馬小滿

摘要：化工制造業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，化工業(yè)建筑由于其生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)在爆炸、火災(zāi)等方面存在著巨大的風(fēng)險(xiǎn)隱患，因此化工建筑消防設(shè)計(jì)具有難度大、變化多的特點(diǎn)。目前廣大設(shè)計(jì)人員存在著對(duì)相關(guān)規(guī)范應(yīng)用出現(xiàn)偏差。對(duì)防火分區(qū)劃分錯(cuò)誤、安全疏散不合理、泄爆設(shè)計(jì)疏漏等問題，進(jìn)行原因分析及對(duì)錯(cuò)誤規(guī)避的建議。本文對(duì)設(shè)計(jì)人員合理的開展消防設(shè)計(jì)具有較高的工程參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：化工建筑；防火；防爆；設(shè)計(jì)

引言

近年來隨著我國化工制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，化工類廠房建設(shè)量迅速增加。這些化工企業(yè)中既有進(jìn)行基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的石油天然氣化工、煤化工、生物化工、無機(jī)化工等企業(yè)，也有對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的初級(jí)或次級(jí)產(chǎn)品進(jìn)行深加工而制成有高附加值產(chǎn)品的精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)。由于這些化工產(chǎn)品種類繁多、生產(chǎn)方式各不相同，對(duì)廠房及附屬設(shè)施的使用要求也各有不同。這些建筑均具有發(fā)生火災(zāi)及爆炸的可能，并且風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)高于其他制造業(yè)廠房。因此，化工建筑消防設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)師面臨的重要課題?；そㄖ涝O(shè)計(jì)具有難度大、變化多的特點(diǎn)，在對(duì)其消防設(shè)計(jì)的審查過程中出現(xiàn)了選用規(guī)范錯(cuò)誤、防火分區(qū)劃分錯(cuò)誤、安全疏散不合理、泄爆設(shè)計(jì)疏漏等問題，現(xiàn)在此歸納總結(jié)并與大家一同探討。

一、建筑防爆設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

（一）建筑平面設(shè)計(jì)

存在爆炸隱患的建筑平面設(shè)計(jì)中理應(yīng)先要符合制造工藝過程的要求，然后盡量將設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易化，通常體現(xiàn)為單層、跨度小，屋頂盡量采用輕質(zhì)泄壓屋頂。生產(chǎn)設(shè)施的擺置盡量選在門、窗口流動(dòng)風(fēng)向的下風(fēng)面，這樣一來有助于工作人員在上風(fēng)作業(yè)，從而起到保持其身體良好的作用，如果發(fā)生爆炸還有利于其快速撤離現(xiàn)場(chǎng)。單層、跨度較大的建筑平面設(shè)計(jì)中，跨度最大不應(yīng)超出18m。

（二）建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)

為杜絕防爆建筑坍塌導(dǎo)致的人力、財(cái)力、物力損失，框架構(gòu)造是一種十分有效的手段。鑒于此，使用易于泄壓的門、窗，輕質(zhì)墻體，把建筑周圍的保護(hù)構(gòu)造盡可能都視為泄壓面積，那么一旦建筑內(nèi)部普遍性的氣體融合物爆炸時(shí)，形成的威脅較低，大大降低全部建筑連帶受損的幾率，繼續(xù)投入工作生產(chǎn)較快。打造框架構(gòu)造，僅需要確保內(nèi)部建造得穩(wěn)定、可靠、安全，便可以形成優(yōu)質(zhì)的防爆系統(tǒng)，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過磚混構(gòu)造[1]。

二、執(zhí)行規(guī)范選擇錯(cuò)誤

由于化工企業(yè)工藝流程復(fù)雜，專業(yè)性強(qiáng)，對(duì)于廠房及為其附屬建筑的功能提出了繁多的差異化要求。在這些建筑的設(shè)計(jì)過程中，因工藝的專業(yè)性強(qiáng)所導(dǎo)致的工藝及生產(chǎn)流程、規(guī)模概念不清，從而使選擇執(zhí)行規(guī)范錯(cuò)誤的情況時(shí)有發(fā)生。

