楊 典，薛慶偉，陸春霞

（惠生（南通）重工有限公司，江蘇 南通 226009）

0 引 言

空氣隔離間（AIRLOCK）常見于化工項目和海上石油平臺項目中，用于分隔危險區(qū)域與安全區(qū)域，最大限度地確保人員工作和居住的安全。浮式天然氣液化裝置（Floating Liquid Natural Gas Unit, FLNG）主甲板露天區(qū)域為液化天然氣工藝處理裝置集中安裝區(qū)域，在處理天然氣過程中可能會產(chǎn)生爆炸性氣體，應(yīng)劃分危險區(qū)域來進行相關(guān)設(shè)計。危險區(qū)域劃分是電氣設(shè)計的一項重要基礎(chǔ)性工作，涉及后續(xù)的防爆設(shè)備選型和保護裝置設(shè)置等工作。在根據(jù)相關(guān)規(guī)則、規(guī)范劃分好危險區(qū)域之后，可通過設(shè)置AIRLOCK和一些輔助措施來降低危險區(qū)域的等級。

1 概 述

本文根據(jù) Caribbean FLNG項目中有關(guān) AIRLOCK設(shè)計的經(jīng)驗，結(jié)合國際電工委員會（International Electron Technical Commission, IEC）和《國際散裝運輸液化氣體船舶構(gòu)造與設(shè)備規(guī)則》（IGC Code）的要求，對AIRLOCK的應(yīng)用及其內(nèi)部電氣設(shè)備的配置進行描述。

IGC Code適用于各種尺度從事散裝運輸溫度為37.8℃時蒸汽壓力超過0.28MPa（絕對壓力）的液化氣體和其他貨物的船舶[1]。

IEC60092-502的第4.1.4節(jié)“氣密界面造成的分隔（Separation by gastight boundaries）”給出了氣密界面分隔的2種情況，即：氣密界面分隔上無通道；氣密界面分隔上有通道[2]。

本文主要描述氣密界面分隔上有通道的情況，氣密界面分隔在FLNG上是指危險區(qū)域與安全區(qū)域之間有門的一道鋼圍蔽。常見的AIRLOCK僅是標準IEC60092-502中有通道氣密分隔中的一種方式。

1.1 IEC標準中的描述

IEC60092-502的第4.1.5.2節(jié)和第4.1.5.3節(jié)明確給出了AIRLOCK的描述和定義，即AIRLOCK是由危險區(qū)域的Zone1或Zone2通往某個封閉空間的通道[2]。

參照IEC60092-502第4.1.5節(jié)的要求，氣密界面分隔及其他輔助措施可將室內(nèi)區(qū)域的危險等級降一級，是否配置AIRLOCK有以下5種情況[2-3]。

1) 當(dāng)室外為危險區(qū)域Zone1時，通過一個氣密分割并保持室內(nèi)正壓通風(fēng)，可認為室內(nèi)區(qū)域為Zone 2（見圖1）；

2) 當(dāng)室外為危險區(qū)域Zone2時，通過一個氣密分割并保持室內(nèi)正壓通風(fēng)，可認為室內(nèi)區(qū)域為安全區(qū)域（見圖2）；

圖1 室外為Zone1且無AIRLOCK的情況

圖2 室外為Zone2且無AIRLOCK的情況

3) 當(dāng)室外為危險區(qū)域Zone1時，在設(shè)置AIRLOCK時，設(shè)置一個氣密界面分隔并保持AIRLOCK和室內(nèi)正壓通風(fēng)，可認為室內(nèi)區(qū)域為安全區(qū)域，AIRLOCK為危險區(qū)域Zone2（見圖3）；

4) 當(dāng)室外為危險區(qū)域Zone1時，在設(shè)置AIRLOCK時，設(shè)置一個氣密界面分隔并保持AIRLOCK和室內(nèi)機械通風(fēng)，可認為室內(nèi)區(qū)域為Zone2，AIRLOCK為危險區(qū)域Zone1（見圖4）；

