化工建筑防火防爆設計常見問題淺析

馬小滿

摘要：化工制造業在我國國民經濟中占有舉足輕重的地位，化工業建筑由于其生產工藝的特點在爆炸、火災等方面存在著巨大的風險隱患，因此化工建筑消防設計具有難度大、變化多的特點。目前廣大設計人員存在著對相關規范應用出現偏差。對防火分區劃分錯誤、安全疏散不合理、泄爆設計疏漏等問題，進行原因分析及對錯誤規避的建議。本文對設計人員合理的開展消防設計具有較高的工程參考價值。

關鍵詞：化工建筑；防火；防爆；設計

引言

近年來隨著我國化工制造業的蓬勃發展，化工類廠房建設量迅速增加。這些化工企業中既有進行基礎化學工業生產的石油天然氣化工、煤化工、生物化工、無機化工等企業，也有對基礎化學工業生產的初級或次級產品進行深加工而制成有高附加值產品的精細化工生產企業。由于這些化工產品種類繁多、生產方式各不相同，對廠房及附屬設施的使用要求也各有不同。這些建筑均具有發生火災及爆炸的可能，并且風險遠高于其他制造業廠房。因此，化工建筑消防設計是設計師面臨的重要課題。化工建筑消防設計具有難度大、變化多的特點，在對其消防設計的審查過程中出現了選用規范錯誤、防火分區劃分錯誤、安全疏散不合理、泄爆設計疏漏等問題，現在此歸納總結并與大家一同探討。

一、建筑防爆設計準則

（一）建筑平面設計

存在爆炸隱患的建筑平面設計中理應先要符合制造工藝過程的要求，然后盡量將設計簡易化，通常體現為單層、跨度小，屋頂盡量采用輕質泄壓屋頂。生產設施的擺置盡量選在門、窗口流動風向的下風面，這樣一來有助于工作人員在上風作業，從而起到保持其身體良好的作用，如果發生爆炸還有利于其快速撤離現場。單層、跨度較大的建筑平面設計中，跨度最大不應超出18m。

（二）建筑構造設計

為杜絕防爆建筑坍塌導致的人力、財力、物力損失，框架構造是一種十分有效的手段。鑒于此，使用易于泄壓的門、窗，輕質墻體，把建筑周圍的保護構造盡可能都視為泄壓面積，那么一旦建筑內部普遍性的氣體融合物爆炸時，形成的威脅較低，大大降低全部建筑連帶受損的幾率，繼續投入工作生產較快。打造框架構造，僅需要確保內部建造得穩定、可靠、安全，便可以形成優質的防爆系統，性能遠遠超過磚混構造[1]。

二、執行規范選擇錯誤

由于化工企業工藝流程復雜，專業性強，對于廠房及為其附屬建筑的功能提出了繁多的差異化要求。在這些建筑的設計過程中，因工藝的專業性強所導致的工藝及生產流程、規模概念不清，從而使選擇執行規范錯誤的情況時有發生。

（一）化工專業規范的選用問題

若正確選用化工專業規范，首先要對化工企業設計經常執行的兩本規范進行了解。《石油化工企業設計防火標準（2018年版）》（GB50160-2008）這是一本針對化工生產的特殊性制定的規范，它更適用于生產規模較大的基礎化學工業生產，包括以石油、天然氣及其產品為原料進行生產的煉油廠、石化廠、石油化纖廠等企業。而近年來，社會對于精細化學品、專用化學品的需求不斷增加，產量較小、生產高附加值產品的精細化學企業越來越多。因為這類企業的生產規模小，原料及產品的存儲量也無法與基礎化學生產的石化企業相比，所以這些企業執行《石油化工企業設計防火標準》會導致土地等資源的大量浪費。因此，國家在2020年1月發布了《精細化工企業工程設計防火標準》（GB51283-2020）。這本規范適用于生產規模較小，液化烴總儲量不超過3000m3，單罐儲量不超過100m3；甲B類和乙類液體總儲量不超過5000m3，單罐儲量不超過1000m3；丙類液體總儲量不超過25000m3，單罐儲量不超過5000m3；可燃氣體總儲量不超過5000m3，單罐儲量不超過1000m3的化工生產企業。這類企業火災與爆炸源總量小，一旦爆炸波及范圍也要小很多。因此《精細化工企業工程設計防火標準》對建筑防火間距的要求要比《石油化工企業設計防火標準》小很多，表1可見兩規范主要建筑防火間距要求的對比。由此可見選擇執行不同的規范會對廠區規劃與用地提出不同的要求[2]。

