張蕓蕓　任誼　趙忠強(qiáng)

摘 要：陸地石油勘探和海上平臺(tái)石油勘探區(qū)域等場所有可能產(chǎn)生爆炸氣體，該區(qū)域?qū)儆诙惖囊粎^(qū)和二區(qū)，用于此處的機(jī)器和設(shè)備工作條件危險(xiǎn)，根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)條例，如果暴露在普通房間或大氣內(nèi)的儀器儀表油氣儲(chǔ)運(yùn)等設(shè)備需要采用特殊工藝處理方法和控制方法對此類設(shè)備內(nèi)部電器控制部分，動(dòng)力運(yùn)行系統(tǒng)，保護(hù)系統(tǒng)，制冷制熱散熱系統(tǒng)，機(jī)械火花或電火花等進(jìn)行防爆處理，而大部分此類設(shè)備無法做到完全防爆并且通過認(rèn)證機(jī)構(gòu)的認(rèn)可。而近些年推出的正壓防爆集裝箱則實(shí)現(xiàn)了在這樣的工作條件下此類設(shè)備的正常工作運(yùn)行。本文根據(jù)DNV2.7-2和GB 3836.17和ABS GUIDE等闡述了正壓防爆集裝箱的通風(fēng)設(shè)計(jì)方法和思路。

關(guān)鍵詞：正壓防爆集裝箱；通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算；DNV2.7-2；；ABS GUIDE

1引言

現(xiàn)代鉆井勘探現(xiàn)場對現(xiàn)場設(shè)備的防爆性能要求嚴(yán)格，對于可能出現(xiàn)火災(zāi)和爆炸的區(qū)域稱為危險(xiǎn)區(qū)，一般分為0類區(qū)，1類區(qū)，2類區(qū)三個(gè)區(qū)，以錄井區(qū)域?yàn)槔?，以井口為中心半?0米內(nèi)為一級防爆區(qū)（zone 1/l類區(qū)），30米到100米區(qū)域?yàn)槎壏辣瑓^(qū)（zone 2/2類區(qū)）。在一級防爆區(qū)內(nèi)的所有設(shè)備必須防爆，2類區(qū)也根據(jù)生產(chǎn)安全的實(shí)際情況和客戶要求，大多數(shù)設(shè)備也選擇防爆，但是市面上很多錄井設(shè)備無法達(dá)到相應(yīng)的防爆要求，而正壓防爆集裝箱的誕生解決了這一問題。

2正壓防爆集裝箱的原理

正壓防爆集裝箱的原理是通過集裝箱殼體達(dá)到防爆技術(shù)要求，從而裝置在集裝箱內(nèi)的所有的普通非防爆機(jī)械和電器設(shè)備達(dá)到了防爆的目的。正壓通風(fēng)系統(tǒng)是使集裝箱達(dá)到防爆技術(shù)要求的關(guān)鍵?？傠娫创蜷_時(shí)，首先系統(tǒng)自動(dòng)開啟防爆鼓風(fēng)系統(tǒng)，由防爆離心風(fēng)機(jī)抽取危險(xiǎn)區(qū)30米以外遠(yuǎn)距離的新鮮空氣進(jìn)入正壓箱，對正壓箱內(nèi)的空氣進(jìn)行吹掃并建立50pa以上的正壓，吹掃3周時(shí)間后，在控制條件滿足的情況下，自動(dòng)開啟總電源，然后可以開啟電源控制電源，開啟正壓房內(nèi)其他電器設(shè)備，在開啟過程中或箱內(nèi)設(shè)備運(yùn)行中，如果防爆控制系統(tǒng)監(jiān)測到箱內(nèi)出現(xiàn)危險(xiǎn)氣體或達(dá)不到相應(yīng)正壓等情況，報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警警示，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，箱內(nèi)控制條件仍不能得到滿足，或直接達(dá)到報(bào)警上限，箱內(nèi)非防爆控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉，從而達(dá)到防爆的目的。

如下內(nèi)容將重點(diǎn)闡述，正壓防爆集裝箱內(nèi)通過通風(fēng)建立正壓的設(shè)計(jì)思路和方法。此部分也是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

