袁 亮，嚴福紅，付 曜，周開翔

（中國輕工業(yè)武漢設(shè)計工程有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430060）

食品廠房的防爆設(shè)計

袁 亮，嚴福紅，付 曜，周開翔

（中國輕工業(yè)武漢設(shè)計工程有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430060）

食品生產(chǎn)中使用的原材料、生產(chǎn)輔助材料可能為易燃易爆的物質(zhì)，這些物質(zhì)易引起火災(zāi)爆炸的事故。為避免或減少這類事故的發(fā)生，降低事故發(fā)生后的危害，在設(shè)計食品廠房時應(yīng)考慮防爆泄爆措施，除遵照現(xiàn)行的國家規(guī)范、法規(guī)和有關(guān)規(guī)定外，同時也要采用合理的工藝和安全操作。本文從食品廠房防爆設(shè)計的特點、平面布局、抗爆措施、泄壓措施和安全措施等幾個方面進行歸納總結(jié)。

食品廠房；防爆設(shè)計；防爆泄爆

近年來，我國食品產(chǎn)業(yè)進入不斷創(chuàng)新和發(fā)展新階段，市場規(guī)模呈幾何級的速度增長，與此同時，我國食品廠房的建設(shè)也逐漸走向?qū)I(yè)化、標準化和規(guī)范化的發(fā)展軌道。過去的食品廠房沒有復(fù)雜的功能組合，也沒有較高的形象要求，且火災(zāi)危險性較低，多為丙類或丁、戊類，耐火等級不低于二級。隨著食品加工技術(shù)和規(guī)模的發(fā)展，專業(yè)化的綜合食品加工廠越來越多，因其工藝流程的需求，在某些工藝環(huán)節(jié)中可能涉及一些易燃易爆的物料，相應(yīng)區(qū)域的設(shè)計要求比普通廠房更為嚴格。如糧食生產(chǎn)的粉碎間、使用有機溶劑的植物浸提車間、粉劑食品的混合或干燥車間，輔助料的危險品存放庫及高度白酒生產(chǎn)車間等，其中一些房間甚至還有潔凈要求。這些車間如果處理不當(dāng)，很容易發(fā)生危險，引起爆炸。因此，食品廠房的設(shè)計除滿足生產(chǎn)工藝要求外，還應(yīng)考慮防爆問題，采取有效合理的抗爆與泄爆設(shè)計，防止爆炸和燃燒事故。若一旦發(fā)生爆炸事故，盡可能將生命財產(chǎn)的損失減小到最底程度。本文結(jié)合相關(guān)規(guī)范和實際工作經(jīng)驗，對易燃易爆的食品廠房進行探討，以供讀者參考。

1　爆炸的原因和性質(zhì)

按照產(chǎn)生的原因和性質(zhì)，爆炸可分為3類。第一類為物理爆炸，這是一種物理過程。在爆炸中，介質(zhì)只發(fā)生物態(tài)變化，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這類爆炸一般是由于容器內(nèi)氣體壓力升高超過容器所能承受的范圍，致使容器破壞所形成的。如鍋爐爆炸，高壓氣瓶及其他壓力容器、輪胎爆炸等。第二類為化學(xué)爆炸，物質(zhì)發(fā)生高速放熱化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致爆炸，主要化學(xué)反應(yīng)有兩類：一類是乙烯、環(huán)氧乙烷等分解性氣體或某些炸藥等的分解爆炸；另一類為可燃物與氧化劑急劇的氧化反應(yīng)，如炸藥爆炸、可燃氣或粉塵與空氣形成的混合物爆炸等。第三類為原子爆炸，即核爆炸。某些物質(zhì)的原子核發(fā)生裂變反應(yīng)，瞬間放出巨大能量而形成的爆炸。食品廠房主要防范的是化學(xué)爆炸，也是本文討論的重點。

2　食品廠房防爆設(shè)計的特點

食品廠房由于其功能的多樣性，一般采用輕鋼排架結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)形式，其火災(zāi)危險性多為丙類或丁、戊類，耐火等級不低于二級。其中儲存有爆炸危險物品的倉庫一般為甲類，每個防火分區(qū)面積不大于250 m2，每座倉庫的最大允許占地面積為250 m2。有爆炸危險區(qū)域的火災(zāi)危險性一般為甲類或乙類，而其所在的生產(chǎn)廠房一般為危險性較小的丙類、丁或戊類，設(shè)計時一般嚴格控制有爆炸危險區(qū)域，即火災(zāi)危險性較大的生產(chǎn)部分占本層或本防火分區(qū)建筑面積的比例小于5%[1]，略有差異時，設(shè)計中可采用適當(dāng)增大危險性較小區(qū)域建筑面積的做法，使整個廠房符合規(guī)定按危險性較小的部分確定，否則需要整體按高標準設(shè)防。