（一）化工專業(yè)規(guī)范的選用問題

若正確選用化工專業(yè)規(guī)范，首先要對(duì)化工企業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)常執(zhí)行的兩本規(guī)范進(jìn)行了解?！妒突て髽I(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)（2018年版）》（GB50160-2008）這是一本針對(duì)化工生產(chǎn)的特殊性制定的規(guī)范，它更適用于生產(chǎn)規(guī)模較大的基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)，包括以石油、天然氣及其產(chǎn)品為原料進(jìn)行生產(chǎn)的煉油廠、石化廠、石油化纖廠等企業(yè)。而近年來，社會(huì)對(duì)于精細(xì)化學(xué)品、專用化學(xué)品的需求不斷增加，產(chǎn)量較小、生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的精細(xì)化學(xué)企業(yè)越來越多。因?yàn)檫@類企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模小，原料及產(chǎn)品的存儲(chǔ)量也無法與基礎(chǔ)化學(xué)生產(chǎn)的石化企業(yè)相比，所以這些企業(yè)執(zhí)行《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》會(huì)導(dǎo)致土地等資源的大量浪費(fèi)。因此，國家在2020年1月發(fā)布了《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB51283-2020）。這本規(guī)范適用于生產(chǎn)規(guī)模較小，液化烴總儲(chǔ)量不超過3000m3，單罐儲(chǔ)量不超過100m3；甲B類和乙類液體總儲(chǔ)量不超過5000m3，單罐儲(chǔ)量不超過1000m3；丙類液體總儲(chǔ)量不超過25000m3，單罐儲(chǔ)量不超過5000m3；可燃?xì)怏w總儲(chǔ)量不超過5000m3，單罐儲(chǔ)量不超過1000m3的化工生產(chǎn)企業(yè)。這類企業(yè)火災(zāi)與爆炸源總量小，一旦爆炸波及范圍也要小很多。因此《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)建筑防火間距的要求要比《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》小很多，表1可見兩規(guī)范主要建筑防火間距要求的對(duì)比。由此可見選擇執(zhí)行不同的規(guī)范會(huì)對(duì)廠區(qū)規(guī)劃與用地提出不同的要求[2]。

（二）化工專業(yè)規(guī)范的補(bǔ)充規(guī)范選用

上面這兩本規(guī)范的要求主要針對(duì)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)較大的甲乙丙類廠房、倉庫及附屬建筑。而火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)較小的丁戊類廠房、倉庫及附屬建筑則應(yīng)執(zhí)行防火設(shè)計(jì)的基本規(guī)范《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（2018年版）》（GB50016-2014）。當(dāng)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》與《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》未提及要求的問題如《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（2018年版）》有要求則應(yīng)按《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（2018年版）》執(zhí)行。

（三）規(guī)范要求不一致時(shí)的優(yōu)先原則

在《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》與《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》中的要求與基本性的《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》不一致時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇執(zhí)行專業(yè)性規(guī)范與要求高的規(guī)范條文。執(zhí)行規(guī)范時(shí)嚴(yán)謹(jǐn)高效才可保證建筑物安全[3]。由此可見，根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模、結(jié)合建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性才可合理、合規(guī)選擇規(guī)范、合理經(jīng)濟(jì)地建設(shè)廠區(qū)。

三、防火防爆分區(qū)劃分不合理

在建筑設(shè)計(jì)中，劃分防火防爆分區(qū)，隔絕各分區(qū)間火災(zāi)、爆炸的相互影響是建筑防火設(shè)計(jì)中重要的一環(huán)。合理劃分防火防爆分區(qū)是阻止火災(zāi)蔓延，防止爆炸造成重大損失的重要手段。化工企業(yè)其特殊的生產(chǎn)方式，由于其常常使用和生成火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)性大的化學(xué)物質(zhì)，造成了化工建筑多為生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類的高危型建筑。這類建筑允許的防火分區(qū)面積比較低火災(zāi)危險(xiǎn)性的建筑要小，而其工藝設(shè)備復(fù)雜，多為多層復(fù)式結(jié)構(gòu)，造成防火分區(qū)劃分困難。

