制油廠浸出車間消防設計探討

李 博

制油廠浸出車間消防設計探討

李 博

(鎮江市消防支隊，江蘇 鎮江 212300)

從近年來制油廠浸出車間消防設計案例及日常運行的實際經驗出發，結合國內相關標準及文件的規定，對浸出車間消防設計中的一些要點進行探討，并給出相應的建議性設計方式及依據，包括耐火等級和防火分區的確定，自動滅火系統、火災自動報警系統和機械排煙系統的設計要求。

消防設計；浸出制油；廠房

食用油制油工藝主要分為浸出法制油和壓榨法制油，其中浸出法制油的優點是殘粕中含殘油少、出油率高、加工成本低、經濟效益高，而且粕的質量高，飼用效果好。國外工業發達國家用浸出法制油生產的油量約占總生產油量的90%，我國食用油生產企業采用浸出法和壓榨法的比例約為4︰1。隨著浸出法制油工藝生產設備性能的日益完善，設備體積和高度都較以往有所增加，其浸出制油車間的消防設計難度也日漸凸顯。在大型浸出車間的消防設計中，防火分區、火災自動報警系統、自動滅火系統及排煙系統等諸多方面都存在一些目前國家標準未予明確規定的地方。根據近年來一些浸出制油車間投產后的實際情況，結合相關標準及文件，提出建議性的設計方式及依據，為大型浸出車間的建筑防火設計提供參考。

1 浸出法制油工藝流程

浸出法制油是應用萃取的原理，選用某種能夠溶解油脂的有機溶劑，經過對油料的接觸，使油料中的油脂被萃取出來的一種制油方法。其工藝流程如圖1所示。

2 建筑基本情況及火災危險性分析

2.1 建筑基本情況

某擬建浸出車間，占地面積1 200 m2，地上6層，建筑面積5 800 m2，建筑高度30 m，二級耐火等級，生產火災危險性甲類，敞開式建筑，設有屋頂，不設建筑外維護結構，建筑結構形式為鋼結構，樓板為鋼格柵，每層樓板處預留有大型設備穿越孔洞。設有室內消火栓系統，自動噴水-泡沫聯用系統，蒸汽滅火系統和可燃氣體報警系統。車間在正常生產情況下，僅設1人不定期巡視，不設固定工作人員，設施操作人員在車間外的獨立控制室工作。

圖1 工藝流程圖

2.2 火災危險性分析

浸出車間主要火災危險性來自于油料萃取使用的有機溶劑，目前國內油脂浸出生產通用的溶劑為6號溶劑油。6號溶劑油由74%正己烷、16%環己烷、少量的戊烷和庚烷、微量的芳烴組成。6號溶劑油為無色液體，不溶于水，能溶于乙醚、乙醇，其閃點為-21.7 ℃，燃點為233 ℃，易揮發，有刺激性氣味，蒸氣密度比空氣大2.79倍，容易積聚在低凹處的地溝、地坑里，溶劑蒸氣在空氣中的濃度達到1.25%～7.5%時，遇明火會引起爆炸。6號溶劑油還有一定毒性，主要破壞人的造血功能，刺激神經系統，吸入過量會引起頭暈、頭痛、過度興奮甚至失去知覺[1]。據此，浸出車間生產的火災危險性按甲類確定，并具有爆炸危險。

3 浸出車間消防設計

3.1 適用標準

《建筑設計防火規范》(GB 50016—2014)[2]對于各種建筑具有普遍適用和指導作用，但對于人民防空、石油和天然氣、石油化工、酒廠、紡織、鋼鐵、冶金、煤化工和電力等工程，因其專業性較強、有些要求比較特殊，特別是其中的工藝防火和生產過程中的本質安全要求部分與一般工業或民用建筑有所不同，《建筑設計防火規范》只對上述建筑或工程的普遍性防火設計作了原則要求，但難以更詳盡地確定這些工程的某些特殊防火要求，因此設計中的相關防火要求還應該按照這些工程的專項防火規范執行。現階段，浸出車間的防火設計除應按照《建筑設計防火規范》執行外，還應執行《浸出制油工廠防火安全規范》(SBJ 04—91)的要求[3]，但關于制油工廠的國家標準還沒有出臺。2016年底，住房和城鄉建設部標準定額司已向社會廣泛征求由國貿工程設計院牽頭起草的國家標準《植物油廠設計規范》(征求意見稿)意見和建議，由此可以看出國家對植物油廠設計的關注，該規范雖未正式發布，但對已建和在建的植物油廠有一定的借鑒意義。同時考慮到擬建浸出車間設屋頂、不設建筑外維護結構，建筑內設置工藝設備，在《建筑設計防火規范》中很難找到類似定義的建筑，在《石油化工企業設計防火規范》中(GB 50160—2008)可以找到的類似建筑[4]：一是敞開式廠房，即設有屋頂、不設建筑外維護結構的生產性建筑物；二是裝置，即一個或一個以上相互關聯的工藝單元的組合。《植物油廠設計規范》(征求意見稿)給出了浸出車間的具體定義，即使用有機溶劑提取料胚或預榨餅中的油脂車間，為多層建筑，開敞或半封閉形式，采用鋼結構，也可采用鋼筋混凝土框架結構或框架結構上設鋼平臺。綜合以上情況，筆者認為，浸出車間的防火設計應參考《建筑設計防火規范》《浸出制油工廠防火安全規范》和《石油化工企業設計防火規范》的相關規定執行，同時借鑒《植物油廠設計規范》(征求意見稿)的相關規定。

