閆肅 劉蕓 初廣宇 熊媛媛 李建英

（航天工程咨詢（北京）有限公司，北京 100080）

0 引言

數(shù)控旋壓設備使用的液化丙烷氣和液氧屬于危險化學品，為保證設備運行過程安全，對數(shù)控旋壓系統(tǒng)加工廠房、液化丙烷氣化站和液氧站進行預防火災、爆炸方面的安全設施設計十分必要。

1 旋壓設備加工廠房和配套液化丙烷氣化站、液氧站布局情況

本文所述該項目旋壓設備使用的丙烷由液化丙烷氣化站供應，氧氣由室外液氧站提供。旋壓設備廠房為丁類廠房，液化丙烷瓶組氣化站為甲類建筑物。旋壓設備加熱系統(tǒng)由加熱噴槍和氣站組成，熱加工過程可能會產(chǎn)生明火。原輔料使用情況如表1 所述。

表1 原輔料使用情況

2 旋壓設備加工廠房防火災、爆炸設計

2.1 探測、報警器和視頻監(jiān)控設計

建設單位應將旋壓設備放置在單獨的旋壓設備加工廠房內(nèi)，在旋壓設備加工廠房引入丙烷、氧氣的管路接口、閥門處分別設置丙烷可燃氣體探測聲光報警器和氧氣濃度探測聲光報警器。

1）丙烷可燃氣體探測器應設置于釋放源下方0.3 m ～0.6 m（報警值設置為10%×LEL%=2%×10%=0.2%），丙烷探測距其所覆蓋范圍內(nèi)的任意釋放源的水平距離不宜大于5 m，聲光報警器應安裝在高于現(xiàn)場區(qū)域地面或樓地板2.2 m，且易于工作人員發(fā)覺的地點。

2）建設單位應在接近釋放點位置設置氧氣濃度探測器，環(huán)境過氧報警設定值宜為23.5 % vol，環(huán)境欠氧報警設定值宜為19.5 % vol，氧氣濃度探測裝置安裝高度應距地面1.5 m ～2.0 m，主要應根據(jù)操作人員、維護人員的身高范圍確定，同時探測器距釋放源的水平距離不應超過1 m。聲光報警器應安裝在高于現(xiàn)場區(qū)域地面或樓地板2.2 m，且易于工作人員發(fā)覺的地點[1]。

另外，建設單位應在設備的氣源供應管路設置自動切斷閥和手動切斷閥，確保在丙烷、氧氣泄漏后管路可立即自動切斷閥門，如自動閥門失效，也可手動切斷閥門。同時，在旋壓設備加工廠房內(nèi)設置安全生產(chǎn)監(jiān)控攝像裝置，實時監(jiān)控現(xiàn)場情況，該視頻監(jiān)控應可查90 天內(nèi)的監(jiān)控記錄，并應異地存儲。

2.2 防雷、接地設計

對于旋壓設備加工廠房，需要按二類防雷建筑物進行防雷設計，建設單位應在屋頂女兒墻上設置φ12圓鋼做接閃帶，并在屋面上用25 mm×4 mm 鍍鋅扁鋼做成不大于10 m×10 m 或12 m×8 m 的暗裝接閃網(wǎng)，同時突出屋面的所有風管、透氣管、金屬裝置等均應與接閃帶可靠焊接；應利用鋼筋混凝土柱內(nèi)兩根通長焊接的主筋做防雷引下線，其間距不大于18 m；應利用基礎內(nèi)鋼筋并將所有基礎鋼筋進行電氣連接做自然接地體，在建筑物四周環(huán)形敷設40 mm×4 mm扁銅作為人工接地極，并將兩種接地體多處等電位聯(lián)結(jié)，做共用接地裝置；廠房防感應雷接地、弱電接地及各種工作接地、保護接地等均應采用共用接地裝置[2]。

2.3 通風設計

建設單位應在旋壓設備加工廠房設置防爆事故排風機，確保需要時可達12 次/h 的全室換氣，且通風風管均應采用鍍鋅鋼板制作[3]。

事故通風機應分別與氧氣濃度探測報警、丙烷可燃氣體報警器連鎖，并在室內(nèi)、外方便操作處設有電氣開關(guān)，當探測報警裝置啟動后，管路應可立即自動切斷閥門（確保閥門有效），并開啟事故排風機。事故通風系統(tǒng)的電動閥門均應為防爆型，排出燃燒、危險氣體的排風系統(tǒng)應設置有導除靜電的接地裝置。