（二）化工專業規范的補充規范選用

上面這兩本規范的要求主要針對火災、爆炸危險較大的甲乙丙類廠房、倉庫及附屬建筑。而火災、爆炸危險較小的丁戊類廠房、倉庫及附屬建筑則應執行防火設計的基本規范《建筑設計防火規范（2018年版）》（GB50016-2014）。當《石油化工企業設計防火標準》與《精細化工企業工程設計防火標準》未提及要求的問題如《建筑設計防火規范（2018年版）》有要求則應按《建筑設計防火規范（2018年版）》執行。

（三）規范要求不一致時的優先原則

在《石油化工企業設計防火標準》與《精細化工企業工程設計防火標準》中的要求與基本性的《建筑設計防火規范》不一致時應優先選擇執行專業性規范與要求高的規范條文。執行規范時嚴謹高效才可保證建筑物安全[3]。由此可見，根據企業生產規模、結合建筑的火災危險性才可合理、合規選擇規范、合理經濟地建設廠區。

三、防火防爆分區劃分不合理

在建筑設計中，劃分防火防爆分區，隔絕各分區間火災、爆炸的相互影響是建筑防火設計中重要的一環。合理劃分防火防爆分區是阻止火災蔓延，防止爆炸造成重大損失的重要手段。化工企業其特殊的生產方式，由于其常常使用和生成火災和爆炸危險性大的化學物質，造成了化工建筑多為生產的火災危險性為甲、乙類的高危型建筑。這類建筑允許的防火分區面積比較低火災危險性的建筑要小，而其工藝設備復雜，多為多層復式結構，造成防火分區劃分困難。

（一）多層廠房的防火分區劃分

在工程中常常出現因反應釜跨上下層，而反應釜與樓板間無法進行有效防火封堵。而設計對此考慮不足，未考慮上下層聯通無法按通常做法每層劃分為一個防火分區，造成事實上防火分區面積超限的情況。這類情況改造困難，拆改量大會造成很大經濟損失，延誤工期。因而在設計方案階段，應充分考慮，按豎向劃分防火分區，并在平面中為每個防火分區考慮足夠的安全出口[4]。

（二）單層廠房的防火分區劃分

在未采用樓板分隔各層空間，而采用操作平臺分隔各層空間時，操作平臺面積是否計入防火分區面積的問題成為了設計經常出現錯誤的重災區。由于操作平臺多為鋼結構搭建，多由設備安裝單位負責，因此設備平臺選用多考慮使用方便、造價經濟，而很少考慮面積計入防火分區的問題。很多廠房在建筑圖上看是單層、小面積廠房，而廠房在使用中設置大面積，無鏤空的鋼平臺，形成事實上的多層、大面積廠房，在使用中形成超防火分區面積的情況。因此，在化工建筑設計階段就應考慮操作平臺的設置問題，預留防火分區面積余度；當操作人數少于10人時，采用透空率不低于50%的格柵板作為操作平臺（參見《精細化工企業工程設計防火標準》第8.2.5條關于操作平臺不計入防火分區面積的規定）[5]。

（三）防爆分區的劃分

化工企業生產過程中，使用和產生易爆物質的情況很多以及生產情況復雜。因此，化工建筑防爆設計就成為整個建筑設計中的重要課題。防爆分區的劃分是防止各分區相互間爆炸影響的主要手段。但分隔防爆分區的抗爆墻因造價高；兩防爆分區間開門需設防爆門斗，影響各分區的交通聯系等原因不便過多設置，因此要在保證安全與經濟的情況下，合理劃分防爆分區，合理設置抗爆墻。在爆炸區與非爆炸區間，在不同爆炸危險區間，均應設置抗爆墻，劃分防爆分區。而在同一防火分區內，爆炸危險相同，聯系緊密的區域間應根據建筑規模、生產規模、生產工藝等情況綜合考量是否劃分防爆分區[6]。

四、甲、乙類生產廠房疏散安全設計疏漏問題

在化工企業中甲、乙類生產廠房有較大的火災和爆炸危險，因此廠房的避險疏散設計是建筑設計中保證工作、停留人員安全的重要問題。甲、乙類生產廠房發生火災與爆炸危險時往往發展迅速，要求建筑能為工作、停留人員提供迅速疏散或避險的條件。

