精細化工企業車間防火防爆設計探討

康文斌

(湖南化工設計院有限公司，湖南 長沙 410007)

精細化工企業涉及的產品種類繁多，農藥、染料、涂料、日用化學品、醫藥等均屬于精細化工范疇。隨著《精細化工企業工程設計防火標準》[1]GB 51283-2020(以下簡稱“精細防火標準”)的施行，精細化工企業車間的火災危險性類別均需按照該標準執行，特別是可燃液體的火災危險性分級需參照《石油化工企業設計防火標準(2018 年版)》[2]GB 50160-2008(以下簡稱“石化防火標準”)執行，導致設計過程中車間的火災危險類別可能需要提高一級，建筑、電氣等防火防爆設計就會發生很大的變化，各專業對此存在很大的分歧。筆者從化工工藝專業角度對車間的防火防爆設計進行分析探討。

1 火災危險性分類標準

精細化工企業危險化學品主要依據精細防火標準進行火災危險性分類。其生產及儲存物品的火災危險性分類參照現行國家標準《建筑設計防火規范(2018年版)》[3]GB 50016-2014(以下簡稱“建筑防火規范”)的規定。液化烴、可燃液體的火災危險性分級參照現行國家標準石化防火規范的規定。

石化防火標準，將可燃氣體的火災危險性分為甲、乙類，液化烴、可燃液體的火災危險性分類分為甲A、甲B、乙A、乙B、丙A、丙B。該標準對液化烴和可燃液體火災危險性分類的同時，還根據操作溫度與閃點、沸點的大小來達到類別升級。操作溫度超過其閃點的乙類液體應視為甲B類液體；操作溫度超過其閃點的丙A類液體應視為乙A類液體，操作溫度超過其閃點的丙B類液體應視為乙B類液體，操作溫度超過其沸點的丙B類液體應視為乙A類液體。在精細防火標準實施之前，精細化工企業大多都是按照建筑防火規范進行火災危險性的分類，其中最主要的區別為操作溫度超過可燃液體閃點或沸點時，按精細防火標準比按建筑防火規范要高一個級別，這樣就會導致防火防爆設計產生重大變化。

2 工程案例分析

某林產品深加工車間生產工藝過程如下：車間內的熱松香計量罐計量后將熟松香加入酯化釜中，根據熟松香重量加入適量助劑、甘油等原料，反應釜采用導熱油進行加熱，熟松香和甘油等在一定溫度下進行酯化反應，在規定的反應時間反應完全。在此過程中反應有水(氣態)分產生，通過回流冷凝器及油水分離裝置分離收集，未冷凝氣體經處理后，高空外排，水排入污水處理站進行處理，重油作為副產品出售，酯化完成的成品自流至中間罐進行冷卻保溫，然后通過輸送泵將酯化完全的成品料輸送至造粒機進行造粒，造粒后包裝成成品入庫。

該車間主要的工藝設備為反應釜、中間槽、計量罐、冷凝器、造粒機、輸送泵等，前期的車間建筑方案：火災危險性類別為丙類，耐火等級為二級，廠房東西方向長90 m，南北方向寬68 m，造粒包裝區域為一層，該區域為一個防火分區；反應區域為三層，該區域上下三層為一個防火分區，因為精細防火標準嚴禁可燃液體的設備穿過防火分區的樓板，所以上下三層只能做一個防火分區；反應區域東西方向長18 m、南北方向寬68 m；造粒包裝區域東西方向長72 m，南北方向寬68 m。反應區域一層建筑面積約為1224 m2，三層總建筑面積約為3672 m2；第三層布置有酯化反應釜，共6臺。酯化反應釜設備所在區域占地面積約42 m2。

該車間涉及原料化學品有甘油、熟松香等，甘油閃點為176 ℃(開杯)、沸點290 ℃、火災危險性類別為丙B類；熟松香閃點為187.8 ℃，火災危險性類別為丙B類；酯化反應的操作溫度為280 ℃，熱源采用導熱油，導熱油加熱工作溫度為300 ℃、導熱油閃點為171 ℃(開杯)、火災危險性類別為丙B類；該過程中酯化反應的操作溫度高于原料熟松香、甘油的閃點，同時導熱油的溫度高于自身閃點，如按照建筑防火規范，車間的火災危險性類別仍然為丙類，但是按照精細防火標準，火災危險性類別就需要按乙B類設計。