3正壓通風(fēng)的建立設(shè)計(jì)及計(jì)算

14尺正壓防爆集裝箱項(xiàng)目為例，箱體尺寸長X寬X高=4267mmX2438mmX2591mm，頂、側(cè)、端板厚度為4mm波紋板，設(shè)計(jì)溫度-40℃～50℃，用于2區(qū)或1區(qū)工作環(huán)境，室內(nèi)工作人員2名，換氣次數(shù)最少每小時(shí)5次，內(nèi)部正壓值≥50pa，為了達(dá)到相應(yīng)正壓值，在計(jì)算相應(yīng)換氣量時(shí)，需要考慮到箱內(nèi)的凈空間和室外連接風(fēng)管內(nèi)的空間以及門口處為了防止開門時(shí)室內(nèi)外空氣直接對流所設(shè)置氣鎖區(qū)的空間，綜合因素計(jì)算所需風(fēng)量大概是380CMH，選擇1套380V/300pa/580m3/h的防爆加壓離心風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)距離送風(fēng)，離心風(fēng)機(jī)需要時(shí)鍍鋅鋼板外殼，防爆電機(jī)，葉片經(jīng)過防爆處理，不會(huì)產(chǎn)生電火花，通過30到50米阻燃通風(fēng)軟管在安全區(qū)遠(yuǎn)距離給箱內(nèi)供風(fēng)，風(fēng)機(jī)需具有防爆機(jī)構(gòu)整機(jī)防爆認(rèn)證，由箱內(nèi)CPFG系統(tǒng)（正壓防爆與火器控制系統(tǒng)）供電并控制。

箱內(nèi)進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口分別安裝2套帶有防爆執(zhí)行器的A60防火閥，內(nèi)置70℃±3℃的熔斷器，當(dāng)室外進(jìn)風(fēng)空氣超過70℃時(shí)，熔斷器熔斷，防火閥自動(dòng)關(guān)閉。所有的防火閥都具有指示“開”和關(guān)的標(biāo)志，防火閥既可以通過CPFG系統(tǒng)供電并控制，也可以直接手動(dòng)開啟關(guān)閉，并且防火閥需要具有防爆機(jī)構(gòu)整機(jī)防爆認(rèn)證。出風(fēng)口處在防火閥前額外設(shè)置一套0到90度任意角度調(diào)節(jié)的手動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)手柄手動(dòng)對排風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)已達(dá)到控制室內(nèi)壓強(qiáng)的要求。

4 箱內(nèi)加熱及制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

若防爆箱作為工作間使用，為了保證箱內(nèi)人員適宜的工作環(huán)境，同樣以14尺箱正壓防爆集裝箱項(xiàng)目為例：

制冷：箱內(nèi)可配備一套BKF-35/220V-1P防爆單冷分體壁掛空調(diào)，制冷劑：R410a，箱內(nèi)噪音：36.8/40.8 dB， 室外噪音：50 dB。所選空調(diào)適用于爆炸性氣體環(huán)境2區(qū)或1區(qū)場所。在夏天用于將室內(nèi)環(huán)境溫度保持在18-24攝氏度左右，在環(huán)境溫度-7℃～43度80%的工況廣泛用于石油開采，煉油，等危險(xiǎn)環(huán)境及海洋石油平臺(tái)等場所。內(nèi)機(jī)壁掛在墻板上，外機(jī)放在室外凹陷處。內(nèi)機(jī)可選擇不防爆，外機(jī)需防爆并且具有防爆機(jī)構(gòu)整機(jī)防爆認(rèn)證。若空調(diào)還需要給機(jī)器降溫使用，則需要根據(jù)機(jī)器的散熱量選擇不同型號(hào)，類別的空調(diào)。

制熱：在進(jìn)風(fēng)口處增加一套風(fēng)管加熱器，安裝于室內(nèi)防火閥的后端，220V/4kw，用于在低溫環(huán)境下對新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱。此套風(fēng)管加熱器為非防爆產(chǎn)品，需要和風(fēng)機(jī)連鎖，當(dāng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)3分鐘后，加熱器再進(jìn)行啟動(dòng)。

