某甲類廠房電氣設(shè)計(jì)

李培智，李尚飛，吳祥軍

（機(jī)械工業(yè)第一設(shè)計(jì)研究院，合肥 230601）

某甲類廠房電氣設(shè)計(jì)

李培智，李尚飛，吳祥軍

（機(jī)械工業(yè)第一設(shè)計(jì)研究院，合肥 230601）

根據(jù)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電氣設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范，結(jié)合工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，介紹爆炸及火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境廠房的電氣設(shè)計(jì)，包括照明、配電、火災(zāi)報(bào)警、消防設(shè)備聯(lián)動(dòng)等。

爆炸及火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境；電氣設(shè)計(jì)；消防聯(lián)動(dòng)控制

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.019

1 引言

筆者承接了1個(gè)數(shù)碼材料熱轉(zhuǎn)印碳帶生產(chǎn)車間的設(shè)計(jì)任務(wù)，布置見圖1。

圖1 生產(chǎn)車間布置圖

該項(xiàng)目總占地面積約15000m2，建筑面積約27 000m2。車間左側(cè)為油墨制造區(qū)域，右側(cè)部分為熱轉(zhuǎn)印碳帶生產(chǎn)及儲存區(qū)域，中間有10m通道作為分割。

生產(chǎn)過程中，存在的易燃易爆材料種類繁多，生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)復(fù)雜多變，釋放源種類繁多，爆炸危險(xiǎn)因素難以分析判定。所以，對防爆電氣設(shè)備的選型、安裝和使用維護(hù)也復(fù)雜多變。本文依據(jù)《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》，結(jié)合本工程設(shè)計(jì)實(shí)況，對上述問題進(jìn)行分析，希望能引起同行們的討論，把問題引向深入，起到拋磚引玉的作用。

2 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目數(shù)碼材料公司年產(chǎn)15伊108m2熱轉(zhuǎn)印碳帶（TTR）生產(chǎn)線項(xiàng)目，為中韓合資，車間工藝為韓方設(shè)計(jì)，主要工藝流程如圖2。

其核心內(nèi)容如下：

1）制墨工段：將原料如：甲苯、丁酮、異丙醇由儲罐通過密閉管道按一定比例混合后打入化料釜中，各種輔料經(jīng)過研磨機(jī)后與由化料釜來的物料一同研磨，即成油墨。

圖2 熱轉(zhuǎn)印碳帶生產(chǎn)工藝流程

2）涂布工段：將油墨通過密閉管道輸送到車間生產(chǎn)線的涂布機(jī)油墨儲槽中，BOPET聚酯薄膜被輸入到涂布機(jī)，在一定的壓力和溫度狀況下在薄膜上均勻涂上1層油墨，然后由傳送裝置送入烘干系統(tǒng)進(jìn)行烘干，產(chǎn)出各種熱轉(zhuǎn)印碳帶，由卷紙機(jī)包卷。烘干系統(tǒng)中產(chǎn)生的含油墨溶劑成分的廢氣被送入SRS溶劑回收系統(tǒng)。涂布機(jī)工藝流程見圖3。

圖3 涂布機(jī)工藝流程圖

3）溶劑回收工段：油墨中的油墨溶劑（甲苯、丁酮、異丙醇）在涂布烘干工段汽化，會產(chǎn)生烘干系統(tǒng)廢氣。故設(shè)置1套溶劑回收系統(tǒng)，采用吸附、解吸、蒸餾的回收工藝。回收產(chǎn)生的甲苯、丁酮、異丙醇回用于油墨生產(chǎn)，分離出的有機(jī)廢水則排入廢水處理設(shè)施進(jìn)行后續(xù)處理。

4）分切工段：將包卷后的碳帶送入分切機(jī)按不同規(guī)格分切，經(jīng)修整檢驗(yàn)后包裝入庫。

從工藝流程中可以了解到，生產(chǎn)過程中用到的化學(xué)危險(xiǎn)品見表1。

表1 生產(chǎn)過程中用到的化學(xué)危險(xiǎn)品

這些原材料都具有爆炸、火災(zāi)危險(xiǎn)，在其生產(chǎn)、加工和儲運(yùn)過程中不可避免地會出現(xiàn)爆炸性混合物或火災(zāi)危險(xiǎn)物質(zhì)。而電氣設(shè)備和線路在運(yùn)行過程中因過載、短路漏電、電火花或電弧等產(chǎn)生的火源也常常是引起爆炸事故的原因，因此，本工程與普通場所的電氣設(shè)計(jì)相比，在電氣安全方面有較高的要求。

