氯化苦廠房的防爆設計探討

蒲云香陳華明 大連大化工程設計有限公司 大連 116031

氯化苦廠房的防爆設計探討

蒲云香＊陳華明 大連大化工程設計有限公司 大連 116031

簡要闡述氯化苦廠房的平面布置,并探討防爆設計的有關問題。

氯化苦 廠房 防爆 設計

為響應中央提出的振興東北老工業基地的戰略決策,遼寧省政府為落實國家 “東北老工業基地振興戰略”提出的遼寧省的“五點一線”發展戰略,符合大連市政府提出的建設 “一個中心,四個基地”的總體目標,包括年產 7kt氯化苦裝置的大連染化集團將整體搬遷至大連松木島化工園區。

1 氯化苦

1.1 特性

氯化苦為無色或微黃色油狀液體,有催淚性。不溶于水,溶于乙醇、苯等多數有機溶劑。其蒸氣沿地面擴散,有毒。遇發煙硫酸可分解產生光氣,屬高毒類。蒸氣強烈刺激眼和肺,具有全身毒作用,損害中、小支氣管,導致中毒性肺炎和肺水腫。氯化苦急性中毒:出現眼與咽喉部刺激癥狀,有頭痛、惡心、嘔吐、腹痛、呼吸困難、心悸、氣促、胸部緊束感等,嚴重者發生肺水腫,其肺水腫的發生較光氣快,往往由肺水腫而致死。

1.2 用途

氯化苦主要用途:

(1)用于除蟲、殺菌、滅鼠,是糧食的熏蒸劑。

(2)用于木材、藥材防腐,還可用于房屋、船舶和種籽消毒。

(3)國外用于土壤的熏蒸、殺菌、滅蟲,以提高糧食作物的產量,也可用于合成染料和藥物的原料。

1.3 生產過程

生產過程是以氫氧化鈉、氯氣、硝基甲烷為原料,經氯化、水洗、蒸餾精制等工藝過程制得氯化苦成品。

2 廠房的防爆設計

2.1 火災危險性分類

根據《建筑設計防火規范》GB 50016-2006(以下簡稱《建規》)中關于廠房生產火災危險性分類規定,由于氯化苦的主要生產原料為硝基甲烷,屬高毒類,所以將氯化苦廠房的生產火災危險性分類為甲類。

2.2 平面布置

根據生產工藝的要求,氯化苦廠房分為生產裝置區和生產輔助區,它包括配電室、操作室、辦公室、衛生間等,廠房共四層。根據《建規》中 3.3.8條的規定 “辦公室、休息室等不應設置在甲、乙類廠房內,當必須與本廠房貼鄰建造時,其耐火等級不應低于二級,并應采用耐火極限不低于 3.0h的不燃燒體防爆墻隔開和設置獨立的安全出口”,故在甲類生產裝置區和生產輔助部分之間設置 250mm厚鋼筋混凝土防爆墻,且廠房的承重結構采用鋼筋混凝土框架結構,平面布置見圖1。

圖1 平面布置圖

2.3 廠房耐火等級

由于氯化苦廠房的生產火災危險性分類為甲類,故根據《建規》3.3.1條中,關于廠房耐火等級的規定以及廠房的大小、層數、高度,確定廠房的耐火等級為二級,廠房采用鋼筋混凝土框架結構,墻體采用粉煤灰磚,可以滿足二級耐火等級對結構構件的要求。

2.4 防火分區的劃分

廠房內設置封閉樓梯間,使廠房的每層為獨立的防火分區,各層的面積為 594m2均小于2000m2,滿足《建規》要求,生產輔助區為單獨的防火分區。

2.5 安全出口

按照《建規》3.7.2條中 “廠房的每個防火分區、一個防火分區的每個樓層,其安全出口的數量應經計算確定,且不應少于 2個”的規定,由于廠房的甲類生產裝置區和生產輔助區各是四層,且各為一個防火分區,故每個防火分區安全出口的數量為兩個。