2.4 爆炸危險區(qū)域劃分

根據(jù)相關(guān)標準，旋壓設備加工廠房生產(chǎn)裝置區(qū)的爆炸危險區(qū)域劃分為2 區(qū)，區(qū)域內(nèi)電氣危險等級屬Ⅱ類，建設單位應根據(jù)爆炸性氣體環(huán)境電氣設備防爆等級選擇ExdIIBT4 隔爆型的電氣設備[4-5]。

2.5 消防

1）旋壓設備加工廠房為單層丁類廠房，為一個防火分區(qū)，疏散距離不限，建設單位應在廠房設兩個直通室外的疏散口。同時，采用采光排煙天窗自然排煙，可開啟面積不應小于地面面積的2%。

2）旋壓設備加工廠房室外消火栓用水應由室外生產(chǎn)生活消防合用管網(wǎng)提供。同時，環(huán)狀室外消火栓加壓管網(wǎng)上應設有室外地下式消火栓，室外消火栓的布置間距應不大于120 m，其保護半徑不大于150 m，且建筑消防撲救面一側(cè)的室外消火栓數(shù)量應不少于2 個。另外，室內(nèi)應設有消火栓泵三臺（兩用一備），消火栓泵總流量應大于50 L/s，揚程大于60 m。

3）建設單位應在旋壓設備加工廠房內(nèi)設置一座消防控制室，負責對建筑物內(nèi)的消防系統(tǒng)進行監(jiān)測和控制。在室內(nèi)消火栓泵出水干管上設置的壓力開關(guān)信號，應能直接啟動消火栓泵，同時消火栓水泵應能手動啟停和自動啟動。消火栓箱內(nèi)應設有消火栓按鈕，作為發(fā)出報警信號的開關(guān)。消防控制柜或控制盤應能顯示消防水池、高位消防水箱的高水位、低水位報警信號以及正常水位。消防信號應同時上傳至廠區(qū)消防控制中心內(nèi)。

4）建設單位應在旋壓加工廠房主廠房設紅外對射式感煙探測器，當發(fā)生火災時，火災自動報警系統(tǒng)應可聯(lián)動切斷非消防電源、自動控制點亮應急照明燈，自動解除出入口控制系統(tǒng)控制的疏散通道的門，并將門打開。

5）建設單位應在旋壓設備加工廠房設置消防電源監(jiān)控系統(tǒng)，在消防雙電源配電箱內(nèi)設置電源監(jiān)控模塊，并將消防電源監(jiān)控信號引至附近建筑物的消防電源監(jiān)控主機內(nèi)。

3 液化丙烷瓶組氣化站設計

3.1 建筑和消防

該項目液化丙烷瓶組氣化站為工業(yè)廠房，火災危險性分類為甲類，建筑耐火等級為二級。建筑為單層，面積60 m2，內(nèi)部高度為2.4 m，建筑主體外形尺寸東西長11.9 m，南北寬4.9 m。液化丙烷瓶組氣化站的氣瓶儲量為1.68 m3。對于新建液化丙烷瓶組氣化站，需要按一類防雷建筑物進行防雷設計。建設單位應對液化丙烷瓶組氣化站做輕質(zhì)泄壓屋面，泄壓面積50.2 m2。同時，將液化丙烷瓶組氣化站共設一個防火分區(qū)，在每個房間設1 個直通室外的安全出口。

建設單位應在瓶組間與氣化間之間設防火墻，耐火極限不低于3 h，防火墻高出屋面0.5 m，所有防火墻、隔墻均應砌至板（梁）底，并堵嚴塞緊，且采用不發(fā)火導靜電地面。

液化丙烷瓶組氣化站外消火栓用水應由室外生產(chǎn)生活消防合用環(huán)狀管網(wǎng)提供。液化丙烷瓶組氣化站的氣瓶組間和氣化間滅火器箱內(nèi)應分別放置ABC8 手提式磷酸銨鹽手提式滅火器2 具，其放置位置應滿足最大保護距離9 m 的要求[6]。

3.2 爆炸危險區(qū)域劃分

新建液化丙烷瓶組氣化站存儲丙烷的爆炸危險區(qū)域，按照規(guī)范通風良好的瓶組間、氣化間以釋放源為中心，半徑為15 m，地面以上高度7.5 m 和半徑為7.5 m，頂部與釋放源距離為7.5 m 的范圍劃分為2 區(qū)[4]。在2 區(qū)范圍內(nèi)，地面以下的溝、坑等低洼處劃分為1 區(qū)。2 區(qū)內(nèi)電氣危險等級屬Ⅱ類，建設單位應選擇ExdIIBT4 隔爆型的電氣設備，室內(nèi)照明燈具、開關(guān)及其他電氣設備應采用防爆型[5]。3.3 探測、報警器和視頻監(jiān)控設計