若整個廠房的火災(zāi)危險性整體按高標準設(shè)防，則各專業(yè)的設(shè)計都需有特殊要求，同時危險性較低區(qū)域的設(shè)計要求也要同時按高標準設(shè)計。如建筑專業(yè)的防火分區(qū)面積、疏散距離將會受嚴格限制，同時要有防爆、泄爆的措施；電氣專業(yè)防爆電器的選用及維護、線路敷設(shè)及控制方式、弱電通訊系統(tǒng)的防爆、可燃氣體的探測要求；通風(fēng)專業(yè)的防爆通風(fēng)、事故通風(fēng)設(shè)計，尤其是潔凈區(qū)內(nèi)其空調(diào)系統(tǒng)要用直流風(fēng)（不能回風(fēng)）、送、排風(fēng)設(shè)備的防爆等。如果按此標準設(shè)計廠房，將增加大量的投資和運行費用，且不符合實際現(xiàn)實，從科學(xué)的角度評價也是不合理的。因局部原因，大量區(qū)域（可能達90%的設(shè)施設(shè)備）提高標準，同時有些生產(chǎn)設(shè)備也難有防爆型的，不符合生產(chǎn)的實際情況，也不符合業(yè)主的經(jīng)濟利益。因此這類工程的設(shè)計，必須從方案構(gòu)思階段，尋求科學(xué)的或局部的防控手段。

當(dāng)有爆炸危險區(qū)域占本層或本防火分區(qū)建筑面積的比例不能控制到5%以內(nèi)時，需改變設(shè)計理念乃至生產(chǎn)的操作方式，建議將甲類或乙類區(qū)域集中，同時減少車間內(nèi)危險性較低區(qū)域的面積，設(shè)計為單層的全甲類或乙類的生產(chǎn)廠房。使在建工程既滿足生產(chǎn)安全和經(jīng)濟性需求，也符合規(guī)范標準規(guī)定的要求。

3　平面布局

3.1總平面布局

食品工廠中對于有爆炸危險的甲、乙類廠房或倉庫，如全甲類的提取車間、廠區(qū)內(nèi)的危險品庫，應(yīng)考慮整體泄爆獨立設(shè)置。還有一些有爆炸危險的廠房，如白酒陳釀庫、危險品罐區(qū)，可采用敞開或半敞開式建筑，通過良好的自然通風(fēng)，使可燃氣體、蒸氣、粉塵等快速稀釋擴散，不易形成爆炸混合物，有效地排除形成爆炸的條件。且生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部發(fā)生爆炸時，敞開或半敞開式建筑可很快釋放大量氣體和熱量，盡可能降低危害程度。

有爆炸危險的廠房應(yīng)盡可能集中布置并遠離廠區(qū)內(nèi)主要道路，與廠區(qū)內(nèi)外其他建筑物留有足夠的消防間距。根據(jù)項目所在地的全年主導(dǎo)風(fēng)向，此類有爆炸危險的廠房或倉庫宜布置在整個廠區(qū)全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，避免或減少對周圍其他設(shè)施的影響和污染[2]。

3.2單體平面布局

有爆炸危險的生產(chǎn)房間，在生產(chǎn)工藝允許的條件下，宜布置在單層廠房內(nèi)靠外墻部位。若布置在多層廠房中，應(yīng)盡量靠外墻或頂層布置，利用輕質(zhì)外墻或輕質(zhì)屋面泄爆。根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（以下簡稱《建規(guī)》）甲乙類廠房不能設(shè)在地下或半地下。

生產(chǎn)或儲存有不同性質(zhì)且相互接觸會引起化學(xué)反應(yīng)引起爆炸的物質(zhì)（如乙炔與氧氣）時，必須分開布置，并以防爆墻分隔。