3.2 建筑高度與防火分區

3.2.1 建筑高度

首先分析擬建浸出車間的建筑高度，從建筑基本情況可知，該廠房地上6層，建筑高度30 m，按《建筑設計防火規范》定義，屬甲類高層廠房。依據《建筑設計防火規范》第3.3.1條規定，甲類廠房應按單、多層設計，并宜采用單層，從《建筑設計防火規范》入手，無法達到擬建廠房的設計要求，而建筑高度的縮減，會導致大型工藝設備無法安裝在廠房內部。再看其他規范的要求，《浸出制油工廠防火安全規范》中未對浸出車間提出關于建筑高度的要求；《石油化工企業設計防火規范》中未對敞開式廠房和裝置的建筑高度提出具體要求；《植物油廠設計規范》(征求意見稿)要求浸出車間建筑高度不應大于32 m。據此，擬建浸出車間建筑高度滿足《浸出制油工廠防火安全規范》《石油化工企業設計防火規范》和《植物油廠設計規范》(征求意見稿)的相關要求。

3.2.2 防火分區

從對擬建浸出車間的建筑高度分析中可知，依據《建筑設計防火規范》要求，甲類廠房不允許設置為高層，即沒有甲類高層廠房防火分區面積的相關規定；《浸出制油工廠防火安全規范》中對浸出車間的占地面積提出不應超過1 500 m2的要求，但未對其防火分區面積做具體要求；《石油化工企業設計防火規范》和《植物油廠設計規范》(征求意見稿)中均未提出浸出車間關于防火分區面積的規定。綜合以上分析，擬建高層浸出車間的防火分區無據可循，經過反復推敲，對《建筑設計防火規范》中的條文再次深入解讀，發現了可以參考和借鑒的兩處：一是《建筑設計防火規范》規定，為適應生產發展需要建設大面積廠房和布置連續生產線工藝時，防火分區采用防火墻分隔有時比較困難，對此，除甲類廠房外，規范允許采用防火分隔水幕或防火卷簾等進行分隔；二是《建筑設計防火規范》規定，廠房內的操作平臺、檢修平臺主要布置在高大的生產裝置周圍，在車間內多為局部或全部鏤空，面積較小、操作人員或檢修人員較少，且主要為服務生產的工藝設備而設置，這些平臺可不計入防火分區的建筑面積。綜合考慮以上因素，首先，與浸出車間相關和可借鑒的《浸出制油工廠防火安全規范》《石油化工企業設計防火規范》和《植物油廠設計規范》(征求意見稿)中對此類廠房的防火分區未做限制性規定；其次，浸出車間樓板為鋼格柵，每層樓板處預留有大型設備穿越孔洞，車間在正常生產情況下，僅設1人不定期巡視，不設固定工作人員，設施操作人員在車間外的獨立控制室工作，基本符合《建筑設計防火規范》對防火分區面積的放寬要求。所以筆者認為，該浸出車間防火分區面積應從實際生產工藝需要出發，并從多個規范條文和條文解釋的方面進行綜合考慮。