如車間按乙B類火災危險性類別設計，車間的防火分區面積劃分、車間的防爆、泄爆等均發生了變化，設計過程中出現了很多變化。其一，每個防火分區允許的最大面積發生變化，丙類及二級耐火等級車間的防火分區面積為4000 m2,乙類則需要將耐火等級改成一級，因為乙類的二級耐火等級防火分區面積最大為3000 m2；其二，是建筑可能需要按照建筑防火規范進行泄爆面積計算，并設置相應的泄爆墻、屋頂、窗等，增加了投資成本；其三，消防疏散的距離也發生了變化，可能需要增設樓梯；其四，可能需要考慮設置可燃氣體檢測探頭；其五，電氣設備需要考慮防爆設計、火災報警設施的設計也發生了變化；其六，暖通專業需要考慮平時通風及事故排風，相應的消防排煙等也發生了變化；其七，給排水專業的消火栓等布置發生變化；其八，結構專業的抗震措施等也發生了變化。

車間內有操作溫度高于閃點的丙B類液體的設備，如其車間火災危險性類別按照乙B類進行設計，雖然從本質安全及從設計單位及安全、消防等監管單位的角度考慮，車間按照乙B類火災危險性類別設計可能會更安全、更好；但這樣會大大增加建設單位的投資成本。投資成本與安全這兩者之間需要有一個平衡點，不可能為了安全而不計成本，當然也不可能不考慮安全，這樣就需要綜合而充分的研究、探討、考慮，并具體問題具體分析。

3 防火防爆設計探討

參照《爆炸危險環境電力裝置設計規范》[4]GB50058-2014，操作溫度高于可燃液體閃點，當可燃液體有可能泄漏時，可燃液體的蒸氣或薄霧與空氣混合形成爆炸性氣體混合物，就要進行爆炸性氣體環境的電力裝置設計；此處為可燃液體，而不是易燃液體，是因為可燃液體也具有爆炸上下限，也會形成爆炸性氣體環境。 所以，按照精細防火標準的要求，車間內有操作溫度高于丙B類可燃液體的設備，其生產車間的火災危險性類別按照乙B類設計是合理的，其操作溫度高于丙B類可燃液體的設備本體進行電氣防爆設計也有據可依。

但存在的主要問題為操作溫度高于可燃液體閃點是否需要考慮建筑的防爆、泄爆，這與按建筑防火規范進行防火設計有著非常大的區別。特別是丙B類液體閃點高，如果考慮建筑的防爆、泄爆等，自然不存在規范、標準上的爭議，但會造成有些較大的浪費。如采用導熱油加熱的廠房(一般采用導熱油加熱，其加熱溫度均高于導熱油閃點)，不論其工藝設備本身是否含有可燃液體，都會被定義為火災危險性類別為乙B類，如要考慮建筑防爆、泄爆，會因為投資增加而導致建設單位意見很大。關鍵問題是很多非精細化工企業(也就是不屬于精細防火標準范疇的生產企業)也有采用導熱油加熱的工藝，其車間的建筑防火設計就可以按照建筑防火規范進行，而同樣的精細化工企業中危險性較低的丙B類可燃液體，操作溫度超過其閃點時就要按照乙B類進行防火防爆等設計，存在一定的不合理性，值得深入探討研究。

筆者以為，丙B類可燃液體閃點高(大于120 ℃)，泄漏至設備外后會迅速遇冷冷凝成液體，泄漏之后的液體溫度會迅速降低，最高濃度超過爆炸下限10%的幾率極小；根據GB50058第3.3.1 第4條，也說明其爆炸危險區域可適當縮小，但不宜小于4.5 m。在考慮了本體設備防爆及4.5 m范圍內設備防爆的前提下，可燃液體泄漏達到爆炸下限并發生爆炸的可能性較小。

