氧氣站工程設計執行規范之解讀

周 亮，鄧 崢，孫曉成，蘇苗印

（杭州杭氧化醫工程有限公司，浙江杭州 310014）

引言

隨著中國經濟的快速發展，工業氣體作為石化、化工、冶金、醫療和食品等行業不可或缺的原料，在國民經濟中有著重要的地位和作用，被喻為現代工業的“血液”。高品質、穩定可靠的氣體供應是鋼鐵冶金、石油化工、煤化工等行業正常生產的前提保證。根據空氣的組成和特性，低溫精餾法是進行工業氣體分離的首選，即除去空氣中的機械雜質、水蒸氣、二氧化碳、氧化亞氮、乙炔及其它碳氫化合物，將純凈的空氣經過壓縮、熱交換、膨脹制冷等流程降溫至液態，再根據空氣中氧氮等組分沸點不同的特點，用精餾的方法將空氣分離出液氧、液氮、液氬等，再經換熱器復熱，通過管道向外輸送氧氣、氮氣等產品。

近年來，隨著工業氣體用戶生產規模的擴大，使氧氣、氮氣、氬氣等工業氣體的分離裝置規模由中等型向大型、超大型發展，形成空分島群，特別是當氧氣站中液氧貯槽內的氧總量達到200 t時，其儲存單元即構成了危險化學品重大危險源，對氧氣站的工程設計和安全管理提出了更高的要求。氧氣站工程設計應嚴格執行國家的法律、法規和標準、規范，但目前專業的法規、標準存在覆蓋廣度不到位，部分重復、相互矛盾等諸多問題，致使眾多設計人員在設計氧氣站時較為迷茫，亟需統一認知，多角度、深層次地解讀規范。

1 氧氣站工程設計應執行的規范

長期以來，設計人員在進行工業氧氣及相關氣體生產的工程設計時，遵守的國標規范有：《氧氣站設計規范》（GB 50030）、《深度冷凍生產氧氣及相關氣體安全技術規程》（GB 16912）。二本規范適用于為國內各行各業配套供氣的氧氣站工程設計。

2013 年6 月20 日，原國家安全監管總局、住房城鄉建設部頒發的“關于進一步加強危險化學品建設項目安全設計管理通知”（安監總管三〔2013〕76號）中明確：嚴格建設項目設計單位資質要求、落實建設項目安全管理職責、強化安全設計過程管理、安全設計實施要點。對涉及“兩重點一重大”的建設項目，應滿足8 類設計規范中最嚴格的安全條款為準，特別是《石油化工企業設計防火標準》（GB50160）。

隨著人們對安全生產意識的不斷提高，氧氣站內生產單元或儲存單元的氧存在量超過臨界值構成危險化學品重大危險源時，設計人員更傾向于執行《石油化工企業設計防火標準》（GB50160，以下簡稱《石化防火標準》）規定的防火間距進行總平面布置。但是，《石化防火標準》的適用范圍為石油化工企業，系以石油、天然氣及其產品為原料，生產、儲運各種石油化工產品的煉油廠、石油化工廠、石油化纖廠或其聯合組成的工廠。采用深冷技術進行空氣分離制取氧氮氬氣體的空分裝置系為不直接參加石油化工生產過程，屬于在石油化工生產過程中僅對生產起輔助作用的公用和輔助生產設施。《石化防火標準》也僅對氧氣站中的空氣分離裝置有明確的規定，根據《石化防火標準》1.0.3 條文解釋，已有明確規定的均應按石化防火標準執行，未作規定的應執行國家現行的相關標準規范。因此，筆者認為應審慎執行《石化防火標準》，根據建設項目危險特點，合理選擇氧氣站工程設計所執行之規范。

2 為不同行業配套的氧氣站設計規范選擇建議

在我國，冶金和化工行業的工業氣體需求量占據整個空分行業產能的60%左右，為不同生產性質企業配套的氧氣站，其在工程設計中所采用的規范應有不同，如何執行設計規范，提出如下建議：

（1）氧氣站作為鋼鐵冶金企業配套的輔助生產設施或作為一個為鋼鐵冶金企業提供工業氣體的獨立氣體公司時：

（a）當氧氣站中的生產單元或儲存單元未構成重大危險源時，工程設計各專業按《建筑設計防火規范》（GB 50016，以下簡稱《建規》）《鋼鐵冶金企業設計防火標準》（GB 50414，以下簡稱《鋼鐵冶金防火標準》）、《氧氣站設計規范》《深度冷凍生產氧氣及相關氣體安全技術規程》進行設計；

