制药工厂内气体防爆区域划分的要素与探讨

2014-08-15 00:55宋杨
化工与医药工程 2014年1期
关键词:爆炸性药厂设计规范

宋杨

(中石化上海工程有限公司,上海 200120)

药厂在生产的过程中,常需要用到易燃物质、可燃物质,而生产过程中也可能有爆炸危险物质产生,从保护人员生命和企业财产安全的角度,必须根据实际情况依规范进行防爆设计,而防爆设计的基础是爆炸危险区域的划分,爆炸危险区域又因为所处的是爆炸性气体环境还是爆炸性粉尘环境而有所不同,此文仅就药厂内气体防爆区域划分谈些自己的体会。

1 药厂爆炸性气体环境危险区域划分依据的规范和名词说明

药厂爆炸性气体环境危险区域划分所依据的规范是GB 50058—92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》,相关内容详见规范[1]。

而之后的文章内容里,我在表达上使用可燃物质,是因为可燃液体在环境温度或物料操作温度高于或等于其闪点的情况下同样能形成爆炸性气体混合物,而从广义上说,可燃物质包括易燃物质。所以,文中的可燃物质特指与空气混合后能形成爆炸性气体混合物的物质,包括易燃气体、易燃蒸气、易燃液体、易燃薄雾和可燃液体。

2 电气专业在划分气体环境爆炸危险区域时的责任

安全是最大的成本,而安全问题环环相扣,设计是初始环节,从源头上避免隐患比后期通过管理预防事故的效果要好得多,所以避免设计上的隐患是重中之重。爆炸性气体环境划分应由懂得可燃物质性能、设备和工艺性能的专业人员进行,还应与懂安全、电气及其他专业的工程技术人员商议,所以,是一个团队协作的过程,需要各专业间的充分沟通与协调。电气专业在这件事情上属于下游专业,需要根据其他专业所提条件严格按照规范要求划分爆炸危险区域的级别和范围大小,同时又需要绘制爆炸危险区域划分图并将其作为条件提给所有其他专业,责任重大,务必小心,还应对存在疑问的地方与上游专业加强沟通,督促对方完善条件,避免因上游专业的原因造成电气专业遗漏应划的爆炸危险区域而使各专业的设计存在隐患,并注意提醒上游专业能否采取进一步的防护措施而从源头上减小爆炸危险。

3 药厂项目设计时爆炸性气体环境危险区域划分的一般步骤和各阶段体会

3.1 根据存在的可燃物质的量判断是否应划分爆炸危险区域

之所以要进行爆炸性气体环境危险区域划分,是因为可燃物质能与空气形成爆炸性气体混合物。实际进行药厂设计的过程中,当生产、加工、处理、转运或贮存过程中可能出现可燃物质时,就需要引起注意。药厂里可燃物质出现的量比石油化工企业要少,但出现的地方不少,储罐区和可燃物质槽车装卸点、危险品仓库、溶媒回收装置、废水处理装置和户外的输送可燃物质的管道都有可燃物质,生产厂房及其户外的小体积工艺设备等区域和户外的输送可燃物质的管道的阀门处等地方也可能有可燃物质,叉车充电区会产生氢气,而可燃物质的量最集中的区域是储罐区和可燃物质槽车装卸点。储罐区的可燃物质单罐容量比石化的小,但整个储罐区可燃物质总量有时甚至不亚于一个小型石化装置区。

