抗爆控制室
防爆:區(qū)域由《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB50058定義。建筑物的主要措施:泄壓。
抗爆:能夠抵抗來自建筑物外部由于可燃性氣體爆炸所產(chǎn)生的沖擊波超壓的建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)措施。
近些年,一些控制室被破壞,并不是被火災(zāi)破壞,而是被可燃?xì)怏w泄露到空氣中被引爆的爆炸沖擊波損壞或者是被反應(yīng)沖擊物的沖擊致壞,這些事件雖然在這些裝置里發(fā)生的比例很低,但事件的嚴(yán)重性(如人員傷亡)使人不得不在新建類似裝置時考慮控制室的特殊保護(hù)。因此在新建控制室的設(shè)計、布置和建造時應(yīng)最大限度地減少蒸汽云爆炸或反應(yīng)爆炸沖擊物沖擊帶來的損害。
建筑結(jié)構(gòu)周圍的峰值沖擊波載荷分配示意圖
(參考自New BuildingDesign Considerations for Petrochemical Facilities)
采用抗爆結(jié)構(gòu)的設(shè)計的出發(fā)點是:
1. 建筑物不倒塌,保護(hù)建筑物內(nèi)人員的安全,保障建筑物內(nèi)重要的控制設(shè)備能夠再繼續(xù)運行一段時間。
2. 滿足救援的要求,室內(nèi)生命環(huán)境的保持,通道的設(shè)置及相關(guān)措施等。
根據(jù)SH/T 3006-2012《石油化工控制室設(shè)計規(guī)范》第4.4.1條:“新建控制室是否采用抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計一直是相關(guān)專業(yè)(安全專業(yè)、建筑專業(yè)、結(jié)構(gòu)專業(yè))無法量化解決的問題,原因是缺少相關(guān)依據(jù)?!?/span>
此處所謂缺少依據(jù)一方面是指采用距離區(qū)分是否抗爆缺乏依據(jù)(因為距離相同,不同裝置所產(chǎn)生的爆炸力不同)。另一方面是建筑專業(yè)無從驗證不同量值的爆炸力與建筑物不同破壞程度之間的對應(yīng)關(guān)系,因而無法確定抗爆結(jié)構(gòu)的爆炸力限值。
當(dāng)沒有對裝置爆炸沖擊波參數(shù)進(jìn)行評估時,可按照SH/T3160-2009《石油化工控制室抗爆設(shè)計規(guī)范》第6.3.1執(zhí)行。
蒸汽云爆炸的發(fā)生,首先要有可燃物的泄漏的充分時間和泄漏速度,這是可燃物與空氣形成爆炸混合物的重要條件,其次還要存在點火源(與空氣混合)。幾種情況缺一不可,有時候可燃物質(zhì)在高于自然溫度時被點火,而且迅速燃燒,而并沒有形成爆炸。
根據(jù)SH/T3160-2009《石油化工控制室抗爆設(shè)計規(guī)范》條文解釋第6.3.1條,抗爆建筑物被定義成足以抵抗外部裝置爆炸所產(chǎn)生的沖擊波超壓為69Kpa,作用時間為20ms。對于蒸汽云爆炸,設(shè)計計算時不用69Kpa、作用時間20ms爆炸沖擊波,而采用沖擊波超壓為20 Kpa(2.9Psi)、持續(xù)時間為100ms。它近似相當(dāng)于直徑60m,高4米包含6%乙烷的氣體爆炸,距中心距離75米處產(chǎn)生的沖擊波超壓。一般情況下,控制室抗爆只考慮蒸汽云爆炸,對于像壓力設(shè)備爆炸、液體爆炸等的影響一般不予考慮。
目前還沒有一個被普遍接受的方法來預(yù)計蒸汽云爆炸的危害范圍,甚至還不可預(yù)計蒸汽云爆炸的概率。
1)首先要確認(rèn)裝置中的哪些區(qū)域可能會泄露可燃?xì)怏w,其次就是采取措施防止泄漏。這些主要措施是對已發(fā)生過泄漏的裝置對操作工提前提出預(yù)警,以減少泄漏量。
2)可燃物釋放量是裝置設(shè)計者和操作者直接可以控制的。工藝裝置可以用潛在的蒸汽云危險性來區(qū)分,這些危險主要包括一定物理狀態(tài)(溫度和壓力等)的大量可燃物,可以以蒸汽形式或者以液體揮發(fā)到空氣中的形式泄漏到空氣中。
3)在這些裝置中,設(shè)計者需要考慮限制潛在危險物質(zhì)的最少量(裝置控制正常)限制容器的連接數(shù)量(尤其是液位以下部分),提供安全減壓和設(shè)備(施),設(shè)計至罐火炬及其他出口的減量措施(步驟),遙控獨立操作閥門亦應(yīng)考慮多數(shù)量。
4)在平面布置上,控制室要布置在主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向(可燃物泄露)是一個比較常見的措施。