（b）當氧氣站中的生產單元或儲存單元構成重大危險源時，對站內火災危險性分類為乙類的設備設施、建構筑物與站外企業或設施的防火間距按《石化防火標準》要求執行；站內的裝置、設備、建筑物平面布置的防火間距按《石化防火標準》表5.2.1、《鋼鐵冶金防火標準》《建規》及《氧氣站設計規范》《深度冷凍生產氧氣及相關氣體安全技術規程》等行業規范要求執行。

(2)氧氣站作為一個為石油化工企業配套的公用和輔助生產設施時，其與石化企業內的其它工藝裝置、設施之間的防火間距按《石化防火標準》表4.2.12 的要求執行；氧氣站內的裝置、設施、建筑物平面布置的防火間距按《石化防火標準》表5.2.1、《建規》及《氧氣站設計規范》《深度冷凍生產氧氣及相關氣體安全技術規程》等行業規范要求執行。

(3)氧氣站作為一個為石油化工企業或煤化工企業提供工業氣體的獨立氣體公司時，氧氣站與化工企業的裝置、設施防火間距按《石化防火標準》表4.1.10 的要求執行；氧氣站內的裝置、設備、建筑物平面布置的防火間距按《石化防火標準》表4.2.12、《氧氣站設計規范》《深度冷凍生產氧氣及相關氣體安全技術規程》等規范要求執行。

(4)當氧氣站作為石油化工園區的公用設施服務于石油化工企業時，氧氣站與石油化工企業裝置或設施的防火間距按《石化防火標準》表4.1.11的要求執行；氧氣站內的裝置、設備、建筑物平面布置的防火間距按《石化防火標準》表5.2.1、《建規》及《氧氣站設計規范》《深度冷凍生產氧氣及相關氣體安全技術規程》等行業規范要求執行。

(5)當氧氣站服務于非化工園區時，其與園區企業裝置、設施的防火間距按《建規》《鋼鐵冶金防火標準》的要求執行；站內的裝置、設備、建筑物平面布置的防火間距按《石化防火標準》表5.2.1、《建規》及《氧氣站設計規范》《深度冷凍生產氧氣及相關氣體安全技術規程》等行業規范要求執行。

3 氧氣站工程設計選用《建規》或《石化防火標準》之細節與解讀

(1)對于氧氣站中設置有制氧站房等以建筑物為主的工程設計項目，宜根據《建規》第3章節-廠房與倉庫、第4章節中有關液體、氣體儲罐（區）的相關條文考慮氧氣站的建筑、設備設施之間的防火間距。對于空分裝置不設制氧站房，配套的壓縮機僅設隔音罩或露天布置，那么在進行氧氣站總平面布置時宜選《石化防火標準》。在一個企業或項目中，防火間距盡量執行同一個規范，不宜這個區塊執行《石化防火標準》而另一個區塊執行《建規》。

(2)氧氣站工程建設項目是否認定為具有爆炸危險性的建設項目，應由設計、評價單位共同予以分析確定，不應盲目。對于具有爆炸危險性的建設項目，要嚴格執行安監總管三[2013]76 號文的有關規定，其總平面布置至少滿足《石化防火標準》中要求的防火間距。當《石化防火標準》中沒有明確要求時，可按《建規》的相關要求執行，或采用定量風險分析法計算確定裝置或設施之間的安全距離。對于發生火災時可能造成人身重大傷亡的裝置或設施，按《石化防火標準》中全廠性重要設施計算間距。執行《石化防火標準》確有困難時，可適當放寬要求，進行分析計算并取得主管部門的認可。

(3)《石化防火標準》系與石油化工企業相關的單位為主導起草的標準，側重于設備裝置與各類液體罐組等，與氧氣站有關的描述僅為“助燃氣體（氧氣）、空分站”；對氧氣站內廠房、建筑物等宜按《建規》及《氧氣站設計規范》《深度冷凍生產氧氣及相關氣體安全技術規程》等行業規范要求考慮防火間距。

