(xué)品有甘油、熟松香等，甘油閃點(diǎn)為176 ℃(開(kāi)杯)、沸點(diǎn)290 ℃、火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別為丙B類(lèi)；熟松香閃點(diǎn)為187.8 ℃，火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別為丙B類(lèi)；酯化反應(yīng)的操作溫度為280 ℃，熱源采用導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油加熱工作溫度為300 ℃、導(dǎo)熱油閃點(diǎn)為171 ℃(開(kāi)杯)、火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別為丙B類(lèi)；該過(guò)程中酯化反應(yīng)的操作溫度高于原料熟松香、甘油的閃點(diǎn)，同時(shí)導(dǎo)熱油的溫度高于自身閃點(diǎn)，如按照建筑防火規(guī)范，車(chē)間的火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別仍然為丙類(lèi)，但是按照精細(xì)防火標(biāo)準(zhǔn)，火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別就需要按乙B類(lèi)設(shè)計(jì)。

如車(chē)間按乙B類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別設(shè)計(jì)，車(chē)間的防火分區(qū)面積劃分、車(chē)間的防爆、泄爆等均發(fā)生了變化，設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)了很多變化。其一，每個(gè)防火分區(qū)允許的最大面積發(fā)生變化，丙類(lèi)及二級(jí)耐火等級(jí)車(chē)間的防火分區(qū)面積為4000 m2,乙類(lèi)則需要將耐火等級(jí)改成一級(jí)，因?yàn)橐翌?lèi)的二級(jí)耐火等級(jí)防火分區(qū)面積最大為3000 m2；其二，是建筑可能需要按照建筑防火規(guī)范進(jìn)行泄爆面積計(jì)算，并設(shè)置相應(yīng)的泄爆墻、屋頂、窗等，增加了投資成本；其三，消防疏散的距離也發(fā)生了變化，可能需要增設(shè)樓梯；其四，可能需要考慮設(shè)置可燃?xì)怏w檢測(cè)探頭；其五，電氣設(shè)備需要考慮防爆設(shè)計(jì)、火災(zāi)報(bào)警設(shè)施的設(shè)計(jì)也發(fā)生了變化；其六，暖通專(zhuān)業(yè)需要考慮平時(shí)通風(fēng)及事故排風(fēng)，相應(yīng)的消防排煙等也發(fā)生了變化；其七，給排水專(zhuān)業(yè)的消火栓等布置發(fā)生變化；其八，結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)的抗震措施等也發(fā)生了變化。

車(chē)間內(nèi)有操作溫度高于閃點(diǎn)的丙B類(lèi)液體的設(shè)備，如其車(chē)間火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別按照乙B類(lèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)，雖然從本質(zhì)安全及從設(shè)計(jì)單位及安全、消防等監(jiān)管單位的角度考慮，車(chē)間按照乙B類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別設(shè)計(jì)可能會(huì)更安全、更好；但這樣會(huì)大大增加建設(shè)單位的投資成本。投資成本與安全這兩者之間需要有一個(gè)平衡點(diǎn)，不可能為了安全而不計(jì)成本，當(dāng)然也不可能不考慮安全，這樣就需要綜合而充分的研究、探討、考慮，并具體問(wèn)題具體分析。

3 防火防爆設(shè)計(jì)探討

參照《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]GB50058-2014，操作溫度高于可燃液體閃點(diǎn)，當(dāng)可燃液體有可能泄漏時(shí)，可燃液體的蒸氣或薄霧與空氣混合形成爆炸性氣體混合物，就要進(jìn)行爆炸性氣體環(huán)境的電力裝置設(shè)計(jì)；此處為可燃液體，而不是易燃液體，是因?yàn)榭扇家后w也具有爆炸上下限，也會(huì)形成爆炸性氣體環(huán)境。 所以，按照精細(xì)防火標(biāo)準(zhǔn)的要求，車(chē)間內(nèi)有操作溫度高于丙B類(lèi)可燃液體的設(shè)備，其生產(chǎn)車(chē)間的火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別按照乙B類(lèi)設(shè)計(jì)是合理的，其操作溫度高于丙B類(lèi)可燃液體的設(shè)備本體進(jìn)行電氣防爆設(shè)計(jì)也有據(jù)可依。