圖3 室外為Zone1且有正壓AIRLOCK的情況

圖4 室外為Zone1且有AIRLOCK的情況

5) 當(dāng)室外為危險區(qū)域Zone2時，在設(shè)置AIRLOCK時，設(shè)置一個氣密界面分隔并保持AIRLOCK和室內(nèi)機械通風(fēng)，可認為室內(nèi)區(qū)域為安全區(qū)域，AIRLOCK危險區(qū)域為Zone 2（見圖5）。

從上述5種情況中可看出，AIRLOCK、正壓通風(fēng)和機械通風(fēng)是降低爆炸風(fēng)險的重要措施。

圖5 室外為Zone2且有AIRLOCK的情況

1.2 IGC Code中的描述

參考IGC Code (2014)的第3.6.1節(jié)“Access between hazardous area on the open weather deck and non-hazardous spaces shall be by means of an airlock”，AIRLOCK是位于危險區(qū)域（露天）與安全區(qū)域之間的通道[1]。

AIRLOCK是應(yīng)用于危險區(qū)域與安全區(qū)域之間的通道，從而避免危險氣體進入安全區(qū)域，最大限度地確保人身安全。從IGC Code的定義中可認定此處的危險區(qū)域并不包括Zone0，因為露天的危險區(qū)域不可能有Zone0存在。

2 AIRLOCK的配置要求

設(shè)置AIRLOCK和通風(fēng)都是降低爆炸風(fēng)險的方法，若AIRLOCK和通風(fēng)均失效，則意味著爆炸風(fēng)險大大增加，因此對兩者進行失效監(jiān)控尤為重要。IEC標準和IGC Code對兩者的失效監(jiān)控有不同的要求。

1) 當(dāng)危險區(qū)域為Zone1且設(shè)置AIRLOCK時，IEC標準和IGC Code的主要要求有所不同，具體見表1。

表1 危險區(qū)域為Zone1且設(shè)置AIRLOCK時IEC標準與IGC Code對比

2) 當(dāng)危險區(qū)域為Zone 2且設(shè)置AIRLOCK時，IEC標準和IGC Code的主要要求有所不同，具體見表2。

表2 危險區(qū)域為Zone2且設(shè)置AIRLOCK時IEC標準和IGC Code對比

IEC標準和IGC Code在防止AIRLOCK正壓失效方面的要求基本上是一致的，如對門的要求及報警等。IEC標準分別對危險區(qū)域為Zone1和Zone2的情況給出了詳細的要求，且當(dāng)AIRLOCK正壓失效之后，要求采取恢復(fù)壓力或斷電等措施確保安全；IGC Code對這些要求的描述不夠詳細。

3 IEC和IGC Code的推薦設(shè)計

當(dāng)工程項目遇到危險區(qū)域與安全區(qū)域分隔時，通過設(shè)置AIRLOCK和一些輔助措施來降低危險區(qū)域的等級。IEC標準和IGC Code對AIRLOCK的要求有所不同，應(yīng)根據(jù)工程項目需滿足的規(guī)范、法規(guī)的要求進行AIRLOCK設(shè)計。

3.1 IEC標準推薦設(shè)計

當(dāng)工程項目僅需滿足IEC的要求[2-3]時：

1) 一般情況下，室內(nèi)區(qū)域門的開口設(shè)計在Zone 2區(qū)域，因此可參照圖2或圖5所示的情況設(shè)計。

2) 大多數(shù)情況下，與危險區(qū)域相鄰的室內(nèi)區(qū)域面積較大，安裝的電氣設(shè)備數(shù)量較多，保持正壓通風(fēng)有難度，且需滿足配置正壓通風(fēng)時的要求，若室內(nèi)安裝的電氣設(shè)備為非防爆設(shè)備，則需在正壓失效情況下斷電，或?qū)⑹覂?nèi)電氣設(shè)備改為防爆型設(shè)備。這些要求在室內(nèi)面積大、電氣設(shè)備數(shù)量多的情況下是很難滿足的，因此按照圖2所示的情況設(shè)計難以實現(xiàn)；若按圖5所示的情況增加一個AIRLOCK，可降低室內(nèi)區(qū)域的通風(fēng)要求，室內(nèi)通風(fēng)只需機械通風(fēng)，室內(nèi)電氣設(shè)備可為非防爆型設(shè)備（無斷電要求），且只需滿足配置機械通風(fēng)時的報警要求，而AIRLOCK面積很小且電氣設(shè)備數(shù)量較少，配置防爆型電氣設(shè)備的要求容易滿足，因此推薦按圖5所示的情況設(shè)計，具體見圖6。