（一）多層廠房的防火分區(qū)劃分

在工程中常常出現(xiàn)因反應(yīng)釜跨上下層，而反應(yīng)釜與樓板間無法進(jìn)行有效防火封堵。而設(shè)計(jì)對(duì)此考慮不足，未考慮上下層聯(lián)通無法按通常做法每層劃分為一個(gè)防火分區(qū)，造成事實(shí)上防火分區(qū)面積超限的情況。這類情況改造困難，拆改量大會(huì)造成很大經(jīng)濟(jì)損失，延誤工期。因而在設(shè)計(jì)方案階段，應(yīng)充分考慮，按豎向劃分防火分區(qū)，并在平面中為每個(gè)防火分區(qū)考慮足夠的安全出口[4]。

（二）單層廠房的防火分區(qū)劃分

在未采用樓板分隔各層空間，而采用操作平臺(tái)分隔各層空間時(shí)，操作平臺(tái)面積是否計(jì)入防火分區(qū)面積的問題成為了設(shè)計(jì)經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤的重災(zāi)區(qū)。由于操作平臺(tái)多為鋼結(jié)構(gòu)搭建，多由設(shè)備安裝單位負(fù)責(zé)，因此設(shè)備平臺(tái)選用多考慮使用方便、造價(jià)經(jīng)濟(jì)，而很少考慮面積計(jì)入防火分區(qū)的問題。很多廠房在建筑圖上看是單層、小面積廠房，而廠房在使用中設(shè)置大面積，無鏤空的鋼平臺(tái)，形成事實(shí)上的多層、大面積廠房，在使用中形成超防火分區(qū)面積的情況。因此，在化工建筑設(shè)計(jì)階段就應(yīng)考慮操作平臺(tái)的設(shè)置問題，預(yù)留防火分區(qū)面積余度；當(dāng)操作人數(shù)少于10人時(shí)，采用透空率不低于50%的格柵板作為操作平臺(tái)（參見《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》第8.2.5條關(guān)于操作平臺(tái)不計(jì)入防火分區(qū)面積的規(guī)定）[5]。

（三）防爆分區(qū)的劃分

化工企業(yè)生產(chǎn)過程中，使用和產(chǎn)生易爆物質(zhì)的情況很多以及生產(chǎn)情況復(fù)雜。因此，化工建筑防爆設(shè)計(jì)就成為整個(gè)建筑設(shè)計(jì)中的重要課題。防爆分區(qū)的劃分是防止各分區(qū)相互間爆炸影響的主要手段。但分隔防爆分區(qū)的抗爆墻因造價(jià)高；兩防爆分區(qū)間開門需設(shè)防爆門斗，影響各分區(qū)的交通聯(lián)系等原因不便過多設(shè)置，因此要在保證安全與經(jīng)濟(jì)的情況下，合理劃分防爆分區(qū)，合理設(shè)置抗爆墻。在爆炸區(qū)與非爆炸區(qū)間，在不同爆炸危險(xiǎn)區(qū)間，均應(yīng)設(shè)置抗爆墻，劃分防爆分區(qū)。而在同一防火分區(qū)內(nèi)，爆炸危險(xiǎn)相同，聯(lián)系緊密的區(qū)域間應(yīng)根據(jù)建筑規(guī)模、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)工藝等情況綜合考量是否劃分防爆分區(qū)[6]。

四、甲、乙類生產(chǎn)廠房疏散安全設(shè)計(jì)疏漏問題

在化工企業(yè)中甲、乙類生產(chǎn)廠房有較大的火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)，因此廠房的避險(xiǎn)疏散設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)中保證工作、停留人員安全的重要問題。甲、乙類生產(chǎn)廠房發(fā)生火災(zāi)與爆炸危險(xiǎn)時(shí)往往發(fā)展迅速，要求建筑能為工作、停留人員提供迅速疏散或避險(xiǎn)的條件。

在甲、乙類生產(chǎn)廠房的設(shè)計(jì)中確定疏散出口數(shù)量與允許最大疏散距離應(yīng)根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》確定。甲類生產(chǎn)廠房的允許最大疏散距離，單層不超過30m，多層不超過25m；乙類生產(chǎn)廠房的允許最大疏散距離，單層不超過75m，多層不超過50m。這些要求在大多數(shù)設(shè)計(jì)中都能得到很好的重視，出現(xiàn)問題并不多。問題多數(shù)都是出現(xiàn)在安全出口在某些細(xì)節(jié)上不滿足規(guī)范要求上。如疏散樓梯與車間之間未設(shè)實(shí)體抗爆墻，如疏散樓梯在一層不能安全的直達(dá)室外，如通向疏散樓梯的安全出口未設(shè)符合規(guī)范要求的防爆門斗等[7]。