建設單位應在新增液化丙烷瓶組氣化站的氣瓶組間和氣化間，丙烷管路接口、閥門區(qū)域就近設置丙烷可燃氣體濃度探測器，供應管路引入和引出口均應設置自動切斷閥和手動切斷閥，在丙烷管路泄漏時，應可立即異常報警并自動切斷閥門，同時設置手動閥門），如自動閥門失效，可手動切斷閥門。

設置的丙烷探測器應分別安裝在氣瓶組間和氣化間的釋放源下方0.3 m ～0.6 m（報警值設置為10%×LEL%=2%×10%=0.2%），丙烷探測距其所覆蓋范圍內(nèi)的任意釋放源的水平距離不宜大于5 m，氣瓶組間應設置2 套探測聲光報警裝置，聲光報警器應設置在氣瓶組間、氣化間門內(nèi)外和旋壓加工廠房的值班室，并有泄漏報警遠傳系統(tǒng)。聲光報警器應安裝在高于現(xiàn)場區(qū)域地面或樓地板2.2 m，且易于工作人員發(fā)覺的地點[1]。

3.4 防雷、接地設計

建設單位應在建筑物的兩端設置2 座避雷塔，作為防直擊雷的裝置；應在屋頂女兒墻上設置φ12 圓鋼做接閃帶，作為防感應雷的防雷措施；應利用鋼筋混凝土柱內(nèi)兩根通長焊接的主筋做防雷引下線，其間距不大于18 m；應利用基礎內(nèi)鋼筋并將所有基礎鋼筋進行電氣連接做自然接地體，在建筑物四周環(huán)形敷設40 mm×4 mm 扁銅做人工接地極，并將兩種接地體多處等電位聯(lián)結(jié)，做共用接地裝置[2]。

液化丙烷瓶組氣化站防感應雷接地、弱電接地及各種工作接地、保護接地等均應采用共用接地裝置。建筑物內(nèi)均應設總等電位聯(lián)接，建設單位應將建筑物內(nèi)各金屬構(gòu)件、吊車導軌接地、配電裝置金屬外殼、進入建筑物的各種電纜金屬外皮及鋼管等聯(lián)為一體，接地的保護接地型式應采用TN-S 系統(tǒng)（低壓配電系統(tǒng)），采用聯(lián)合接地裝置，其接地電阻應小于1.0 Ω，并在防雷區(qū)交界面處設置電涌保護器，電源插座安裝漏電保護器[7]。另外，建設單位應在液化丙烷瓶組氣化站入口設置一個人體導消靜電裝置。

3.5 管路設計

建設單位應在液化丙烷瓶組氣化器設置彈簧式封閉式安全閥，并在安全閥設置放散管，放散管管口應高出屋面2.0 m 以上。丙烷氣管道與管道之間宜采用焊接連接，管道、設備、閥門可采用法蘭或螺紋連接。當每對法蘭或螺紋接頭間電阻值大于0.03 Ω 時，須采用金屬導體跨接[4]。同時，建設單位應在管道起端和終端及管道進入建筑的入口處設置接地極。

3.6 通風設計

建設單位應在液化丙烷瓶組氣化供氣時設置自動切換裝置。同時，在兩個房間各設置一套獨立的通風系統(tǒng)，風口底部應距地面0.3 m，可自補風，正常工作時通風量應為6 次/h 全室換氣，事故時通風量應為12 次/h 全室換氣，通風設備應為防爆雙速軸流風機，并設置探測聲光報警器、管路切斷閥和防爆事故排風系統(tǒng)聯(lián)鎖。

同時，事故通風系統(tǒng)應與危險物質(zhì)探測器聯(lián)鎖啟動，事故通風機在室內(nèi)機靠近外門的外墻上應分別設有電氣開關(guān)，且事故通風系統(tǒng)的電動閥門均應為防爆型，排出燃燒、危險氣體的排風系統(tǒng)應設置有導除靜電的接地裝置。