車間工藝設(shè)備及配電是由韓方自行設(shè)計(jì)，但設(shè)計(jì)方案是按照韓國規(guī)范來執(zhí)行，與我國的國家標(biāo)準(zhǔn)要求有一定的不同，故二次深化設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)我國國家設(shè)計(jì)規(guī)范要求，做相應(yīng)的調(diào)整及變動(dòng)。

3 電氣設(shè)計(jì)

由于生產(chǎn)所使用原料的危險(xiǎn)性，將車間劃分為左右兩部分，按火災(zāi)危險(xiǎn)性分類，左側(cè)部分（油墨制造、存儲車間）為甲類，右側(cè)生產(chǎn)車間考慮實(shí)際使用時(shí)所占建筑面積比例小于5%，且涂布工藝（國內(nèi)規(guī)范空白）與印刷廠的印刷車間類似，在與當(dāng)?shù)叵啦块T聯(lián)合論證后，定性為丙類。火災(zāi)危險(xiǎn)性特征見表2。

相應(yīng)的電氣按《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)。根據(jù)原料揮發(fā)后爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間，分為：

0區(qū)：連續(xù)出現(xiàn)或長期出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境；

表2 火災(zāi)危險(xiǎn)性特征

1區(qū)：在正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境；

2區(qū)：在正常運(yùn)行時(shí)不可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境，或即使出現(xiàn)也僅是短時(shí)間存在的爆炸性氣體混合物的環(huán)境。

因國內(nèi)尚未有過如此大規(guī)模的油墨熱轉(zhuǎn)印碳帶車間，國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范仍屬空白。根據(jù)工藝的生產(chǎn)流程來看，與印刷行業(yè)及其相似，故參考印刷行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本工程實(shí)際情況，不僅滿足國家及地方標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，還從用戶的角度出發(fā)，盡可能地考慮到用戶在安裝、使用、維護(hù)過程中出現(xiàn)的問題。主要考慮的設(shè)計(jì)方面有：

油墨制造車間（甲類）

1）在油墨制造區(qū)上側(cè)附房內(nèi)設(shè)置電氣控制室，將配電箱及控制箱集中設(shè)置在控制室內(nèi)，火災(zāi)危險(xiǎn)等級較低，既便于管理，也增加了安全性。箱體外殼采用優(yōu)質(zhì)鋼板焊接成型，表面高壓靜電噴塑，配不銹鋼外露緊固件。制作成面板上直接操作。

2）線路敷設(shè)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，采用明敷時(shí)，穿金屬導(dǎo)管或封閉式金屬線槽保護(hù)，刷防火涂料等防火保護(hù)措施；暗敷時(shí)，穿金屬導(dǎo)管或難燃型剛性塑料導(dǎo)管保護(hù)，敷設(shè)在不燃燒結(jié)構(gòu)內(nèi)，且保護(hù)層厚度不小于30mm。線纜部分大多采用阻燃或耐火型，低壓電纜和絕緣導(dǎo)線，其額定電壓必須高于線路的工作電壓，且不得低于500V。電纜線路嚴(yán)禁有中間接頭，電纜線路穿過不同危險(xiǎn)區(qū)域或界壁時(shí)，必須采取隔離密封措施。防爆電氣設(shè)備與線纜接線盒的進(jìn)線口，也必須被彈性密封圈擠緊或被密封填料封固。

3）照明燈具

車間內(nèi)選用隔爆型防爆燈，安裝在金屬制作的支架上，且設(shè)置防爆應(yīng)急照明燈及隔爆型防爆標(biāo)志燈，自帶蓄電池，并可在確認(rèn)火災(zāi)時(shí)強(qiáng)制點(diǎn)亮。照明箱內(nèi)照明回路采用雙極開關(guān)可同時(shí)切斷相線及中性線。

4）消防報(bào)警

（1）火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警

油墨制造廠房選用防爆型紅外對射火災(zāi)探測器，下部及附房部分采用感煙火災(zāi)探測器，各類探測器的保護(hù)面積及保護(hù)半徑符合國家規(guī)范的規(guī)定。每個(gè)防火分區(qū)的出口附近設(shè)手動(dòng)報(bào)警按鈕，從本防火分區(qū)內(nèi)的任何位置到最近的一個(gè)手動(dòng)報(bào)警按鈕的步行距離不大于30m。