(4)選擇《建規》或《石化防火標準》首先應以制氧站的安全預評價為依據；其次應服從于氧氣站為之供氣或服務企業執行的行業規范為主，外部邊界按總體企業要求，防火間距就高不就低；內部按專業規范，如《氧氣站設計規范》《深度冷凍生產氧氣及相關氣體安全技術規程》等；

(5)氧氣站配套控制室是否抗爆設計問題。由于氧氣站不涉及甲乙類爆炸危險介質，當氧氣站為石油化工、煤化工企業配套供氣時，其控制室的建筑、結構應根據周邊爆炸危險裝置的爆炸強度分析數據，依照《石油化工控制室抗爆設計規范》GB50779 的規定開展設計；當氧氣站為非化工企業配套供氣時，其控制室不做抗爆設計的要求。

(6)氧氣站配套的消防系統問題。對于為之供氣或服務企業不屬于石化企業的氧氣站（空分裝置），消防水量可根據《消防給水及消火栓系統技術規范》(GB50974-2014)表3.4.8 確定。消防水量根據規模，從15～60 L/s 設計。氧氣站如按《石化防火標準》執行，消防用水量規模，從90～120 L/s 設計，按《石化防火標準》要求執行。

氧氣站工程項目的設備平面布置決定了該項目的建設能否達到安全要求。工藝裝置、設施的布置需滿足工藝流程、安全生產、環境保護、工廠總體布置，同時要滿足施工安裝、運行操作、檢維修、消防及合理用地、減少能耗的要求，并與相鄰裝置和全廠總平面布置協調。最要遵守的是《建筑設計防火規范》GB50016、《爆炸危險環境電力裝置設計規范》GB50058 和《石油化工企業設計防火標準》GB50160。而《石化防火標準》無疑是最重要的一環。我們很多工程項目，往往是滿足了各種要求，最后卻因為消防審查、安全審查不過關而前功盡棄，需要投入大量人力物力財力進行整改與補救。

4 氧氣站內部布置防火間距補充說明

近年來，裝置的燃燒爆炸等安全生產事故屢屢出現，在進行事故分析時，往往需要對事故裝置的“引火源”和“釋放源”進行界定。在氧氣站內部各設施中，對存在的“引火源”和“釋放源”解讀如下：

4.1 引火源

引火源主要有明火、赤熱表面、電氣火花、靜電火花、沖擊和摩擦、化學反應及發熱自燃等。氧氣站內各設施主要考慮以下設備或建筑物：控制室、機柜間、變配電所、化驗室、辦公室等建筑物。無明火設備或爆炸性氣體環境。

4.2 釋放源

根據現行國家標準《爆炸危險環境電力裝置設計規范》GB50058中對于釋放源的規定，氧氣站工程實際情況，站內各工藝裝置設施的“釋放源”有：原料空壓機（或空壓機、增壓機及汽輪機）、氧氣氮氣壓縮機房；增壓透平膨脹機房；氣體球罐、液體貯槽；配電系統配套油變壓器下的油池、備品備件庫房中壓縮機備用潤滑油等。

控制防火間距就是要控制釋放源和引火源的間距。引火源位置確定的話，就是要根據釋放源的性質，控制釋放源的釋放距離。在進行氧氣站內各裝置設施的平面布置時，主要原則和依據：

（1）與現行國家標準《爆炸危險環境電力裝置設計規范》GB50058的下列規定相協調：①釋放源的位置或地點；②爆炸危險場所范圍為15 m。

（2）與《石化防火標準》和《建規》中的“火災危險性分類”相協調。

《石化防火標準》中明確了空分裝置的火災危險性分類為乙類；《建規》中亦明確了助燃氣體的生產及儲存的火災危險性分類為乙類，也就是明確了氧氣（含液氧）的生產及儲存為乙類。

空分裝置作為乙類氣體生產設備，雖不是釋放源，但易受外界影響而形成釋放源，因此，其與明火或有電火花的地點的最小防火間距為9 m。

5 結束語

作為設計人員，氧氣站工程設計中對標準或規范的應用，要在深刻理解和掌握國家法規內涵的基礎上，持續深入現場調研，熟悉目前空分設備的發展趨勢和應用情況，了解空分及配套企業的生產性質及管理水平。規范編制人員，不但要在標準規范中推廣采用新設備、新技術，而且要搜集、匯總新設備、新技術的實際效果，以國家法律法規為基石，以事實為依據，才能使標準規范更具可操作性和實用性。