4 液氧站防火災、爆炸設計

4.1 爆炸危險區(qū)域劃分

新建液氧站的液氧系統(tǒng)設施為21 區(qū)火災危險區(qū)，建設單位對于計量器具及儀表，應選擇匹配防火防爆的類型，對于電氣設備防爆等級，應選擇ExdIIBT4[5,8]。同時，建設單位應針對液氧站照明設置法蘭式防爆LED 彎燈及防爆單極照明開關(guān)。

4.2 管路設計

建設單位應確保氧氣放散時，在放散口附近嚴禁煙火，且液氧排放管均應引至室外安全處，放散管口距地面應不低于4.5 m[5]。管道分段閥門之間應設置有放散閥，地上敷設管道兩閥門之間應設置有管道安全閥，管道安全閥與管道之間應設置有閥門。

建設單位應在液氧站設置必要的流量、壓力監(jiān)測、自動控制系統(tǒng)、安全聯(lián)鎖、快速切斷保護系統(tǒng)；同時在液氧加壓前管道安裝切斷閥、安全閥、排液閥，加壓后設止回閥。在放散氧氣以及排放液氧、液空時，建設單位必須通知周圍人員嚴禁動火，并設專人監(jiān)護。同時，應嚴禁氧氣及液氧儲罐、氧氣管道和閥門、與氧氣接觸的儀表、工機具、檢修氧氣設備人員的防護用品等被油脂污染；嚴禁在液氧排放口附近放置易燃易爆物質(zhì)及一切雜物。

另外，建設單位應定期對供氧、丙烷管路易泄漏的部位進行查漏，對壓力表、安全閥等儀表和聯(lián)鎖保護裝置定期檢查、校對。

4.3 防雷、接地設計

對于液氧站的儲罐和工藝裝置，其壁厚不小于4 mm 時，可不裝設接閃器，但必須接地。接地點不應少于兩處，其間距不應大于30 m，沖擊接地電阻不應大于30 Ω[2]。

建設單位應在氧氣（液氧）設備、管道、閥門上的法蘭連接和螺紋連接處，采用金屬導線跨接，且跨接電阻應小于0.03 Ω；應在積聚液氧的設備、氧氣管道設導除靜電的接地裝置，且接地電阻應不大于10 Ω。

4.4 安全監(jiān)控和消防

建設單位應在液氧罐儲存區(qū)域四周設置防護圍欄，并在圍欄顯著位置張貼危險化學品安全技術(shù)說明書，在液氧儲罐設置色標。同時，應在圍欄區(qū)域內(nèi)設置安全生產(chǎn)監(jiān)控攝像裝置，實時監(jiān)控現(xiàn)場情況，該視頻監(jiān)控應可查90 天內(nèi)的監(jiān)控記錄。

環(huán)狀室外消火栓加壓管網(wǎng)上應設有室外地下式消火栓，室外消火栓的布置間距應不大于120 m，其保護半徑應不大于150 m，且建筑消防撲救面一側(cè)的室外消火栓數(shù)量應不少于2 個。液氧罐附近應分別設專用的室外地下室消火栓，并設置冷卻儲罐用的消火栓水龍帶和水槍，作為兩個儲罐的移動式冷卻水槍。

對于液氧罐，建設單位應按嚴重危險級B、C 類火災設置型號為MPT60 的推車式泡沫滅火系統(tǒng)，最大保護距離為18 m，同時確保滅火器設置處設有明顯標志[6]。

5 安全管理和應急救援

1）建設單位應健全本單位的安全管理規(guī)章制度和崗位安全責任制度，對從業(yè)人員進行安全教育、崗位技術(shù)培訓等。從業(yè)人員應當接受教育和培訓，考核合格后上崗作業(yè)。同時，建立操作規(guī)程和日常作業(yè)相關(guān)的記錄檔案，做到隨時可查，并保存不少于1 年。

2）建設單位應確保危險化學品儲存在專用倉庫內(nèi)，并由專人負責。同時，根據(jù)危險化學品倉庫設計要求，嚴格控制危險化學品的儲存品種、數(shù)量，并建立危險化學品出入庫核查、登記制度。

3）建設單位應相關(guān)要求，結(jié)合現(xiàn)場實際情況制定危險化學品（液化丙烷氣、液氧）火災、爆炸等事故的專項預案和現(xiàn)場處置方案，并完善應急物資和裝備。同時，結(jié)合本單位的事故風險特點，組織相應應急演練并做好記錄。

4）建設單位應進一步加強崗位操作人員的應急培訓，使各級人員熟悉和掌握應急行動的原則、程序和方法，提高人員的應急響應能力。