但存在的主要問(wèn)題為操作溫度高于可燃液體閃點(diǎn)是否需要考慮建筑的防爆、泄爆，這與按建筑防火規(guī)范進(jìn)行防火設(shè)計(jì)有著非常大的區(qū)別。特別是丙B類(lèi)液體閃點(diǎn)高，如果考慮建筑的防爆、泄爆等，自然不存在規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)上的爭(zhēng)議，但會(huì)造成有些較大的浪費(fèi)。如采用導(dǎo)熱油加熱的廠房(一般采用導(dǎo)熱油加熱，其加熱溫度均高于導(dǎo)熱油閃點(diǎn))，不論其工藝設(shè)備本身是否含有可燃液體，都會(huì)被定義為火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別為乙B類(lèi)，如要考慮建筑防爆、泄爆，會(huì)因?yàn)橥顿Y增加而導(dǎo)致建設(shè)單位意見(jiàn)很大。關(guān)鍵問(wèn)題是很多非精細(xì)化工企業(yè)(也就是不屬于精細(xì)防火標(biāo)準(zhǔn)范疇的生產(chǎn)企業(yè))也有采用導(dǎo)熱油加熱的工藝，其車(chē)間的建筑防火設(shè)計(jì)就可以按照建筑防火規(guī)范進(jìn)行，而同樣的精細(xì)化工企業(yè)中危險(xiǎn)性較低的丙B類(lèi)可燃液體，操作溫度超過(guò)其閃點(diǎn)時(shí)就要按照乙B類(lèi)進(jìn)行防火防爆等設(shè)計(jì)，存在一定的不合理性，值得深入探討研究。

筆者以為，丙B類(lèi)可燃液體閃點(diǎn)高(大于120 ℃)，泄漏至設(shè)備外后會(huì)迅速遇冷冷凝成液體，泄漏之后的液體溫度會(huì)迅速降低，最高濃度超過(guò)爆炸下限10%的幾率極??；根據(jù)GB50058第3.3.1 第4條，也說(shuō)明其爆炸危險(xiǎn)區(qū)域可適當(dāng)縮小，但不宜小于4.5 m。在考慮了本體設(shè)備防爆及4.5 m范圍內(nèi)設(shè)備防爆的前提下，可燃液體泄漏達(dá)到爆炸下限并發(fā)生爆炸的可能性較小。

根據(jù)《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[5]GB/T 50493-2019，可燃?xì)怏w解釋為甲類(lèi)氣體或甲、乙A類(lèi)可燃液體氣化后形成的可燃?xì)怏w或可燃蒸氣；可知操作溫度超過(guò)閃點(diǎn)的丙B類(lèi)液體為乙B類(lèi)液體，間接說(shuō)明其可不設(shè)置可燃?xì)怏w報(bào)警設(shè)施。GB50058第3.3.2條 可燃物質(zhì)可能出現(xiàn)的最高濃度不超過(guò)爆炸下限值的10%，可劃為非爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，以及第3.3.3條爆炸性氣體環(huán)境內(nèi)的車(chē)間采用正壓或連續(xù)通風(fēng)稀釋措施后，不能形成爆炸性氣體環(huán)境時(shí)，車(chē)間可降為非爆炸危險(xiǎn)環(huán)境，可以不考慮防爆泄爆等措施。

石化防火標(biāo)準(zhǔn)第3.0.5條也提到，布置有不同火災(zāi)危險(xiǎn)類(lèi)別設(shè)備的同一房間，當(dāng)火災(zāi)危險(xiǎn)類(lèi)別最高的設(shè)備所占面積比例小于5%時(shí)，即使發(fā)生火災(zāi)事故，其不足以蔓延到其他部位或采取防火措施能防止火災(zāi)蔓延，其可按火災(zāi)危險(xiǎn)類(lèi)別較低的設(shè)備確定，此條為操作溫度高于可燃液體閃點(diǎn)的廠房設(shè)計(jì)提供了一定的依據(jù)，上述所說(shuō)同一房間，間接說(shuō)明不需要向建筑防火規(guī)范一樣將火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別高的設(shè)備設(shè)置防火墻與其他區(qū)域完全隔離，但精細(xì)化工標(biāo)準(zhǔn)未明確是按照建筑防火規(guī)范還是按石化防火標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分。