5)裝置(操作)人員的高標(biāo)準(zhǔn)的操作、維護(hù)和設(shè)備檢查是保證工藝流程及機械設(shè)備良好的保證。
即便采取以上這些措施后,仍然會存在潛在的可燃?xì)怏w泄露并造成爆炸,這時控制室的設(shè)計就要有抗爆措施,對其中的人員和設(shè)備實施足夠的保護(hù)。
當(dāng)然不是!大前提就是該裝置是否屬于存在爆炸危險的裝置。
1)SH3006-1999《石油化工控制室和自動分析室設(shè)計規(guī)范》規(guī)定“聯(lián)合裝置的中央控制室建筑物應(yīng)采用抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計”,在SH/T3160-2009《石油化工控制室抗爆設(shè)計規(guī)范》條文說明第4.2中對聯(lián)合裝置控制室再次做了引用說明。
2)單一的工藝裝置,根據(jù)存在的爆炸危險程度,中央控制室建筑物應(yīng)采取相應(yīng)的抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計措施,如面向工藝裝置一側(cè)的墻采用防爆墻等。注意此條要求的是要有抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計措施。
鋼筋混凝土墻、基礎(chǔ)和板的接縫示意圖
(參考自New Building Design Considerations for PetrochemicalFacilities)
3)小型或者沒有爆炸危險的裝置,根據(jù)本文第8項進(jìn)行綜合評估后認(rèn)為如無必要(即無抗爆要求,業(yè)主風(fēng)險可接受)可以采用非抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計。常見的工程案例如某些公用工程場合的控制室。
根據(jù)SH/T3160-2009《石油化工控制室抗爆設(shè)計規(guī)范》第1條:“本規(guī)范適用于新建的石油化工控制室的抗爆設(shè)計。改建或擴(kuò)建的石油化工控制室的抗爆設(shè)計可參照執(zhí)行?!睋Q句話說,規(guī)范的本意是以新建為主,改擴(kuò)建的參考,非強制性的,只適用于“有抗爆要求”的。
一般來說,有以下幾方面:
1)由業(yè)主提出,根據(jù)業(yè)主的實際要求(風(fēng)險可承受程度)。
2)根據(jù)安全分析(評估)報告的結(jié)果提出,即:對裝置(或設(shè)備)泄漏、火災(zāi)、爆炸、危害的定量風(fēng)險分析(QuantitativeRisk Analysis 縮寫:QRA)。
3)根據(jù)行業(yè)的慣例和要求提出。
4)根據(jù)設(shè)計上游專業(yè)的要求提出。
1)間距符合《石油化工企業(yè)防火規(guī)范》GB50160的要求;
2)應(yīng)布置在GB50058定義的非爆炸危險區(qū)域內(nèi)(附加II區(qū)以外);
3)根據(jù)安全分析(評估)報告的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。
4)布置在工藝裝置的一側(cè),四周不應(yīng)同時布置甲、乙類裝置(預(yù)留安全通道),且場地不應(yīng)低于相鄰裝置區(qū)的地坪(防爆措施)。
5)應(yīng)獨立設(shè)置,不得與非抗爆建筑物合并建造(抗爆和常規(guī)結(jié)構(gòu)類型不同)。另外,也是為減少事故狀態(tài)下二次災(zāi)害損失的措施。
6)至少應(yīng)在兩個方向設(shè)置人員的安全出口,且不得直接面向甲、乙類裝置。事故狀態(tài)下人員疏散通道及救援通道的暢通至關(guān)重要。
根據(jù)SH/T3160-2009《石油化工控制室抗爆設(shè)計規(guī)范》第5.1.3條“建筑平面宜為矩形,層數(shù)宜為一層?!?/span>
根據(jù)該規(guī)范條文解釋第5.1.3 b)“建筑層數(shù)的限制除了考慮了工程計算復(fù)雜程度之外,更主要考慮到在滿足基本安全要求的前提下工程成本的問題。”
由此可見,非要設(shè)兩層沒說不行,在滿足安全前提下,土豪請隨意?;蛘哌€有一種方式是建筑結(jié)構(gòu)為一層,內(nèi)部做個隔層,用作一些輔助房間,前提還是滿足安全。再有此類建筑屬于能耗高、造價高的生產(chǎn)性建筑,壽命相對也短,綜合考量,此類建筑規(guī)模不宜過大,宜矮不宜高。