石油化工建筑防爆设计时需要注意的问题

发表时间:2020/5/28   来源:《工程管理前沿》2020年第07期   作者:王名俊 于卫平
[导读] 石油化工产品为人们的生产、生活提供了不可或缺的物质基础,是我国经济发展的支柱产业,为经济的健康持续发展提供了可靠的保障。
        摘要:石油化工产品为人们的生产、生活提供了不可或缺的物质基础,是我国经济发展的支柱产业,为经济的健康持续发展提供了可靠的保障。为了更好地促进石化企业的安全生产,应进一步完善石化企业建筑的防爆设计工作。除了要满足相关设计规范要求外,还应满足其他专业方面的要求,全面规划石化建筑的整体布局,优化工艺设计流程,使石化企业能够在安全、舒适的环境中稳定运行。
关键词:石油化工;建筑;防爆设计
        提升石油化工建筑防爆设计效果可以为石油化工产品的安全生产提供保障。石油化工建筑在高温、易燃气体含量超标以及遭遇明火时会有爆炸风险,因此,石油化工厂的设计应该重视文中所列的三项措施。通过合理地设计建筑通风渠道,增强建筑的隔热控温能力,提升建筑防火能力,保障生产安全。
        一、厂区布局的合理性
        石油化工企业的厂区布局对建筑的防爆能力影响极大。为了降低爆炸带来的连锁反应,设计师需要合理地设计厂区布局,将厂区内所有的建筑进行科学排列。在进行布局时,设计人员必须充分考虑当地的气候条件。设计人员应该根据当地的主导风向,将容易发生火灾或爆炸的石油化工建筑布置在其他建筑物的下风向;这样就可以避免厂房爆炸时,火势顺着大风方向快速蔓延,波及到其他的建筑引发更大危险。在设置厂房位置时,应该在与工厂所在地的主要风向的垂直方向上布置有爆炸风险的石油化工建筑;或者可以在当地主风向的45°角外设置危险厂房的主轴线,让二者之间保留出自然通风的通道,降低产生火灾爆炸的几率。在进行厂区布局时,设计师还应该重视防火防爆空间预留的问题。当一个厂房发生火灾或爆炸时,所产生的高温、冲击波以及爆炸碎片会危害到周围建筑。所以,必须在设计和建设环节,就在不同的建筑之间预留出足够的防爆空间,将火灾和爆炸引发的连锁反应降到最低。
        二、建筑结构的合理性
        要提高石油化工企业的防爆设计质量,不仅要做好厂区的规划布局,还需要提升厂房建筑的结构合理性。在设计环节,应该优先考虑建设单层建筑。对于易出现爆炸的厂房来说,多层建筑会加剧其爆炸风险;而且,当发生火灾或爆炸时,多层建筑所带来的危害远超于单层建筑。所以,设计人员在设计厂房结构时应该尽量选择敞开或半敞开的单层建筑,降低爆炸混合物形成的几率。如果厂房被设计成敞开式的单层建筑,即使发生爆炸,其易燃气体可以快速地扩散,爆炸产生的热量也能迅速消散,可将后续风险降至最低。此外,在修建厂房时,应在建筑物的屋顶设置轻质泄压屋盖。将这一装置设置在门窗的背风面,以便发生危险时可以快速地疏散工人。
        为了提高厂房的防火防爆性,设计人员必须充分考虑厂房的泄压问题以及通风问题。如果必须建造多层厂房,那么在设计环节,设计人员需要根据厂房的自然通风需求以及泄压面积需求,合理地进行剖面设计;确保厂房的平面宽度符合厂房的通风泄压需求。而且,为了提高工作人员的逃生效率,厂房至少需要拥有3条逃生通道,而且其逃生楼梯间和安全出口处必须采用封闭式防火门。
        另外,具有爆炸风险石油化工建筑,结构设计应考虑较高的承载力储备,建筑材料应具备适宜的耐火性或防爆性。一般情况下,可将此类建筑设计成钢筋混凝土现浇结构,通过加强其结构整体稳固性,提升石油化工建筑的抗爆能力,竭力避免爆炸后建筑物倒塌或构件失效带来的二次伤害。比如:当石油化工企业建造厂房时,应谨慎选用装配式结构,以避免因结构节点部位连接效果差而发生建筑物破坏,甚至倒塌等严重后果。
        三、墙体的隔热防爆设计
        石油化工建筑的墙体可以在控温以及防爆方面发挥巨大的作用。建筑墙面既可以隔热也可以导热,所以,为了降低生产厂房以及存储易燃物的仓库的温度,必须对建筑墙面进行隔热保温处理,比如:可以在建筑墙面上设置隔热层,加强对建筑墙面温度的控制;也可以加强对屋顶的通风设计,让建筑物具有良好的通风散热能力,避免因高温或易燃易爆气体粉尘堆积过多而引发事故。


