石油化工装置抗爆、泄爆建筑探讨

李彦刚

中石化宁波工程有限公司土建室

摘要：从爆炸产生的部位不同，采取的应对爆炸的方法入手，分析如何应对爆炸的措施，从而减轻爆炸对建筑的危害；同时指导建筑设计思路。

关键词：工业建筑；爆炸危险；解决办法；具体措施

工业建筑的爆炸危险

有爆炸危险的厂房，一旦发生爆炸，不但会造成房倒人亡，设备摧毁，生产停顿，甚至引起相邻厂房或设施连锁爆炸、发生火灾。因此，从厂房设计起，就应考虑防爆抗爆措施。对于工业建筑而言，从爆炸部位上分析，爆炸分为建筑物内部爆炸和建筑物外部爆炸两大种类，应对建筑内部爆炸的方式一般采取泄爆的措施，例如，有爆炸危险的甲乙类厂房、仓库等；而应对外部爆炸的方式一般采取抗爆的措施，例如，化工装置中的中央控制室。

爆炸产生的原因

近年来，我国工业建筑发展迅猛，大量化工厂房及有爆炸危险厂房如雨后春笋般矗立而起，但这也产生的很多的爆炸事故，究其产生的原因，主要分为物理原因和化学原因，物理原因主要是压力过高产生的爆炸，这类事故主要是设备差生的；化学原因只要是有爆炸危险的物质与空气及氧化介质接触而形成爆炸条件，经过明火、火花或仅通过接触就能产生爆炸诱因，从而发生爆炸事故。这些易燃易爆物质有甲乙类的可燃气体及可燃蒸汽，如乙烯、乙炔、氢气、甲烷及液化石油气等，例如2015年8月12日天津滨海新区的集装箱码头发生爆炸事故，共造成165人死亡，8人失联，近800人受伤，经济损失无法估计的惨重后果；还有与空气混合形成易燃易爆的粉尘，如粮食粉尘、铝、镁、铜、铬等金属粉尘、煤粉、炭屑、树脂等，例如，2014年8月2日发生的江苏昆山开发区中荣金属制品有限公司汽车轮毂抛光车间的爆炸事故，事故共造成75人死亡，经济损失重大。

应对爆炸的具体措施

从厂房设计起，就应考虑防爆抗爆措施。首先，对于需要泄压的建筑而言，应该采取以下的措施：

一、应合理布置爆炸危险厂房

1．有爆炸危险的甲、乙厂房与周围建筑物、构筑物应保持一定的防火间距。如与民用建筑的防火间距不应小于25m，与重要公共建筑的防火间距不应小于50m，与明火或散发火花地点的防火间距不应小于30m。2．有爆炸危险的厂房平面布置最好采用矩形，与主导风向垂直或夹角不小于45o，以有效利用穿堂风，将爆炸性气体吹散。在山区，宜布置在迎风山坡一面且通风良好的地方。3．防爆厂房宜单独设置。如必须与非防爆厂房贴邻时，只能一面贴邻，并在两者之间用防火墙或防爆墙隔开。相邻两厂之间不应直接有门相通，以避免爆炸冲击波的影响。4．有爆炸危险的甲、乙类生产部位不得设在建筑物的地下室或半地下室内，以免发生事故影响上层，同时也不利于疏散和扑救。这些部位应设在单层厂房靠外墙或多层厂房的最上一层靠外墙处；如有可能，尽量设在敞开或半敞开式建筑物内，以利通风和防爆泄压，减少事故损失。5．有爆炸危险的设备尽量避开厂房的梁、柱等承重结构。有爆炸危险的高大设备应布置在厂房中间，矮小设备应靠外墙门窗布置，以免挡风。6．有爆炸危险的厂房内不应设置办公室、休息室。如必须贴邻本厂房设置时，应采用一、二级耐火等级建筑，并应采用耐火极限不低于3h的防火隔墙隔开和设置直通室外的安全出口。

二、应采用耐爆框架结构

有爆炸危险的厂房，如采用敞开或半敞开式建筑，再选用耐火性能好、抗爆能力强的框架结构，在发生爆炸时可以避免厂房遭受严重破坏。装配式钢筋混凝土框架结构。这种框架结构由于梁、柱与楼板等接点处的刚性较差，抗爆能力不如现浇式框架结构。钢框架结构虽然耐爆强度较高，但耐火极限低，能承受的极限温度仅400oC，超过该温度，便会在高温作用下变形倒塌。如果在钢构件外面加装耐火被覆层或喷刷钢结构防火涂料，可以提高耐火极限，但这样做并非十分可靠，只要部分开裂或剥落同样会失效，故应较少采用。

