宋國軍 劉 偉 陳 濱

中國天辰工程有限公司

某封閉式高層氣化廠房事故通風量的計算一例

宋國軍 劉 偉 陳 濱

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本文結(jié)合某項目封閉式高層氣化廠房通風方案，在滿足規(guī)范相應要求的基礎上，介紹了事故通風換氣次數(shù)的選取和風量的空間分配，為其他類似項目的設計提供了一定的參考。

封閉式高層；氣化廠房事故；通風換氣次數(shù)

1 引言

對可能突然放散大量有毒氣體、有爆炸危險氣體或粉塵的場所，應根據(jù)工藝設計的要求設置事故通風系統(tǒng)[1][2]。事故通風量宜根據(jù)工藝設計條件通過計算確定，且換氣次數(shù)不應小于12次/h[1][2]。同時，規(guī)范《工業(yè)建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范GB50019-2015》[1]6.3.9條規(guī)定了全面排風量的分配原則。

本文將以某項目封閉式高層氣化廠房的通風方案為例對上述內(nèi)容（換氣次數(shù)的合理選取、事故通風量的計算、空間分配）來加以論述。

2 項目概況

該項目封閉式高層氣化廠房位于內(nèi)蒙古包頭，廠房主體為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，四周采用巖棉壓型鋼板圍護，建筑高度64.5m，共分10層，占地面積5456m2，建筑面積25623m2。工藝采用水煤漿加壓氣化技術進行生產(chǎn)，生產(chǎn)的粗合成氣中含有易燃易爆氣體，主要成份為CO、H2以及少量的H2S等甲類火災危險氣體。根據(jù)工藝專業(yè)要求，該廠房需要設置事故通風，以確保廠房的正常安全生產(chǎn)操作環(huán)境和工藝發(fā)生緊急情況時，有害氣體的及時排除。

3 通風量計算公式

規(guī)范《化工采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范HG/T 20698-2009》[2]附錄B給出了危險場所通風量的計算公式。但是大多數(shù)情況下，有害氣體的釋放具有不確定性。因此，有害氣體全面通風量通常是按換氣次數(shù)確定的，其排風量計算公式[3]如下：

式中 G——全面通風量，m3/h；

n——換氣次數(shù)，次/h；

Vf——通風房間體積，m3

F——通風房間面積，m2

h——通風房間凈高，m

對于多種氣體同時存在的情況下，規(guī)范《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準GBZ 1-2002》[4]第5.1.5條作出了如下規(guī)定：“當數(shù)種溶劑（苯及其同系物或醇類或醋酸酷類）蒸汽，或數(shù)種刺激性氣體（三氧化硫及二氧化硫或氟化氫及其鹽類等）同時放散于空氣中時，全面通風換氣量應按各種氣體分別稀釋至規(guī)定的接觸限值所需要的空氣量的總和計算。除上述有害物質(zhì)的氣體及蒸汽外，其他有害物質(zhì)同時放散于空氣中時，通風量應僅按需要空氣量最大的有害物質(zhì)計算?！?/p>

4 換氣次數(shù)的確定

規(guī)范[2]附錄C、F列出了部分有害氣體在正常生產(chǎn)情況下車間的換氣次數(shù)相對密度等參數(shù)，與本項目相關的摘錄于表1。

表1 化學物質(zhì)車間所需要的換氣次數(shù)

從表1可以看出，氣化廠房可按照15次/h來計算全面通風量。如果考慮規(guī)范[1]6.3.9條全面排風量的分配原則，僅考慮15次/h換氣次數(shù)并不全面：首先，事故狀態(tài)下有害氣體混合密度并不確定；其次，廠房上部和下部區(qū)域的排風量與有害氣體相對密度相關?；谝陨蟽牲c，可以假設每一種有害氣體在廠房內(nèi)單獨釋放，然后確定每種氣體在廠房上部和下部區(qū)域所需的排風量和換氣次數(shù)（見表2），即將密度大于空氣的有害氣體按照上排風量的2/3，下排風量的1/3，密度小于空氣的有害氣體全部采用上部排風，進而得到新結(jié)論：上部區(qū)域按照H2考慮6次/h；下部區(qū)域按照CO考慮10次/h，廠房總的換氣次數(shù)達到16次/h。

表2 有害氣體換氣次數(shù)分區(qū)計算（次/h）

通過以上分析，該廠房的全面通風換氣次數(shù)為16次/h。滿足對于事故通風，其換氣次數(shù)不應小于12次/h的要求，因此，事故通風的換氣次數(shù)選取16次/h。

5 通風量分區(qū)計算

吸風口的布置直接涉及到有害氣體能否有效排出，特別是排除H2與空氣混合物時，規(guī)范[1]6.3.10條對建筑物全面排風系統(tǒng)吸風口的布置做出了明確規(guī)定：⑴吸風口上緣至頂棚平面或屋頂?shù)木嚯x不應大于0.1m；⑵因建筑構(gòu)造形成的有爆炸危險氣體排出的死角處應設置導流設施。

在實際設計中，結(jié)構(gòu)最小的次梁也在0.2m以上，而且大大小小的主梁與次梁構(gòu)成大量“#”字梁格，內(nèi)部極易造成有害氣體特別是H2的積聚。為了及時有效的排除“#”字梁格內(nèi)可能積聚的有害氣體，需要將吸風口引入“#”字梁格，并通過風管排出室外。在綜合考慮建筑構(gòu)造和排風需求等因素，將排風分區(qū)按如下思路分為三個分區(qū)（見圖1），這樣既滿足規(guī)范要求，又不影響建筑構(gòu)造（層高）的要求。

假設在房間上部設分界隔斷，其標高與最高主梁底標齊平，這樣將上部區(qū)域排風量人為分成兩部分。隔斷上方為大大小小的主梁和次梁構(gòu)成的“#”字梁格，這部分的排風量通過風管連接來滿足規(guī)范要求，其排風量表示為Gsh1?？紤]到H2的危險性，應適當加大排風量，其換氣次數(shù)采用事故通風的12次/h；余下的上部區(qū)域排風量直接通過墻上部安裝的邊墻風機排出室外（不必考慮利用風管排除），其排風量表示為Gsh2，Gsh2=Gsh-Gsh1。這樣可以有效降低排風管斷面高度對建筑構(gòu)造的影響。務，這里取隔斷上部空間換氣次數(shù)n1=12次/h，隔斷上部空間凈高為h1=1.0m，計算結(jié)果見表3。

通過上面計算可以看出，對于上部采用風管排風系統(tǒng)，三個分區(qū)設置的做法相對于上下兩個分區(qū)的做法可以有效降低風管的排風量，進而減少風管斷面尺寸、減少對建筑構(gòu)造（層高）的影響。

6 結(jié)束語

表3 風量計算表

以本項目廠房某層為例加以說明?？紤]到主要為排除H2服

本文以某項目封閉式高層氣化廠房通風方案為例，對多種有害氣體同時存在的工況下，事故通風換氣次數(shù)的選取以及風量的空間分配進行了論述，希望對類似項目的設計提供一定的參考。

這里需要指出的是，該項目于2010年竣工，當時規(guī)范［1］采用的是2003版本，但是鑒于本文涉及的相關條款與2015版基本一致，所以文中以現(xiàn)行的2015版加以引用。

[1]GB—50019-2015,工業(yè)建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范.

[2]HG/T 20698-2009，化工采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范［S］.

[3]孫一堅（主編）.簡明通風設計手冊［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

[4]GBZ 1-2002，工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準［S］.