通常,根据可燃物质的量判断是否应划分爆炸危险区域的结论来自于工艺或其他专业提给电气专业的条件,而电气专业也需要根据所收到的条件对有疑问的地方询问提条件的专业,避免需要划分爆炸危险区域的地方被遗漏。一般情况下,工艺等专业提给电气专业的第一次条件就包含了是否需要划分爆炸危险区域的判断,需要划分爆炸危险区域时会在条件里写明,并列出可燃物质明细表及其特性(比如可燃物质名称、化学成分、闪点、爆炸下限、挥发性、沸点、气体或蒸气与空气的相对密度、引燃温度、爆炸性气体混合物的分级和引燃温度组别等参数等等,如果未提供爆炸性气体混合物的分级和引燃温度组别,可以查询《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》附录三“气体或蒸气爆炸性混合物分级分组举例”而获得相应的爆炸性混合物分级分组要求,如没查到,还需询问提条件专业,让他们按照《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》表2.4.1“最大试验安全间隙(MESG)或最小点燃电流(MIC)分级”和表2.4.2“引燃温度分组”的要求依照可燃物质对应的特性来确定),提供释放源等信息,甚至有一个对爆炸性气体环境危险区域划分范围的初步设想,但这设想与根据规范划分的区域范围常常存在差异,且随着设计的深入存在变化的可能性,最终的危险区域范围划分必须由电气专业根据各专业的最终条件依规范要求作进一步调整确定。需注意的是,某些上游专业以为《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》是电气规范,重视程度不够,但实际上也是上游专业需要熟悉的重要规范。如果提出条件的是刚参加工作的人员,有时虽然存在可燃物质,但由于相关意识还不强,条件里没提到是否要划分爆炸危险区域,那么电气人员就要有意识地提醒相关专业,避免对方漏提划爆炸危险区域的要求。此外,其它专业有时按GB 50016—2006《建筑设计防火规范》[2]提出有关防爆条件(甲类厂房,乙类厂房,丙类厂房等),提到有甲类、乙类、丙类物质,很多甲类、乙类物质和部分丙类物质能在《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》附录三“气体或蒸气爆炸性混合物分级分组举例”里查到,有甲类、乙类物质时很容易想到有划分爆炸危险区域的可能,但对丙类有时会掉以轻心,需注意当温度高于或等于可燃液体的闪点时也能形成爆炸性气体混合物,所以需加强与提条件的专业的沟通,弄清楚具体是哪些物质及其特性和量,并了解其环境温度和操作温度等情况,如果是需要划爆炸危险区域的,请提条件的专业完善条件,进一步注明。

而今年,根据《国家安全监管总局办公厅关于印发危险化学品建设项目安全设施设计专篇编制导则的通知》(安监总厅管三[2013]39 号),为规范危险化学品建设项目安全设施设计专篇编制工作,国家安全监管总局组织编制了《危险化学品建设项目安全设施设计专篇编制导则》,该导则适应于在中华人民共和国境内新建、改建、扩建危险化学品生产、储存的建设项目以及伴有危险化学品生产的化工建设项目(包括危险化学品长输管道建设项目)安全设施设计专篇的编制,其中的章节3.3“建设项目过程危险源及危险和有害因素分析”中的规定,对于有编制《危险化学品建设项目安全设施设计专篇》需要的药厂的设计中各专业间条件的互提会有很大帮助,比如:列表说明建设项目涉及的危险化学品特性(“危险化学品数据表”要求列出物料名称、危险化学品分类、相态、密度、沸点、凝点、闪点、自燃点、职业接触限值、毒性等级、爆炸极限、火灾危险性分类、危害特性等参数),分析建设项目生产过程中涉及具有爆炸性、可燃性、毒性、腐蚀性的危险化学品数量、浓度(含量)和所在的单元及其状态(温度、压力、相态等),说明建设项目涉及重点监管的危险化学品情况;分析并说明建设项目工艺过程可能导致泄漏、爆炸、火灾、中毒事故的危险源;指出建设项目可能造成作业人员伤亡的其他危险和有害因素;说明危险源及危险和有害因素存在的主要作业场所;说明装置或单元的火灾危险性分类和爆炸危险区域划分;按照GB 18218《危险化学品重大危险源辨识》辨识重大危险源并按照《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》(国家安全监管总局令第40 号)划分重大危险源等级;说明建设项目工艺是否属于重点监管的危险化工工艺;说明危险化学品长输管道的路由及穿跨越过程存在的危险源及危险和有害因素;根据建设项目前期开展的安全评价等报告,说明主要分析结果;根据设计过程开展的危险与可操作性(HAZOP)研究或其它安全风险分析,说明主要分析结果;涉及多套装置的建设项目或者同一企业毗邻在役装置的建设项目,应分析其相互间的影响及可能产生的危险,并说明主要分析结果,等等。

3.2 确认所有释放源的位置、等级和所对应的可燃物质及其特性,以及环境通风情况

3.2.1 影响划分的两大因素

由于爆炸危险区域是根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间分区的,释放源级别和通风条件自然成为影响划分的两大因素。不管是初步设计或是施工图设计,电气专业都需要了解清楚工艺等专业提的关于所有释放源的情况以及各释放源对应的所有可燃物质和特性,以及通风专业根据工艺的条件所设计的关于可燃物质的通风情况,而了解可燃物质排风的另一目的是要根据条件考虑其排风口附近可能形成的爆炸危险区域。