有爆炸危險的生產(chǎn)房間布置在廠房局部時，應(yīng)采用防爆墻與其他房間分隔，可采取靠邊布置外墻開門或利用外廊或陽臺進行車間內(nèi)的工作聯(lián)系；若因生產(chǎn)工藝需求，須在內(nèi)部進行工作聯(lián)系時，不同防爆區(qū)間需采用防爆門；防爆區(qū)與非防爆區(qū)間需設(shè)置門斗作為防爆緩沖，《建規(guī)》第3.6.10條中要求，門斗的隔墻應(yīng)為耐火極限不應(yīng)低于2.00 h的防火隔墻，門應(yīng)采用甲級防火門并應(yīng)錯位設(shè)計。考慮到爆炸所產(chǎn)生的沖擊波危害及《石油化工控制室抗爆設(shè)計規(guī)范》《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》等規(guī)范相應(yīng)條文的要求，建議門斗亦采用防爆墻，同時考慮到消防疏散，門斗上的防火門朝疏散方向開啟。

辦公室、休息室等不應(yīng)設(shè)置在甲、乙類廠房內(nèi)，確需要貼鄰本廠房時，其耐火等級不應(yīng)低于二級，并應(yīng)采用耐火極限不低于3.00 h的防爆墻與廠房分隔，且應(yīng)設(shè)置獨立的安全出口。

4　防爆、泄爆措施

4.1防爆措施

食品廠房由于其平面功能的復(fù)雜性和多樣性，其主體結(jié)構(gòu)形式一般采用輕鋼排架結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)形式和非燃燒體的輕質(zhì)墻填充的圍護結(jié)構(gòu)。為降低爆炸事故波及范圍，減輕爆炸事故所造成的損失，圍護結(jié)構(gòu)盡量充當(dāng)泄壓段，框架結(jié)構(gòu)用做防爆段降低爆炸造成的危害，不致影響整個廠房的安全。在有爆炸危險的區(qū)域，應(yīng)相應(yīng)設(shè)置防爆墻、防爆門、防爆窗和抗爆吊頂?shù)取?/p>

防爆墻必須具有抵御爆炸沖擊波的作用，同時具有一定的耐火性能。防爆墻的構(gòu)造設(shè)計，按照材料可分為防爆磚墻、防爆鋼筋混凝土墻、防爆單層和雙層鋼板墻、防爆雙層鋼板中間填混凝墻等。防爆墻上不得設(shè)置通風(fēng)孔，不宜開門窗洞口，必須開設(shè)時，應(yīng)為防爆門窗。

4.2泄爆措施

有爆炸危險的甲、乙類區(qū)域應(yīng)設(shè)置相應(yīng)泄壓設(shè)施。食品防爆廠房的泄壓設(shè)施主要靠輕質(zhì)屋蓋、輕質(zhì)外墻和泄壓門窗等實現(xiàn)。這些泄壓構(gòu)件對于建筑物整體而言是人為設(shè)置的薄弱部位。當(dāng)發(fā)生爆炸時，它們最先遭到破壞或開啟，向外釋放大量的氣體和熱量，使室內(nèi)爆炸產(chǎn)生的壓力迅速下降，從而達到主要承重結(jié)構(gòu)不破壞、廠房不倒塌的目的。《建規(guī)》中對泄壓構(gòu)件的要求詳見3.6.3條，泄壓面積計算詳見3.6.4條，其中危險物質(zhì)為乙醇時，泄壓比C值不應(yīng)小于0.110 m2/m3；爆炸危險物質(zhì)為氨或K塵＜10 MPa·m/s的糧食粉塵時，泄壓比C值不應(yīng)小于0.030 m2/m3。

4.3防爆、泄爆構(gòu)造做法

2013年，國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了由中國建筑標準設(shè)計研究院編制的圖集《抗爆、泄爆門窗及屋蓋、墻體建筑構(gòu)造》（14J938），并于2014年9月1日正式實施。該圖集內(nèi)詳細介紹了抗爆、泄爆門窗，抗爆、泄爆墻，泄爆屋蓋，抗爆吊頂、樓地面及抗爆屋的構(gòu)造做法。圖集為廣大設(shè)計人員提供便利的同時，也提供了一定的設(shè)計依據(jù)。