圖6 IEC標準推薦設(shè)計方法Zone2

應(yīng)盡量避免AIRLOCK布置在Zone 1所在區(qū)域，若無法避免，AIRLOCK內(nèi)部電氣設(shè)備配置推薦見圖7。

圖7 IEC標準推薦設(shè)計方法Zone1

3.2 IGC Code推薦設(shè)計

當(dāng)工程項目僅需滿足IGC Code的要求時，AIRLOCK的內(nèi)部電氣設(shè)備配置推薦[1]見圖8。

圖8 IGC Code推薦設(shè)計方法

3.3 IEC標準和IGC Code推薦設(shè)計

當(dāng)工程項目需同時滿足IEC標準和IGC Code的要求時，由于IEC標準的部分要求更高，建議按第3.1節(jié)的要求來設(shè)計，同時應(yīng)滿足IGC Code對報警的相關(guān)要求。

惠生（南通）重工有限公司建造的FLNG的技術(shù)規(guī)格書中明確指出要滿足IEC標準和IGC Code的要求，故應(yīng)根據(jù)IEC標準和IGC Code的要求進行AIRLOCK及其臨近區(qū)域的設(shè)計。FLNG主甲板大部分區(qū)域為Zone2，并在Zone2設(shè)置有至下層甲板的梯道。由于下層甲板室內(nèi)的空間面積非常大，且安裝有很多電氣、儀表設(shè)備（如分電箱、控制箱、傳感器等），為降低項目成本，根據(jù)IEC標準和IGC Code的要求，在梯道入口處設(shè)置一個 AIRLOCK，將下層甲板室內(nèi)的空間降低為安全區(qū)域，其通風(fēng)和設(shè)備防爆要求大大降低，設(shè)計的具體情況如下（部分地方高于標準要求）。

1) AIRLOCK的兩扇門均為自動關(guān)閉、氣密、不帶止門器、門間距大于1.5m并小于2.5m，同時有警告關(guān)閉的銘牌（不得同時打開兩扇門）。

2) 通風(fēng)的配置：AIRLOCK使用獨立風(fēng)機確保正壓，室內(nèi)空間為機械通風(fēng)。

3) 監(jiān)測和報警的配置：AIRLOCK和室內(nèi)區(qū)域均安裝壓差傳感器和就地報警器，并延伸至中控系統(tǒng)報警；AIRLOCK配置可燃氣體探頭，并延伸至中控系統(tǒng)報警；AIRLOCK兩扇門均配置限位開關(guān)，并在AIRLOCK兩側(cè)均安裝報警器。

4) 設(shè)備防爆等級：AIRLOCK電氣設(shè)備均為滿足Zone2的防爆設(shè)備要求，包括風(fēng)機、風(fēng)機按鈕、燈具、壓差傳感器和報警器等；室內(nèi)區(qū)域的設(shè)備無防爆要求。

4 結(jié) 語

若海洋工程項目涉及危險區(qū)域，當(dāng)與危險區(qū)域相鄰的室內(nèi)區(qū)域面積較大或室內(nèi)區(qū)域的電氣設(shè)備較多時，可考慮通過設(shè)置AIRLOCK、通風(fēng)等輔助措施來降低室內(nèi)區(qū)域的危險等級，從而降低項目成本。

關(guān)于AIRLOCK及其鄰近區(qū)域的設(shè)計，特別是在通風(fēng)、監(jiān)測報警和設(shè)備防爆等級方面，除了滿足船級社規(guī)范的要求以外，還應(yīng)滿足IEC 60092-502和IGC Code的要求。本文結(jié)合FLNG設(shè)計建造經(jīng)驗，提出AIRLOCK及其鄰近區(qū)域推薦設(shè)計方法，實際項目可參考需滿足的標準進行設(shè)計。