3.2.2 药厂释放源

药厂的释放源有室外的,也有室内的,级别根据上级条件依据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》第2.2.3 条作判断,存在疑问的需与上级专业沟通。注意释放源级别定义里的“正常运行”,是指正常的开车、运转、停车,易燃物质产品的装卸,密闭容器盖的开闭,安全阀、排放阀以及所有工厂设备都在其设计参数范围内工作的状态。由于工艺是其他专业的上游,其所提的第一版条件一般比较早,在条件中所列爆炸危险物质及其特性相对而言是明确的,但关于释放源的位置及等级等信息,未必齐全。如果电气专业觉得工艺等专业的条件里有不够明确的地方、影响对释放源级别判断或有可能是释放源而没有提的地方,需及时询问具体情况,把有疑问的地方搞清楚,避免应该划的地方没有划,也避免把不该划的地方划进来,结合规范的要求作出判断,并在其后条件更详细时,进一步了解确认。而某些专业(比如环保、外管、设备等)也有可能需要提释放源信息,也要加强联系和沟通。其它专业有时按GB 50016—2006《建筑设计防火规范》提出有关的防爆条件(甲类厂房,乙类厂房,丙类厂房等),其分类的出发点是根据生产和储存物品的火灾危险性,由于侧重点不同,所以未涉及释放源的概念,电气专业必须与其它专业充分沟通,了解本专业所需要的释放源的关键信息。需特别注意是否有等级高于第二级释放源的,同时看是否能通过合理的防范措施降低释放源等级。如果其他专业所提的防爆条件能参照《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》附录二的表2.1“爆炸危险区域划分条件表”的格式并针对自己的情况进一步细化,那么专业间关于释放源情况的沟通会更容易进行。

3.2.3 药厂通风情况

通风情况影响爆炸性气体混合物的浓度和其扩散,以及滞留时间。药厂的释放源有室外的,也有室内的,同时项目因所处地区不同而做法上又有明显差异,比如有不少在南方属于敞开型的单体,在北方为了应对冬季的低温而转成室内布置,所以即使同类型的单体,通风条件都可能存在差异,需根据项目具体情况分析。爆炸危险区域内的通风,其空气流量能使易燃物质很快稀释到爆炸下限值的25%以下时,可定为通风良好,而根据SH 3038—2000《石油化工企业生产装置电力设计技术规范》,建筑物内爆炸危险区域机械通风换气6 次/h 时,也可定为通风良好[3]。而对机械通风来说,又牵涉到一个可靠性的问题,当机械通风符合下列情况之一时,可不计机械通风故障的影响:1、对封闭式或半封闭式的建筑物设置备用的独立通风系统;2、在通风设备发生故障时,设置自动报警或停止工艺流程等确保能阻止易燃物质释放的预防措施,或使电气设备断电的预防措施。室外条件下,敞开区域多数有良好的自然通风,但因为障碍物、沟、坑等原因还是会出现通风不良的情况。而对于药厂室内的爆炸危险区域,多为非敞开式,基本上采用的都是机械通风方式,有全面机械通风,也可能存在局部排风系统,还应在“可能突然放散大量有害气体或有爆炸危险气体的建筑物”设事故通风系统。GB 50019—2003《采暖通风与空气调节设计规范》上说,“事故通风宜由经常使用的通风系统和事故通风系统共同保证,但在发生事故时,必须保证能提供足够的通风量”,“事故通风量,宜根据工艺设计要求通过计算确定,但换气次数不应小于每小时12 次”[4]。HGT 20698—2009《化工采暖通风与空气调节设计规范》提到,“当正常通风量已满足事故通风量时,不需要另设事故通风系统,但正常通风系统应增设备用通风机”[5]。针对既属于爆炸危险区域又属于洁净区域的室内空间,依照GB 50457—2008《医药工业洁净厂房设计规范》的规定,正常情况下净化空调系统换气次数至少在6 次/h(6 次/h 是针对要求最低的300000 级医药洁净区,洁净级别越高,换气次数越多)或以上[6],为通风良好,同时,在“甲、乙类火灾危险生产的介质入口室”,“管廊、技术夹层或技术夹道内有易燃、易爆介质管道的易积聚处”,“医药洁净室(区)内使用易燃、易爆介质处”,“应设置易燃、易爆介质报警装置和事故排风装置,报警装置应与相应的事故排风装置相连锁”,在介质泄漏达到报警浓度时能及时发出报警信号并自动启动事故排风作为后备保护,满足可靠性要求。非洁净区域的爆炸危险区域平时的通风量是根据工艺等专业需求计算的,从以往的条件看,机械通风的换气次数未必能达到6次/h,但同样应设置易燃易爆介质报警装置和事故排风装置,《化工采暖通风与空气调节设计规范》提到“当设置可燃或有害气体检测、报警装置时,事故通风系统宜与其联锁启动,同时应保证事故通风系统电源的可靠性”,那么,非洁净区域的爆炸危险区域可能仅在事故排风运作时可看作通风良好,而从GB 50493—2009《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》看,仪表专业的可燃气体报警分2 级,一级报警设定值小于或等于25%爆炸下限,条文说明指其为常规的气体泄漏警示报警,提示操作人员及时到现场循检,二级报警设定值小于或等于50%爆炸下限,条文说明指其用于提示操作人员应采取紧急措施,当需要采用联动保护时,二级报警的输出接点信号可供使用[7],那么,如果二级报警设定值等于50%爆炸下限,由二级报警的输出接点联锁启动事故通风时,现场的可燃气体浓度可能已经达到甚至超过50%爆炸下限,事故排风本身已经属于紧急措施,缺少通风良好的后续保障,所以不能不计非洁净区域的爆炸危险房间的机械通风故障的影响。而《化工采暖通风与空气调节设计规范》第 5.5.4 条写道:“凡空气中含有易燃或有爆炸危险物质的房间,应设置独立的通风系统。其机械通风量应经计算或根据操作经验确定,但通风设备选型风量不应小于6 次/h 换气”,所以,如能让通风专业将非洁净区域的爆炸危险房间平时的通风量也提到通风良好就比较好了,则可以以事故通风为后备。而就进一步提高通风的可靠性而言,或许电气专业可以将与爆炸危险区域通风相关的风机的故障信号和状态信号送到相应的空调自控系统,当对应风机发生故障时在相应空调自控系统处设置报警,以便提醒具体工作人员执行适合现场具体情况的安全措施,实现这一功能需在设计阶段注意通风专业、电气专业和空调系统供应商之间的协调。