相較于石油化工行業(yè)，一般食品廠房的爆炸危險性相對較低，在滿足符合泄爆面積要求的前提下，墻體的抗爆措施還可采用磚墻配筋的方式，具體做法可采用砌至結(jié)構(gòu)梁板底的240非黏土實心磚（強度≥MU10）砌筑，墻體兩側(cè)配Φ6 @200（雙向）鋼筋，并設(shè)Φ6拉結(jié)筋@600梅花狀布置與墻體固定，抹30厚1∶2.5水泥砂漿。

5　其他安全措施

食品廠房中設(shè)計除遵照現(xiàn)行的國家規(guī)范、法規(guī)及有關(guān)規(guī)定外，同時也要采用合理的工藝和安全操作。需通過技術(shù)和管理手段消除或減少易燃物質(zhì)的產(chǎn)生及積聚，防止爆炸事故的發(fā)生。

（1）有可能會引起爆炸的設(shè)備需采取防爆措施，如糧食粉碎機、斗提輸送機、噴霧干燥塔等，根據(jù)實際情況整機或可能引起爆炸的部件應(yīng)自帶泄爆口，選用防爆電機電氣，設(shè)備靜電接地，設(shè)備內(nèi)采用惰性氣體保護，采用合理的除塵方式等。

（2）輸送易燃易爆介質(zhì)的管道不應(yīng)穿越無關(guān)區(qū)域。同時應(yīng)注意管道的靜電防護，并應(yīng)按管道的材質(zhì)、輸送介質(zhì)及連接方式，設(shè)置合適、符合靜電防護規(guī)定要求的靜電跨接線及接地設(shè)施。

（3）散發(fā)較空氣輕的可燃氣體（如天然氣）、可燃蒸汽的房間，為避免生產(chǎn)過程中可燃氣體的積聚，廠房頂棚應(yīng)盡量平整、避免死角，房間上部空間應(yīng)通風(fēng)良好。散發(fā)較空氣重的可燃氣體、可燃蒸汽的房間，應(yīng)采用不發(fā)火地面，且廠房或房間內(nèi)表面應(yīng)平整、光滑、易于清掃。采用絕緣材料作整體面層時，應(yīng)采取防靜電措施。廠房內(nèi)不宜設(shè)置地溝，必須設(shè)置時，也只能設(shè)置淺弧溝，下水道設(shè)置水封。

（4）在防爆區(qū)域的安全措施中，必須考慮設(shè)置爆炸危險氣體或粉塵的濃度探頭，及時發(fā)現(xiàn)事故隱患，同時廠房內(nèi)的防爆通風(fēng)聯(lián)鎖啟動能將爆炸性氣體或粉塵迅速驅(qū)散。

6　結(jié)語

食品廠房中的爆炸危險是在瞬間發(fā)生的，人在爆炸的瞬間來不及采取任何措施，因此食品廠房的安全防爆措施應(yīng)貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針。從食品工程建設(shè)的設(shè)計策劃階段，結(jié)合物料特性、生產(chǎn)工藝、操作方式、設(shè)備特點及防爆、泄爆構(gòu)造做法，有針對性地進行食品廠房和設(shè)施的防爆設(shè)計，才能有效地從硬件配置上避免安全設(shè)防的先天缺陷，從而真正地做到預(yù)防為主，確實保證工廠的安全生產(chǎn)。

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB 50073-2013潔凈廠房設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2013.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB 50187-2012 工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2012.

Explosion Proof Design of Food Factory

Yuan Liang, Yan Fuhong, Fu Yao, Zhou Kaixiang
(China Light Industry Wuhan Design Engineering Co., Ltd., Wuhan 430060, China)

Raw materials and auxiliary materials used in the food production may be flammable and explosive substances, they may cause fire explosion accident. In order to avoid or reduce the accident rate, minimize its damage, the factory explosion-proof explosion and relief measures should be designed. In specific design, not only complying with the current specifications, regulations and relevant provisions of the state, but also using reasonable technology and safety operation. The characteristics of food factory explosion-proof design, plane layout, the anti-explosion measures and relief measures, safety measures and other several aspects are discussed in this paper.

Food factory; Explosion proof design; Explosion prevention and relief

TU277.1

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.18.010

袁 亮（1983-），男，漢，碩士研究生，工程師；主要研究方向為食品、生物工程等工藝設(shè)計。

周開翔（1963-），男，漢，教授級高級工程師，首屆輕工行業(yè)工程勘察設(shè)計大師，新版《乳制品廠設(shè)計規(guī)范》主編人。