3.3 防爆措施

3.3.1 結構防爆

《建筑設計防火規范》要求有爆炸危險的甲類廠房宜獨立設置，并宜采用敞開或半敞開式，其承重結構宜采用鋼筋混凝土或鋼框架、排架結構；《植物油廠設計規范》(征求意見稿)要求浸出車間宜采用敞開式或半敞開式，其承重結構宜采用鋼筋混凝土、鋼框架或排架結構。從以上規范要求可知，規范對易燃易爆廠房敞開形式和建筑結構有相同的要求，擬建浸出車間為敞開式鋼結構建筑，建筑防爆符合《建筑設計防火規范》和《植物油廠設計規范》(征求意見稿)要求。若建筑為封閉結構時，應計算相應的泄壓面積，《建筑設計防火規范》列舉了幾種廠房內爆炸性危險物質的類別與泄壓比規定值，《植物油廠設計規范》(征求意見稿)就浸出車間給出了明確的泄壓比。所以在浸出車間的防爆設計中，泄壓比應按不低于0.05 m2·m-3取值。

3.3.2 電氣防爆

浸出車間中經常存在火災爆炸的危險，這種危險一旦發生，通常會給車間帶來重大損失，嚴重的甚至危害到工作人員的人身安全。在浸出車間的火災爆炸隱患中，電氣引發的火災爆炸占較大比例，所以對浸出車間中的電氣加以防護，并采取一定的措施消除電氣火災爆炸隱患十分重要[5]。《浸出制油工廠防火安全規范》要求浸出車間電氣防爆設計按照國家標準《爆炸危險環境電力裝置設計規范》(GB 50058—2014)的規定執行[6]，浸出用6號溶劑油定性為II類A級T3組爆炸性物質，浸出車間的爆炸危險區域等級為2級，宜采用防爆電氣設施；《植物油廠設計規范》(征求意見稿)要求浸出車間電氣設備應采用氣體防爆型。綜合以上規范要求，可知浸出車間內設置的電氣設備應采用氣體防爆型，按2級爆炸危險區域等級設計。

3.4 自動消防設施

3.4.1 自動滅火系統

《建筑設計防火規范》要求對火災危險性大、著火后燃燒速度快或可能發生爆炸性燃燒的廠房或部位設置雨淋系統。浸出車間油料萃取使用的6號溶劑油閃點為-21.7 ℃，易揮發，當溶劑蒸氣在空氣中的濃度達到1.25%～7.5%時，遇明火會引起爆炸。所以，依據《建筑設計防火規范》和《自動噴水滅火系統設計規范》(GB 50084—2001)要求[7]，并結合車間實際生產情況和6號溶劑油的理化性質，該浸出車間應采用自動噴水-泡沫聯用雨淋系統，且應實現前期噴泡沫滅火，后期噴水冷卻防止復燃的功能。《浸出制油工廠防火安全規范》要求浸出車間設置蒸汽滅火裝置。

根據以上規范推薦的兩種不同的滅火系統，接下來對噴水-泡沫聯用雨淋滅火系統和蒸汽滅火系統對浸出車間的適用性做簡單的對比分析。首先了解一下兩種系統的滅火原理，自動噴水-泡沫聯用雨淋滅火系統，發生火災時，雨淋泵啟動3 min后，啟動泡沫泵，同步運轉10 min后，泡沫泵自動停泵，雨淋泵繼續運轉47 min后停泵；蒸汽滅火系統，以生產或生活用蒸汽鍋爐為蒸汽源，利用稀釋或置換燃燒區內的可燃和助燃氣體，從而達到窒息滅火的效果，當發生火災時，打開蒸汽裝置閥門，整個車間充滿蒸汽，當關閉蒸汽閥門時，車間很快就恢復正常狀態。其次從幾個方面對兩種滅火系統做一個對比，從滅火機理對比，蒸汽滅火系統具有冷卻滅火和窒息滅火的作用，噴水-泡沫聯用雨淋滅火系統除具有冷卻滅火和窒息滅火的作用外，還具有化學抑制滅火的作用；從環保方面對比，大量的水會造成環境污染，而蒸汽滅火不存在污染的問題；從安全性能方面對比，蒸汽具有一定的壓力和溫度，誤動作或提前開啟會對車間內未及時逃生人員造成傷害，甚至死亡，同時會對逃生人員的視線造成影響，水系統相對安全；從次生災害角度對比，6號溶劑油不溶于水，會隨水流漂泊，形成流淌火、毒性災害或其他事故，蒸汽滅火系統相對較好。綜合以上分析，浸出車間在選擇自動滅火系統時，應結合實際情況，從車間規模、人員數量、設備布置及周圍布局等多方面考慮，本著經濟適用的原則，選擇適合的自動滅火系統。