        抗爆墙是石油化工建筑设计中极为重要的一环,有效的抗爆设计可以降低爆炸带来的危险,提高建筑物内人员的安全性。通常,抗爆设计时会在中控室或机柜间的建筑物外围设置现浇钢筋混凝土抗爆墙。抗爆墙按照按规范或爆炸分析确定的爆炸当量来计算墙体厚度和配筋,因而抗爆墙可有效抵抗化工厂爆炸源的爆炸冲量,从而有效保护操控人员的生命安全。按照抗爆墙规范要求,抗爆墙墙体厚度应该在25cm以上,所用混凝土强度等级不应低于C30。需要注意的是:如非必要抗爆墙的迎爆面上一般不宜留置孔洞;如果必须开孔,那么孔洞的大小也不宜超过Φ200mm,而且在孔洞周围必须进行结构补强,并应将孔洞密封。
        四、建筑泄压有效性
        建筑的泄压设计工作是其防爆设计工作中的关键环节。进行该项设计时,必须根据设计情况,选定适当的泄压位置以确保设计有效性。在设置泄压位置时,应尽量选择与爆炸位置接近的地方;而且泄压位置必须与人员密集或交通要道错开,避免在泄压时误伤他人。同时,设计人员应选择实用性能高的材料制造泄压构件。比如,某石化企业在进行泄压设计时,选择以石膏板和加气混凝土制作泄压构件,并将其原材料重量控制在60kg/m2以内,增强泄压构件的脆性,提高泄压能力。同时为了加强厂房的泄压有效性,设计人员对厂区内的建筑的泄压比进行了合理的调整,降低了发生爆炸的几率。
        五、采取避免性措施以避免爆炸的发生
        1采取通风措施
        在工艺操作允许的前提下,可将厂房设计成半开敞型或完全敞开型建筑。这样的设计能够促进生产过程中产生的可燃物质尽快稀释、扩散,使其浓度难以达到爆炸点,防止爆炸混合物的产生,进而有效避免爆炸的发生。仓库中应设置通风用门或进风窗,进风窗可设置在仓库的勒脚处。此外,对于那些一旦接触便会产生化学变化进而引起爆炸的物品,应分类、分车间、分仓库生产与储存。倘若生产规模及储存量都比较小,则可在生产车间及储存仓库中设置防爆墙以达到分离生产产品的目的。
        2采取隔热、降温措施
        通过对建筑的屋面进行保温、隔热以及降温处理,可在很大程度上隔绝太阳光辐射以及传导热量,进而减弱室内的温室效应,降低室内的温度。具体的做法是:在建筑的屋面上设置保温层、架空隔热层或者在屋面板上涂抹高效的反光隔热涂料等。此外,还可采取强制性降温措施或者将屋顶设计成通风式,实现隔热降温的效果。若建筑需要进行防暴晒处理,可在建筑中设置百叶窗、遮阳板等设施,以避免阳光直射导致危险化学物质发生自燃或者爆炸。
        3采取隔火措施
        在总平面布置时,要使那些具有爆炸危险的仓库和厂房远离具有明火的设施,如锅炉、火炬、食堂等。当受到一定条件制约时,具有一定爆炸危险性的建筑一定要严格保持与周边的构筑物、建筑物间的防火间距。此外,在这些仓库、厂房中设置照明灯具、电动机等设备时,需要依据其危险等级及类别,选用防爆充气型、安全火花型、防爆充油型等设备,以避免出现电火花而造成爆炸。
        4采取除静电措施
        要在建筑中易出现静电的地方设置可排除静电的接地装置,并且要将其连接成环形接地网的形式,以防止单根装置出现断路失效的现象。
        六、结语
        石油化工建筑防爆设计涉及的内容多,专业性强,做好防爆设计研究,对保证生产工作的安全、顺利进行具有重要的现实意义。本文通过研究得出的结论有:(1)设计人员应做好石油化工爆炸类型及危害的分析,提高安全意识,将防爆设计融入到各个内容及环节之中。(2)为保证石油化工建筑防爆设计质量,应注重厂房位置的合理布置,选择安全的建筑结构。同时,还应做好防爆墙的设计,并认真落实泄压设计细节,杜绝爆炸事故的发生。
参考文献:
[1]刘健.石油化工建筑防爆设计时需要注意的问题[J].化工管理,2017(23):258.
[2]朱月.浅谈化工建筑防爆、泄爆、抗爆设计[J].山东工业技术,2018(21):94.
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