在甲、乙類生產廠房的設計中確定疏散出口數量與允許最大疏散距離應根據《建筑設計防火規范》確定。甲類生產廠房的允許最大疏散距離，單層不超過30m，多層不超過25m；乙類生產廠房的允許最大疏散距離，單層不超過75m，多層不超過50m。這些要求在大多數設計中都能得到很好的重視，出現問題并不多。問題多數都是出現在安全出口在某些細節上不滿足規范要求上。如疏散樓梯與車間之間未設實體抗爆墻，如疏散樓梯在一層不能安全的直達室外，如通向疏散樓梯的安全出口未設符合規范要求的防爆門斗等[7]。

（一）疏散樓梯的安全防護措施

甲類、乙類生產廠房的疏散樓梯應采用封閉樓梯間或室外疏散樓梯，無論采用哪種樓梯形式，樓梯與車間應采用實體抗爆墻分隔，在抗爆分隔墻上不應開設直接與車間相通的門窗洞口。這樣才可保證在樓梯上疏散人員不受火災爆炸的影響，保證安全疏散。

當采用封閉樓梯間時，封閉樓梯間在首層應直通室外、采用擴大封閉樓梯間或避難走道同向室外。當發生緊急情況時，上層人員不應通過有火災、爆炸危險的首層廠房疏散向室外。當采用擴大封閉樓梯間時，樓梯距通向室外的門不應超過15m。當采用避難走道時，避難走道應采用耐火極限不小于3h的防火隔墻與耐火極限不小于1.5h的樓板與其他部分分隔，并不應有門窗洞口開向車間。

甲類、乙類生產廠房通向疏散樓梯的出口處應設防爆門斗。當火災爆炸發生時，防爆門斗是廠房內停留人員的避險地，在我們設計審查過的某甲類制藥廠房發生火災、爆炸事故時，防爆門斗保護了所有生產、停留人員的安全，未造成人員傷亡。由此可見設置防爆門斗是可行的，必要的。防爆門斗應采用耐火極限不小于2h的防火隔墻分隔，門應采用甲級防火門與樓梯間門錯位開啟。錯位開門是設計中經常出現錯漏的地方[8]。

錯位開門是為了保證樓梯間在爆炸發生時不受沖擊波的影響，我們認為在廠房首層與疏散樓梯相通時，防爆門斗的甲級門也應與室外出口錯位開啟。防爆門斗的設置應完備合規，這樣才能使防爆門斗起到應有的保護作用。

（二）設備平臺的安全疏散

部分甲類、乙類生產廠房因設備復雜而設有操作平臺，當操作平臺滿足前文提到的不計入防火分區面積的條件時，其仍需考慮安全疏散的問題，這也是建筑設計時因不考慮設備，而常常忽略的問題。《精細化工企業工程設計防火標準》中提到，當設置操作、檢修平臺時，甲類設備平臺面積超100m2時，乙類設備平臺超150m2時，丙類設備平臺超250m2時，應設兩部梯。操作平臺上任意一點距安全出口的距離不應超過前文所述廠房允許的最大疏散距離。而操作檢修梯在通常情況下是應以1.5倍投影面積計入疏散距離的。因而在建筑設計中應充分考慮設備平臺的疏散問題，為設備平臺疏散留出余量，以免在建筑成型、設備安裝后發現疏散距離超限，而又拆改困難。

結語

化工企業在生產中有較大的火災與爆炸危險，因此在做化工企業的工業建筑設計時，防火、防爆是設計的主要問題。以上是我在化工企業工業建筑消防審查工作中碰到的一些問題，在此歸納整理與分析，希望可以給化工企業工業建筑設計提供有益的參考。

參考文獻

[1]楊洋.化工企業消防隱患及防火策略[J].化工管理，2023（15）：98-100.

[2]劉國雄.新型化工材料防火性能測試技術[J].中國科技信息，2023（08）：84-86.

[3]張萌.化工園區消防安全現狀與防火監管對策[J].化纖與紡織技術，2023，52（04）：109-111.

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[5]柯貝.淺談化工建筑防火防爆設計[J].現代物業（中旬刊），2019（05）：89.

[6]丁泓予，周超.化工建筑中鋼結構防腐及防火策略淺析[J].天津化工，2016，30（04）：60-62.

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[8]邢燕紅.淺談化工建筑防火防爆設計[J].內蒙古石油化工，2014，40（12）：77-79.