當(dāng)然石化防火標(biāo)準(zhǔn)明確要求，發(fā)生火災(zāi)事故，要有阻止火災(zāi)蔓延至其他部位或采取防火措施能防止火災(zāi)蔓延；與建規(guī)的要求基本是一致的。建規(guī)中的條文解釋為“采取了相應(yīng)的工藝保護(hù)和防火防爆分隔措施將甲類(lèi)生產(chǎn)部位與其他區(qū)域完全隔開(kāi)，即使發(fā)生火災(zāi)也不會(huì)蔓延到其他區(qū)域時(shí)，該廠房可按火災(zāi)危險(xiǎn)性較小者確定”，從該條文執(zhí)行情況來(lái)看，都是按照將火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別較高的區(qū)域用防火墻將其與其他部位隔開(kāi)設(shè)計(jì)的，而石化防火標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)的是該設(shè)備所占面積比例，所以筆者認(rèn)為按石化規(guī)，只要采取了相應(yīng)的防火防爆措施，是可以按照設(shè)備所占面積比例小于5%來(lái)確定廠房的火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別，同時(shí)因?yàn)樵摬糠志?xì)化工標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性分級(jí)是按照石化標(biāo)準(zhǔn)來(lái)的，所以精細(xì)化工企業(yè)也可以按照設(shè)備所占面積比例小于5%來(lái)確定廠房的火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別。

石化防火標(biāo)準(zhǔn)中“阻止火災(zāi)蔓延至其他部位或采取防火措施能防止火災(zāi)蔓延”，需要從工藝、設(shè)備、消防、暖通、電氣等專(zhuān)業(yè)考慮，首先應(yīng)從本質(zhì)上減小火災(zāi)發(fā)生的可能性，主要從工藝方面按要求進(jìn)行溫度聯(lián)鎖控制防止超溫超壓，同時(shí)設(shè)置緊急冷卻系統(tǒng)，在火災(zāi)發(fā)生初期對(duì)工藝設(shè)備物料進(jìn)行緊急冷卻降溫，并緊急切斷加熱熱源，物料進(jìn)料閥等，設(shè)置阻火器等。設(shè)備方面做好設(shè)備的防爆設(shè)計(jì)，確保設(shè)備密封不泄漏。消防主要是通過(guò)聯(lián)動(dòng)可燃?xì)怏w檢測(cè)器自動(dòng)噴淋對(duì)物料進(jìn)行冷卻降溫，降低物料的火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)，火災(zāi)情況下消防報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)鎖自動(dòng)滅火系統(tǒng)控制火災(zāi)蔓延。暖通方向主要是根據(jù)設(shè)置的可燃?xì)怏w檢測(cè)器聯(lián)動(dòng)事故風(fēng)機(jī)及時(shí)通風(fēng)排煙。電氣方面做好火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置，做好靜電接地等防護(hù)，按照要求選用防爆電機(jī)、防爆電器等。

4 結(jié) 語(yǔ)

精細(xì)化工企業(yè)，涉及操作溫度高于其閃點(diǎn)的丙B類(lèi)液體應(yīng)視為乙B類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)性液體。操作溫度高于閃點(diǎn)的丙B類(lèi)液體設(shè)備本體及可能泄漏點(diǎn)4.5 m半徑范圍內(nèi)的電氣設(shè)備需選用防爆設(shè)備；需設(shè)計(jì)通風(fēng)措施防止可燃?xì)怏w積聚，通風(fēng)設(shè)施與可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)鎖；選用密閉的工藝設(shè)備、設(shè)置緊急切斷設(shè)施、泄壓設(shè)施、工藝緊急冷卻系統(tǒng)，同時(shí)給排水專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)自動(dòng)滅火系統(tǒng)對(duì)設(shè)備本體進(jìn)行隔離保護(hù)，同時(shí)設(shè)置緊急噴淋冷卻系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)可燃?xì)怏w報(bào)警器對(duì)泄漏物料進(jìn)行緊急冷卻而降低物料火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別，筆者認(rèn)為可以不需要進(jìn)行建筑的防爆泄爆設(shè)計(jì)。按照石化防火標(biāo)準(zhǔn)，若精細(xì)化工企業(yè)火災(zāi)危險(xiǎn)類(lèi)別最高的設(shè)備所占面積比例可以控制在小于5%時(shí)，也可以按照火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別較低的確定，這樣可以較好的解決少部分使用導(dǎo)熱油加熱的設(shè)備或管道而使車(chē)間火災(zāi)危險(xiǎn)類(lèi)別升高的問(wèn)題。

當(dāng)然，這只是探討，在當(dāng)前安全生產(chǎn)越抓越嚴(yán)的情況下，即使能做到上述措施或者還有更多的措施，可能也不會(huì)有設(shè)計(jì)人員會(huì)鋌而走險(xiǎn)，希望相應(yīng)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)編制單位能夠及時(shí)征集企業(yè)或設(shè)計(jì)單位意見(jiàn)進(jìn)行條文補(bǔ)充或說(shuō)明或修訂，以免過(guò)度設(shè)計(jì)。