2.6 樓梯間

廠房設置兩個封閉樓梯間和一個室外樓梯,樓梯間的位置見圖 1。

《建規》3.7.4條所規定,在生產火災危險性為甲類的多層廠房任意位置距疏散出口的距離均小于 25m,以保證安全疏散。1#樓梯主要服務于廠房;2#樓梯主要服務于生產輔助部分,同時兼顧廠房的疏散;室外樓梯主要服務于生產輔助區。兩個封閉樓梯間通過樓梯與廠房的入口處相連,并在入口處設置防爆門斗,防爆門斗采用耐火極限為 3.5h以上的鋼筋混凝土墻體;與廠房相通的門為能自行關閉的甲級防爆門,這樣可避免爆炸時強大的爆炸力直接進入樓梯間,保證人員能迅速從封閉樓梯間安全疏散。

3 廠房的泄壓面積

《建規》中 3.6.2條規定 “有爆炸危險的甲、乙類廠房應設置泄壓設施”,故氯化苦廠房需采取泄壓措施。泄壓面積宜按下式計算:

A=10CV2/3

式中,A為泄壓面積,m2;V為廠房的容積,m3;C為廠房容積為 1000 m3時的泄壓比。

廠房的生產裝置區根據廠房內的實際情況分為三個部分:①一層層高為 5.7m,南側和東側為敞開式,北側設置墻體,故不需要按規范的公式計算其泄壓面積;②二層與三層相通為一個計算單元,層高 7.8m為封閉式,在北、東、南側設置塑鋼平開窗 (玻璃為夾絲玻璃);③四層層高7.5m為封閉式,北、東、南側設置塑鋼平開窗(玻璃為夾絲玻璃),在頂層設置天窗以增加泄壓面積。由于每層的生產裝置的布置靠近北側,故在滿足泄壓面積的情況下,盡量在北側設置窗戶。

第二層、第三層和第四層的泄壓面積計算如下:

(1)查《建規》表 3.6.3得:

C=0.110

(2)計算廠房的長徑比:

33×(18+7.8)×2/(18×7.8×4)=3.0

故滿足廠房的長徑比小于等于 3的要求。

(3)計算廠房的容積:

V第二層、第三層=18×7.8×33=4633.2 m3

V第四層=18×7.5×33=4455 m3

(4)計算廠房的泄壓面積:

A(計第二層、第三層)=10 ×0.110 ×4633.22/3=305.7 m2

A(計第四層)=10 ×0.110 ×44552/3=297.82 m2

廠 房 實 際 泄 壓 面 積: A(實第二層、第三層)為310.64m2、A(實第四層)為 303.20m2, 計算后生產裝置區的泄壓面積均滿足《建規》的要求。

4 鋼平臺和鋼梯

《建規》中 3.6.6條規定 “散發較空氣重的可燃氣體、可燃蒸氣的甲類廠房以及有粉塵、纖維爆炸危險的乙類廠房,應采用不發火花的地面”。由于硝基甲烷氣體比空氣重,故樓面采用不發火花的面層;廠房內為了工藝生產的要求需設置鋼平臺,但在生產中生產工具與鋼平臺碰撞極易產生火花形成危險源,故在鋼平臺和鋼梯上鋪橡膠板,這樣可以防止廠房內產生危險源,保證安全。

5 結語

綜上所述對有爆炸危險的廠房等建筑物,在設計時必須嚴格按照國家頒布的標準規范,首先找到發生爆炸事故的根源,然后采取必要的安全措施,以便在一旦發生爆炸事故時能最大限度地減輕危害和損失。

1 GB 50016-2006,建筑設計防火規范 [S].

2 GB 50045-95(2005年版),高層民用建筑設計防火規范[S].

3 王學謙,劉萬臣.建筑設計防火設計手冊 [M].北京:中國建筑工業出版社,1998.

(修改回稿 2010-07-16)

＊蒲云香:工程師。2001年畢業于大連大學土木工程專業。一直從事建筑設計。聯系電話:(0411)62612288-8332。