注意：一般制冷和加熱系統(tǒng)不會(huì)同時(shí)運(yùn)行，它們都是由安全電源供電并經(jīng)CPFG系統(tǒng)監(jiān)控并且在緊急情況下此系統(tǒng)電源將被切斷。

5.送風(fēng)風(fēng)機(jī)的選擇

正壓防爆集裝箱的增壓風(fēng)機(jī)是離心式防爆風(fēng)機(jī)，由于在增壓系統(tǒng)啟動(dòng)的情況下，風(fēng)機(jī)是始終工作的，所以保護(hù)氣體就能源源不斷的將室內(nèi)原有氣體置換出去，從而保證了正壓箱內(nèi)的安全。在計(jì)算風(fēng)量是，初步考慮箱體沒有其他焊點(diǎn)間隙泄露風(fēng)量，人員進(jìn)出門和逃生窗選擇氣密性，若集裝箱焊接存在漏風(fēng)縫隙或人員進(jìn)出門門，逃生窗的氣密性不夠，箱內(nèi)設(shè)備布置復(fù)雜，易形成氣流死角，根據(jù)理論計(jì)算所得的風(fēng)量值達(dá)不到箱內(nèi)所需的相應(yīng)正壓值和換氣量，正壓防爆集裝箱為了監(jiān)測換氣量，在排氣口處安裝了流量傳感器，我們也可以通過檢測數(shù)據(jù)驗(yàn)證換氣結(jié)果。

6.結(jié)論

正壓防爆集裝箱作為近些年新出現(xiàn)的集裝箱產(chǎn)品，技術(shù)力量還需要累積，但是其在未來的集裝箱市場有著遠(yuǎn)大的前景并且因其作為高級服務(wù)箱，附加值很高。正壓防爆房間的設(shè)計(jì)作為一個(gè)系統(tǒng)工程，除了正壓通風(fēng)防爆外還有其他很多方面的環(huán)節(jié)需要處理，針對本文的正壓防爆集裝箱總結(jié)如下：

1.正壓防爆集裝箱通過達(dá)到箱體的防爆，使箱內(nèi)的機(jī)器或設(shè)備不再需要防爆，有利于危險(xiǎn)區(qū)如錄井儀器儀表的選型，不再局限于錄井設(shè)備必須選擇防爆類型，給了危險(xiǎn)區(qū)的儀器儀表廣闊的設(shè)計(jì)和應(yīng)用空間，節(jié)約了高精密儀器儀表的投入成本，而正壓防爆集裝箱作為相對于箱體外部的安全空間，也大大提高了在危險(xiǎn)區(qū)工作人員的安全性。

2.正壓防爆集裝箱通風(fēng)部分主要包括風(fēng)機(jī)送風(fēng)換風(fēng)和室內(nèi)空調(diào)、加熱器的制冷制熱系統(tǒng)。箱內(nèi)通過離心排風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)距離送風(fēng)最終達(dá)到室內(nèi)正壓目的。因?yàn)榭諝?、風(fēng)作為不穩(wěn)定因素，無法捕捉，計(jì)算時(shí)需要多方面考慮，建立正壓時(shí)和應(yīng)用是需通過防爆與火器控制系統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測，若出現(xiàn)異常，及時(shí)警報(bào)，若在規(guī)定設(shè)置時(shí)間內(nèi)無法排除異常，則整套系統(tǒng)通過壓防爆與火器控制系統(tǒng)斷閘。

參考文獻(xiàn)：

[1] STANDARD FOR CERTIFICATION DNV2.7-2 Offshore Service Modules MAY 2013

[2] GB 3836.17-2007/IEC 60079-13：19829 正壓房間或建筑物的結(jié)構(gòu)和使用（IEC 60079-13：1982，IDT）

[3] ABS GUIDE FOR PORTABLE ACCOMMODATION MODLES JANUARY 2013（UPDATED JULY 2016）

第一作者簡介：

張蕓蕓，1983-9-14，助理工程師，本科生，從事服務(wù)型集裝箱暖通設(shè)計(jì)工作。