三、应设置泄压设施

防爆厂房的泄压主要靠轻质屋盖、轻质外墙和泄压门窗等来实现。这些泄压构件就建筑整体而言是人为设置的薄弱部位，当发生爆炸时，它们最先遭到破坏或开启，向外释放大量的气体和热量，使室内爆炸产生的压力迅速下降，从而达到主要承重结构不破坏，整座厂房不倒塌的目的。对泄压构件和泄压面积及其设置的要求其完成后的单位质量不能超过60Kg/m2，同时不能差生二次灾害。1．泄压轻质屋盖。根据需要可分为带铰链单层压型钢板、带铰链复合压型钢板、纤维增强水泥板、膨石轻型板及泡沫混凝土复合板屋盖。2．泄压轻质外墙分别有带铰链单层压型钢板、带铰链复合压型钢板、纤维增强水泥板、膨石轻型板及泡沫混凝土复合板外墙。3．泄压窗可以多种型式，如轴心偏上中悬泄压窗，抛物线型塑料板泄压窗等。窗户上通常安装厚度不超过3mm的安全玻璃。要求泄压窗能在爆炸力递增稍大于室外风压时，能自动向外开启泄压。4．散发较空气轻的可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房宜采用全部或局部轻质屋盖作为泄压设施。5．泄压面积的设置应避开人员集中的场所和主要交通道路，并宜靠近容易发生爆炸的部位。6．当采用活动板、窗户、门或其他铰链装置作为泄压设施时，必须注意防止打开的泄压孔由于在爆炸正压冲击波之后出现负压而关闭。7．爆炸泄压孔不能受到其他物体的阻碍，也不允许冰、雪妨碍泄压孔和泄压窗的开启，需要经常检查和维护。

四、其他应当考虑的防爆事项

1．散发较空气轻的可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房的顶棚应尽量平整无死角，且厂房上部空间要通风良好。2．散发可燃粉尘、纤维的乙类厂房内表面应平整、光滑，并易于清扫。3．散发较空气重的可燃蒸气的甲类厂房以及有粉尘、纤维爆炸危险的乙类厂房，应采用不发生火花的地面。如果采用绝缘材料作整体面层时，应采取防静电措施。4．散发较空气重的可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房以及有粉尘、纤维的乙类厂房，其地面下不宜设地沟。如必须设置时，其盖应严密，并应采用非燃烧材料紧密填实，与相邻厂房连通处应采用非燃烧材料密封。5．使用和生产甲、乙、丙类液体的厂房的管、沟不应和相邻厂的管、沟相通，该厂房的下水道应有隔油设施。

其次，对于需要抗爆的建筑应该采取以下的措施：

应装设隔爆设施在容易发生爆炸事故的场所，应设置隔爆设施，如防爆墙、防爆门和防爆窗等，为了局限爆炸事故波及的范围，减轻爆炸事故所造成的损失。具体要求如下：

1．有爆炸危险的甲、乙类生产厂房总控制室应独立设置；其分控制室可毗邻外墙设置，并应用防火墙与其他部分隔开。2．防爆墙必须具有抵御爆炸冲击波的作用，同时具有一定的耐火性能。防爆墙的构造设计，按照材料可分为防爆砖墙、防爆钢筋混凝土墙、防爆单层和双层钢板墙、防爆双层钢板中间填混凝墙等。防爆墙上不得设置通风孔，不宜开门窗洞口，必须开设时，应加装防爆门窗。3．防爆门的骨架一般采用角钢和槽钢拼装焊接，门板选用抗爆强度高的锅炉钢板或装甲钢板，故防爆门又称装甲门。门的铰链装配时，应衬有青铜套轴和垫圈，门扇四周边衬贴橡皮带软垫，以防止防爆门启闭时因摩擦撞击而产生火花。4．防爆窗的窗框应用角钢板制作，窗玻璃应选用抗爆强度高、爆炸时不易破碎的安全玻璃。如夹层内由两层或多层窗用平板玻璃，以聚乙烯醇缩丁醛塑料作衬片，在高温下加压粘合而成的安全玻璃，抗爆强度高，一旦被爆炸波击破能借中间塑料的粘合作用，不致使玻璃碎片抛出而引起伤害。

结语

随着社会经济的发展，人性化的设计越来越重要，而有爆炸危险的工业建筑对于人、社会以及经济而言都是很大的潜在危险，对于该类建筑而言，设计工作应该越来越慎小慎微，马虎不得，首先应该对建筑进行全方面的考虑，从大处着手，在细部严把关，避免盲区。而且对于建筑本身而言，无论是设计人员还是使用人员，更甚至管理人员，其安全隐患意识更应贯彻的自始至终。