（2）消防泵房聯(lián)動(dòng)控制

每只消火栓附近設(shè)有帶獨(dú)立地址的手動(dòng)報(bào)警開關(guān)，當(dāng)任一開關(guān)被敲擊后，向消防控制室報(bào)警。在消防水箱消火栓系統(tǒng)出水管上流量開關(guān)流量大于1L/s時(shí)啟動(dòng)消火栓主泵；消防水泵出水干管上設(shè)置的壓力開關(guān)壓力低于0.83MPa時(shí)，噴淋主泵啟動(dòng)；消防控制室也可控制啟停，并顯示狀態(tài)。

（3）消防風(fēng)機(jī)設(shè)置

暖通專業(yè)設(shè)置消防排煙風(fēng)機(jī)及送風(fēng)機(jī)（箱式、屋頂式），裝有防爆組合開關(guān)，采用消防電源供電，并且能與火災(zāi)報(bào)警探測器連鎖啟動(dòng)。

本工程采用排煙/排風(fēng)雙速風(fēng)機(jī)，平時(shí)作為車間排風(fēng)使用，保證生產(chǎn)廢氣能及時(shí)排出車間；發(fā)生火災(zāi)時(shí)，切換至排煙狀態(tài)，且根據(jù)當(dāng)?shù)叵啦块T要求，各回路風(fēng)機(jī)均可由消防控制室直接手動(dòng)控制。

（4）氣體泄露報(bào)警

在易發(fā)生泄漏或管道連接等處設(shè)置固定式可燃?xì)怏w探測器，用于各種有毒有害氣體,易燃易爆氣體揮發(fā)或泄漏后的精確檢測并及時(shí)報(bào)警，啟動(dòng)事故風(fēng)機(jī)，同時(shí)切斷管道內(nèi)正在輸送的材料及其他非消防用電源遙

（5）應(yīng)急廣播設(shè)置

應(yīng)急廣播同時(shí)設(shè)置聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)控制和手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕啟動(dòng)方式，平時(shí)作為生產(chǎn)廣播堯背景音樂使用，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，系統(tǒng)將切換到消防應(yīng)急廣播狀態(tài)遙

5）電源設(shè)置

（1）將車間變配電室脫離本廠房，設(shè)置于距離廠房約30m的北側(cè)新建附房內(nèi)，采用阻燃電纜沿地溝的方式送入車間。消防控制室在確認(rèn)火災(zāi)后，能及時(shí)切斷非消防電源，并接通報(bào)警裝置及火災(zāi)應(yīng)急照明燈和疏散指示燈。

（2）廠房的下列用電設(shè)備由消防電源供電：防排煙設(shè)備、消防泵站、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備、自動(dòng)滅火設(shè)備、火災(zāi)疏散標(biāo)志等，上述設(shè)備由消防電源系統(tǒng)供電，電壓為AC380/220V。

（3）電動(dòng)防火閥、電動(dòng)排煙閥等設(shè)備由消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)專用電源供電，電壓為DC24V。

（4）消防電源的設(shè)置，消防電源采用雙回路供電，一路來自廠區(qū)的低壓變配電室，一路由甲方自行引自開發(fā)區(qū)另一回路，互為備用。

4 結(jié)語

有火災(zāi)危險(xiǎn)性的防爆廠房的電氣設(shè)計(jì)，要嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，同時(shí)，也需符合當(dāng)?shù)叵啦块T的規(guī)定，考慮企業(yè)自身的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，做好防爆電氣的設(shè)計(jì)、安裝、施工、驗(yàn)收等，才能做到安全、經(jīng)濟(jì)、有效。

【1】GB 50058—2014爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

【2】GB 50016—2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

【3】GB 50116—2013火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

【4】中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊（第3版）[K].北京：中國電力出版社，2005.

【5】唐海洋.爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備選型及電氣設(shè)計(jì)電氣防爆[J]. 2007（1）：36-40.

Electrical Design of A Grade Industrial Plant

LI Pei-zhi，LI Shang-fei，WUXiang-jun
（FirstDesign&ResearchInstitute，MI China，Hefei 230601,China）

Accordingtotherelevantcodeforelectricaldesignofexplosionhazardenvironment,combinedwiththepracticeofengineering design,electrical design mainly introduces the explosion and fire dangerous environment plant，include:lighting,power distribution,fire alarmandfirelinkageequipmentetc.

explosionandfirehazardousenvironment;electricaldesign曰fire fightingcontrolsystem

TM921.02

A

1007-9467（2016）06-0081-03

2016-03-03

李培智（1983～），男，安徽祁門人，工程師，從事工程電氣設(shè)計(jì)與研究，（電子信箱）6902462@qq.com。