根據《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準》[5]GB/T 50493-2019，可燃氣體解釋為甲類氣體或甲、乙A類可燃液體氣化后形成的可燃氣體或可燃蒸氣；可知操作溫度超過閃點的丙B類液體為乙B類液體，間接說明其可不設置可燃氣體報警設施。GB50058第3.3.2條 可燃物質可能出現的最高濃度不超過爆炸下限值的10%，可劃為非爆炸危險區域，以及第3.3.3條爆炸性氣體環境內的車間采用正壓或連續通風稀釋措施后，不能形成爆炸性氣體環境時，車間可降為非爆炸危險環境，可以不考慮防爆泄爆等措施。

石化防火標準第3.0.5條也提到，布置有不同火災危險類別設備的同一房間，當火災危險類別最高的設備所占面積比例小于5%時，即使發生火災事故，其不足以蔓延到其他部位或采取防火措施能防止火災蔓延，其可按火災危險類別較低的設備確定，此條為操作溫度高于可燃液體閃點的廠房設計提供了一定的依據，上述所說同一房間，間接說明不需要向建筑防火規范一樣將火災危險性類別高的設備設置防火墻與其他區域完全隔離，但精細化工標準未明確是按照建筑防火規范還是按石化防火標準進行劃分。

當然石化防火標準明確要求，發生火災事故，要有阻止火災蔓延至其他部位或采取防火措施能防止火災蔓延；與建規的要求基本是一致的。建規中的條文解釋為“采取了相應的工藝保護和防火防爆分隔措施將甲類生產部位與其他區域完全隔開，即使發生火災也不會蔓延到其他區域時，該廠房可按火災危險性較小者確定”，從該條文執行情況來看，都是按照將火災危險性類別較高的區域用防火墻將其與其他部位隔開設計的，而石化防火標準強調的是該設備所占面積比例，所以筆者認為按石化規，只要采取了相應的防火防爆措施，是可以按照設備所占面積比例小于5%來確定廠房的火災危險性類別，同時因為該部分精細化工標準關于可燃液體的火災危險性分級是按照石化標準來的，所以精細化工企業也可以按照設備所占面積比例小于5%來確定廠房的火災危險性類別。

石化防火標準中“阻止火災蔓延至其他部位或采取防火措施能防止火災蔓延”，需要從工藝、設備、消防、暖通、電氣等專業考慮，首先應從本質上減小火災發生的可能性，主要從工藝方面按要求進行溫度聯鎖控制防止超溫超壓，同時設置緊急冷卻系統，在火災發生初期對工藝設備物料進行緊急冷卻降溫，并緊急切斷加熱熱源，物料進料閥等，設置阻火器等。設備方面做好設備的防爆設計，確保設備密封不泄漏。消防主要是通過聯動可燃氣體檢測器自動噴淋對物料進行冷卻降溫，降低物料的火災危險等級，火災情況下消防報警系統聯鎖自動滅火系統控制火災蔓延。暖通方向主要是根據設置的可燃氣體檢測器聯動事故風機及時通風排煙。電氣方面做好火災報警系統設置，做好靜電接地等防護，按照要求選用防爆電機、防爆電器等。

4 結 語

精細化工企業，涉及操作溫度高于其閃點的丙B類液體應視為乙B類火災危險性液體。操作溫度高于閃點的丙B類液體設備本體及可能泄漏點4.5 m半徑范圍內的電氣設備需選用防爆設備；需設計通風措施防止可燃氣體積聚，通風設施與可燃氣體報警系統聯鎖；選用密閉的工藝設備、設置緊急切斷設施、泄壓設施、工藝緊急冷卻系統，同時給排水專業設計自動滅火系統對設備本體進行隔離保護，同時設置緊急噴淋冷卻系統聯動可燃氣體報警器對泄漏物料進行緊急冷卻而降低物料火災危險性類別，筆者認為可以不需要進行建筑的防爆泄爆設計。按照石化防火標準，若精細化工企業火災危險類別最高的設備所占面積比例可以控制在小于5%時，也可以按照火災危險性類別較低的確定，這樣可以較好的解決少部分使用導熱油加熱的設備或管道而使車間火災危險類別升高的問題。

當然，這只是探討，在當前安全生產越抓越嚴的情況下，即使能做到上述措施或者還有更多的措施，可能也不會有設計人員會鋌而走險，希望相應的規范、標準編制單位能夠及時征集企業或設計單位意見進行條文補充或說明或修訂，以免過度設計。