氯化苦厂房的防爆设计探讨

蒲云香陈华明 大连大化工程设计有限公司 大连 116031

氯化苦厂房的防爆设计探讨

蒲云香＊陈华明 大连大化工程设计有限公司 大连 116031

简要阐述氯化苦厂房的平面布置,并探讨防爆设计的有关问题。

氯化苦 厂房 防爆 设计

为响应中央提出的振兴东北老工业基地的战略决策,辽宁省政府为落实国家 “东北老工业基地振兴战略”提出的辽宁省的“五点一线”发展战略,符合大连市政府提出的建设 “一个中心,四个基地”的总体目标,包括年产 7kt氯化苦装置的大连染化集团将整体搬迁至大连松木岛化工园区。

1 氯化苦

1.1 特性

氯化苦为无色或微黄色油状液体,有催泪性。不溶于水,溶于乙醇、苯等多数有机溶剂。其蒸气沿地面扩散,有毒。遇发烟硫酸可分解产生光气,属高毒类。蒸气强烈刺激眼和肺,具有全身毒作用,损害中、小支气管,导致中毒性肺炎和肺水肿。氯化苦急性中毒:出现眼与咽喉部刺激症状,有头痛、恶心、呕吐、腹痛、呼吸困难、心悸、气促、胸部紧束感等,严重者发生肺水肿,其肺水肿的发生较光气快,往往由肺水肿而致死。

1.2 用途

氯化苦主要用途:

(1)用于除虫、杀菌、灭鼠,是粮食的熏蒸剂。

(2)用于木材、药材防腐,还可用于房屋、船舶和种籽消毒。

(3)国外用于土壤的熏蒸、杀菌、灭虫,以提高粮食作物的产量,也可用于合成染料和药物的原料。

1.3 生产过程

生产过程是以氢氧化钠、氯气、硝基甲烷为原料,经氯化、水洗、蒸馏精制等工艺过程制得氯化苦成品。

2 厂房的防爆设计

2.1 火灾危险性分类

根据《建筑设计防火规范》GB 50016-2006(以下简称《建规》)中关于厂房生产火灾危险性分类规定,由于氯化苦的主要生产原料为硝基甲烷,属高毒类,所以将氯化苦厂房的生产火灾危险性分类为甲类。

2.2 平面布置

根据生产工艺的要求,氯化苦厂房分为生产装置区和生产辅助区,它包括配电室、操作室、办公室、卫生间等,厂房共四层。根据《建规》中 3.3.8条的规定 “办公室、休息室等不应设置在甲、乙类厂房内,当必须与本厂房贴邻建造时,其耐火等级不应低于二级,并应采用耐火极限不低于 3.0h的不燃烧体防爆墙隔开和设置独立的安全出口”,故在甲类生产装置区和生产辅助部分之间设置 250mm厚钢筋混凝土防爆墙,且厂房的承重结构采用钢筋混凝土框架结构,平面布置见图1。

图1 平面布置图

2.3 厂房耐火等级

由于氯化苦厂房的生产火灾危险性分类为甲类,故根据《建规》3.3.1条中,关于厂房耐火等级的规定以及厂房的大小、层数、高度,确定厂房的耐火等级为二级,厂房采用钢筋混凝土框架结构,墙体采用粉煤灰砖,可以满足二级耐火等级对结构构件的要求。

2.4 防火分区的划分

厂房内设置封闭楼梯间,使厂房的每层为独立的防火分区,各层的面积为 594m2均小于2000m2,满足《建规》要求,生产辅助区为单独的防火分区。

2.5 安全出口

按照《建规》3.7.2条中 “厂房的每个防火分区、一个防火分区的每个楼层,其安全出口的数量应经计算确定,且不应少于 2个”的规定,由于厂房的甲类生产装置区和生产辅助区各是四层,且各为一个防火分区,故每个防火分区安全出口的数量为两个。

2.6 楼梯间

厂房设置两个封闭楼梯间和一个室外楼梯,楼梯间的位置见图 1。

《建规》3.7.4条所规定,在生产火灾危险性为甲类的多层厂房任意位置距疏散出口的距离均小于 25m,以保证安全疏散。1#楼梯主要服务于厂房;2#楼梯主要服务于生产辅助部分,同时兼顾厂房的疏散;室外楼梯主要服务于生产辅助区。两个封闭楼梯间通过楼梯与厂房的入口处相连,并在入口处设置防爆门斗,防爆门斗采用耐火极限为 3.5h以上的钢筋混凝土墙体;与厂房相通的门为能自行关闭的甲级防爆门,这样可避免爆炸时强大的爆炸力直接进入楼梯间,保证人员能迅速从封闭楼梯间安全疏散。

3 厂房的泄压面积

《建规》中 3.6.2条规定 “有爆炸危险的甲、乙类厂房应设置泄压设施”,故氯化苦厂房需采取泄压措施。泄压面积宜按下式计算:

A=10CV2/3

式中,A为泄压面积,m2;V为厂房的容积,m3;C为厂房容积为 1000 m3时的泄压比。

厂房的生产装置区根据厂房内的实际情况分为三个部分:①一层层高为 5.7m,南侧和东侧为敞开式,北侧设置墙体,故不需要按规范的公式计算其泄压面积;②二层与三层相通为一个计算单元,层高 7.8m为封闭式,在北、东、南侧设置塑钢平开窗 (玻璃为夹丝玻璃);③四层层高7.5m为封闭式,北、东、南侧设置塑钢平开窗(玻璃为夹丝玻璃),在顶层设置天窗以增加泄压面积。由于每层的生产装置的布置靠近北侧,故在满足泄压面积的情况下,尽量在北侧设置窗户。

第二层、第三层和第四层的泄压面积计算如下:

(1)查《建规》表 3.6.3得:

C=0.110

(2)计算厂房的长径比:

33×(18+7.8)×2/(18×7.8×4)=3.0

故满足厂房的长径比小于等于 3的要求。

(3)计算厂房的容积:

V第二层、第三层=18×7.8×33=4633.2 m3

V第四层=18×7.5×33=4455 m3

(4)计算厂房的泄压面积:

A(计第二层、第三层)=10 ×0.110 ×4633.22/3=305.7 m2

A(计第四层)=10 ×0.110 ×44552/3=297.82 m2

厂 房 实 际 泄 压 面 积: A(实第二层、第三层)为310.64m2、A(实第四层)为 303.20m2, 计算后生产装置区的泄压面积均满足《建规》的要求。

4 钢平台和钢梯

《建规》中 3.6.6条规定 “散发较空气重的可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房以及有粉尘、纤维爆炸危险的乙类厂房,应采用不发火花的地面”。由于硝基甲烷气体比空气重,故楼面采用不发火花的面层;厂房内为了工艺生产的要求需设置钢平台,但在生产中生产工具与钢平台碰撞极易产生火花形成危险源,故在钢平台和钢梯上铺橡胶板,这样可以防止厂房内产生危险源,保证安全。

5 结语

综上所述对有爆炸危险的厂房等建筑物,在设计时必须严格按照国家颁布的标准规范,首先找到发生爆炸事故的根源,然后采取必要的安全措施,以便在一旦发生爆炸事故时能最大限度地减轻危害和损失。

1 GB 50016-2006,建筑设计防火规范 [S].

2 GB 50045-95(2005年版),高层民用建筑设计防火规范[S].

3 王学谦,刘万臣.建筑设计防火设计手册 [M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

(修改回稿 2010-07-16)

＊蒲云香:工程师。2001年毕业于大连大学土木工程专业。一直从事建筑设计。联系电话:(0411)62612288-8332。