因为有爆炸危险物质的房间应保持负压,药厂里有爆炸危险区域的房间和非爆炸危险区域的房间之间常用一个不存在释放源的面积很小的防爆门斗进行过渡,防爆门斗的内、外门均应为密闭型的,并应保证两道门不能同时开启,防爆门斗内部相对于有爆炸危险区域的房间保持不低于10 Pa 的正压,设计维持不低于30 Pa 的正压送风,所以在压力正常时可以防止爆炸危险区域内的爆炸性气体混合物向防爆门斗内扩散,而由于防爆门斗送风常常与其它的房间混在一起的,无备用,可靠性不如标准的正压送风,但通过内、外门的密闭和设置联锁(保证内、外门不同时开启)的方式作为后备的预防措施,即当防爆门斗的正压失效的同时又存在泄漏,而人从爆炸危险区域向外围走的情况下,能一定程度上限制进入防爆门斗的爆炸性气体混合物的量,然后通过关内门再开外门进一步降低进入外围空间的爆炸性气体混合物的浓度,而防爆门斗内的电器选型及电气施工要求需与爆炸危险区域一致。这一药厂设计中实际上一直在使用的做法曾在以前的规范里出现过,但现在的规范里没有,笔者感觉是因为可能不能确保有大量可燃物质和可能出现大量泄漏的厂房的安全,但从实践看对于可燃物质的量不大且可能的释放量较小且释放速度不快的医药厂房是比较合适的。就药厂而言有一种情况或许比较容易让人疑虑,即当释放源泄漏的同时防爆门斗的正压又意外失效的情况下,从可燃气体一级报警到事故通风启动初期这一阶段(假设可燃气体二级报警时启动事故风机),人从防爆区出来时,传递到防爆门斗的爆炸性气体混合物的浓度可能已经比较高,人从防爆门斗开外门进入外围区域的瞬间,由防爆门斗传递到非爆炸危险区域的门口附近的爆炸性气体混合物的浓度可能会超过爆炸下限的10%,但由于外门开启前内门的关闭使防爆门斗内爆炸性气体混合物的量停止增长,防爆门斗比外围房间面积小很多,开外门时进入外围区域的爆炸性气体混合物的浓度会在外围空间随扩散而稀释,而随着外门的关闭,防爆门斗内残留的爆炸性气体混合物也会停止进一步向外围传播,当然,如果事故通风再同时故障的话就另当别论了。或许将来的专门针对医药厂房的规范里能为防爆门斗增加其他相关的更能进一步保证安全的规定(比如为防爆门斗的正压送风系统设置备用风机且所有风机能自动切换,并保证其电源可靠性,在防爆门斗设置与其正压送风系统联锁的失压报警装置等),在确保安全的基础上恢复有关防爆门斗的规定。