（一）疏散樓梯的安全防護(hù)措施

甲類、乙類生產(chǎn)廠房的疏散樓梯應(yīng)采用封閉樓梯間或室外疏散樓梯，無論采用哪種樓梯形式，樓梯與車間應(yīng)采用實(shí)體抗爆墻分隔，在抗爆分隔墻上不應(yīng)開設(shè)直接與車間相通的門窗洞口。這樣才可保證在樓梯上疏散人員不受火災(zāi)爆炸的影響，保證安全疏散。

當(dāng)采用封閉樓梯間時(shí)，封閉樓梯間在首層應(yīng)直通室外、采用擴(kuò)大封閉樓梯間或避難走道同向室外。當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，上層人員不應(yīng)通過有火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)的首層廠房疏散向室外。當(dāng)采用擴(kuò)大封閉樓梯間時(shí)，樓梯距通向室外的門不應(yīng)超過15m。當(dāng)采用避難走道時(shí)，避難走道應(yīng)采用耐火極限不小于3h的防火隔墻與耐火極限不小于1.5h的樓板與其他部分分隔，并不應(yīng)有門窗洞口開向車間。

甲類、乙類生產(chǎn)廠房通向疏散樓梯的出口處應(yīng)設(shè)防爆門斗。當(dāng)火災(zāi)爆炸發(fā)生時(shí)，防爆門斗是廠房?jī)?nèi)停留人員的避險(xiǎn)地，在我們?cè)O(shè)計(jì)審查過的某甲類制藥廠房發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故時(shí)，防爆門斗保護(hù)了所有生產(chǎn)、停留人員的安全，未造成人員傷亡。由此可見設(shè)置防爆門斗是可行的，必要的。防爆門斗應(yīng)采用耐火極限不小于2h的防火隔墻分隔，門應(yīng)采用甲級(jí)防火門與樓梯間門錯(cuò)位開啟。錯(cuò)位開門是設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)漏的地方[8]。

錯(cuò)位開門是為了保證樓梯間在爆炸發(fā)生時(shí)不受沖擊波的影響，我們認(rèn)為在廠房首層與疏散樓梯相通時(shí)，防爆門斗的甲級(jí)門也應(yīng)與室外出口錯(cuò)位開啟。防爆門斗的設(shè)置應(yīng)完備合規(guī)，這樣才能使防爆門斗起到應(yīng)有的保護(hù)作用。

（二）設(shè)備平臺(tái)的安全疏散

部分甲類、乙類生產(chǎn)廠房因設(shè)備復(fù)雜而設(shè)有操作平臺(tái)，當(dāng)操作平臺(tái)滿足前文提到的不計(jì)入防火分區(qū)面積的條件時(shí)，其仍需考慮安全疏散的問題，這也是建筑設(shè)計(jì)時(shí)因不考慮設(shè)備，而常常忽略的問題?！毒?xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》中提到，當(dāng)設(shè)置操作、檢修平臺(tái)時(shí)，甲類設(shè)備平臺(tái)面積超100m2時(shí)，乙類設(shè)備平臺(tái)超150m2時(shí)，丙類設(shè)備平臺(tái)超250m2時(shí)，應(yīng)設(shè)兩部梯。操作平臺(tái)上任意一點(diǎn)距安全出口的距離不應(yīng)超過前文所述廠房允許的最大疏散距離。而操作檢修梯在通常情況下是應(yīng)以1.5倍投影面積計(jì)入疏散距離的。因而在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮設(shè)備平臺(tái)的疏散問題，為設(shè)備平臺(tái)疏散留出余量，以免在建筑成型、設(shè)備安裝后發(fā)現(xiàn)疏散距離超限，而又拆改困難。

結(jié)語

化工企業(yè)在生產(chǎn)中有較大的火災(zāi)與爆炸危險(xiǎn)，因此在做化工企業(yè)的工業(yè)建筑設(shè)計(jì)時(shí)，防火、防爆是設(shè)計(jì)的主要問題。以上是我在化工企業(yè)工業(yè)建筑消防審查工作中碰到的一些問題，在此歸納整理與分析，希望可以給化工企業(yè)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)提供有益的參考。

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