3.4.2 火災自動報警系統

浸出車間油料萃取使用的6號溶劑油易揮發，當溶劑蒸氣在空氣中的濃度達到1.25%～7.5%時，遇明火會引起爆炸，故依據《建筑設計防火規范》規定，建筑內可能散發可燃氣體、可燃蒸氣的場所應設置可燃氣體報警裝置，依據《浸出制油工廠防火安全規范》規定，浸出車間內應配置固定或移動式溶劑蒸氣檢測報警器。《浸出制油工廠防火安全規范》針對浸出車間實際生產工藝的情況，在《建筑設計防火規范》基礎上，明確了報警裝置的類型。

結合擬建浸出車間實際情況，分析溶劑蒸氣檢測報警器的具體設置要求：《火災自動報警系統設計規范》(GB 50116—2013)規定[8]，探測氣體密度大于空氣密度的可燃氣體探測器應設置在被保護空間的下部，6號溶劑油的蒸氣密度比空氣大，且浸出車間內重量大的設備如浸出器、蒸脫機應布置在車間地面基礎上，所以溶劑蒸氣檢測探測器應布置在車間首層或底部；擬建浸出車間為不設建筑外維護結構的敞開式建筑，且《植物油廠設計規范》(征求意見稿)要求浸出車間的設備布置應有利于車間內部的通風，車間應保證充足通風使整個空間的空氣每小時至少更換6次，并可以通過配置防爆排風機進行強制通風換氣實現，這種方法使樓層各部分都會有連續的空氣運動，如有溶劑蒸氣泄漏，初期濃度較低，對溶劑蒸氣檢測探測器的靈敏度有較高要求；根據浸出車間內工藝設備的布置情況，溶劑蒸氣檢測探測器應主要布置在溶劑周轉箱、蒸脫機出料口等溶劑蒸氣泄漏潛在風險較大的部位；6號溶劑油易揮發，當溶劑蒸氣在空氣中的濃度達到爆炸極限，遇明火會引起爆炸，依據《火災自動報警系統設計規范》要求，溶劑蒸氣檢測探測器應具備相應的防爆功能。

4 結束語

雖然多部國家標準都有對浸出車間的消防設計規定，但在實際運用中仍存在一些國家標準未予明確之處。從現有的浸出車間設計經驗出發，結合已發布的國家標準，并參考已征求意見但未發布的國家標準，對大型浸出車間消防設計的幾個主要方面進行了對比分析，并提出了相關解決方案供參考。在這個科技進步日新月異的年代，工業進步已從1.0邁入4.0，消防工作也一直緊跟時代的步伐，絲毫沒有放松，但規范與現實總是有細微的差異，因為規范在不斷修訂，工藝設備也在不斷地迭代更新，我們只有深入理解規范，仔細探究工藝流程背后的細節，才能最大限度地發揮規范的指導作用。

[1] 王宏平,徐斌,龔玉清.大型浸出油廠防火安全技術的應用探討[J].中國油脂,2005,30(1):27-31.

[2] 中華人民共和國公安部.建筑設計防火規范:GB 50016—2014[S].北京:中國計劃出版社,2015.

[3] 商業部辦工業管理公司.浸出制油工廠防火安全規范:SBJ 04—91[S].北京:中國計劃出版社,1992.

[4]中國石油化工總公司.石油化工企業設計防火規范:GB 50160—2008[S].北京:中國計劃出版社,2008.

[5] 游彩紅,邱星亮.淺談浸出車間的電氣安全設計[J].安防科技,2012(1):8-10.

[6] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.爆炸危險環境電力裝置設計規范:GB 50058—2014[S].北京:中國計劃出版社,2014.

[7] 中華人民共和國公安部.自動噴水滅火系統設計規范(2005年版):GB 50084—2001[S].北京:中國計劃出版社,2005.

[8] 中華人民共和國公安部.火災自動報警系統設計規范:GB 50116—2013[S].北京:中國計劃出版社,2014.

(責任編輯 李 蕾)

Discussion on the Fire Design of Extraction Workshop in the Oil Factory

LI Bo

(ZhenjiangMunicipalFireBrigade,JiangsuProvince212300,China)

This paper discusses some points in fire design of an oil extraction workshop, which is based on the fire design cases of oil extraction workshop and the practical experience of daily operation in recent years, and combined with the relevant domestic standards and documents. Moreover, the corresponding proposed design and basis are also given including the determination of fire resistance rating and fire compartment, the design requirements of automatic fire extinguishing system, automatic fire alarm system and smoke exhaust system.

fire design; oil extraction; factory building

2017-02-16

李博(1981— )，男，黑龍江哈爾濱人，工程師。

D631.6

A

1008-2077(2017)04-0052-04