可燃物质可能出现的最高浓度不超过爆炸下限值的10%的区域被划为非爆炸危险区域,针对爆炸危险区域房间设置的独立的通风系统,由于事故通风常常在可燃气体二级报警时才启动,那么正常和事故情况下可燃物质可能出现的最高浓度超过爆炸下限值的10%的排风系统的排风口,也可能需要进行爆炸危险区域划分,需结合具体项目具体情况来考虑。

3.2.4 注意条件的变化

需要注意的是,在不同的设计阶段,释放源条件和通风条件可能变化。比如初步设计时,可能只有很粗略的条件,到详细设计前期,条件会比较详细,而随着详细设计的深入,各专业所能得到的关于设备的具体资料和管道的具体信息会越来越详细,那么关于可燃物质和释放源的信息也会更准确,条件可能进一步调整。而每次收到新条件时,需注意条件中有没有出现和原设计不同的新的可燃物质,新的可燃物质的数量和特性如何,环境温度、操作温度和压力等参数如何、比空气轻还是比空气重(取空气的相对密度为1,相对密度小于或等于0.75 的爆炸性气体规定为轻于空气的气体,相对密度大于0.75 的爆炸性气体规定为重于空气的气体)、最大试验安全间歇或最小点燃电流分级的级别有没有提高、引燃温度分组的级别有没有提高,有没有出现新的释放源,新释放源的级别如何,原有释放源有没有移位,原有释放源的级别有没有变化,会不会造成爆炸危险区域划分的级别升高和范围的扩大等等,而电气专业也可以根据规范询问其他专业未提到的但有疑问的部位的情况,了解清楚,防止遗漏,比如遇到户外的有可燃物质的小容量设备或输送溶媒的管道,可主动询问可能是释放源的部位(比如排放口、安全阀、法兰、阀门等)的情况和位置,也请注意通风专业关于爆炸危险区域的相关通风设计(包括排风口位置等)的变化及其对爆炸危险区域划分的影响。同时,也可以和其他专业加强沟通,看能否进一步采取保证安全的措施降低释放源的等级、提高通风可靠性和有效性,进而降低爆炸危险区域的级别和减小其影响范围。

3.3 确认爆炸危险区域级别和范围,提交给各相关设计专业

爆炸危险区域划分图需将不同等级的爆炸危险区域范围及相应区域内爆炸性气体混合物的级别、温度组别等信息表达清楚,是电气专业必须提供给其他所有专业的条件,以便其他专业的设计人员根据要求选取适合于环境要求的用电设备及采取相应的防护措施,并根据实际情况依照规范要求调整设计(比如更改进气口位置或移动设备位置等等),以减少危险。爆炸危险区域的划分应按释放源级别和通风条件确定,首先应按释放源级别划分区域,其次应根据通风条件(是否通风良好、能否不计机械通风故障的影响)调整区域划分。在没有障碍物限制的情况下,以每个释放源为中心所划的爆炸危险区域范围,从平面上看,是以各释放源为中心的一个个圆。根据释放源的级别和位置、易燃物质的释放量和释放速率、易燃物质的性质(爆炸下限、闪点、沸点、相对密度是定义为轻于空气的气体还是重于空气的气体等)、通风条件、障碍物及生产条件、运行经验,结合《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》第二章第二节“爆炸性气体环境危险区域划分”和第三节“爆炸性气体环境危险区域的范围”的内容,并参考第2.3.3 条~第2.3.17 条的示例对应的例图,将不同等级、不同要求的爆炸危险区域用不同图例的阴影表达清楚,每种图例阴影代表一种爆炸危险区域等级(0 区、1 区,或2 区,0 区的要求高于1 区,1 区的要求高于2 区)、爆炸性气体混合物级别(IIA、IIB 还是IIC,IIC 的要求高于IIB,IIB 的要求高于IIA)、温度组别(T1~T6,随T 后的数字增大,对限制设备表面温度的要求更高)相结合的情况。当套用示例时,请注意同一张示例里在不同条件下对危险区域范围划分的变化,例如第2.3.6 条划分槽车危险区域时根据槽车注送口是否密闭而取的不同划分半径。当存在两种以上爆炸性气体混合物时,如所划范围有重叠的部分,危险程度相同的只需合并同类项,危险程度不同的按照危险程度较高的区域级别、爆炸性气体混合物级别和温度组别要求划。爆炸危险区域划分图会根据所取基础标高不同而有不同的表现,往往每层平面(包括屋顶)都有,有时还需增加爆炸危险区域划分的立面图。注意比空气轻和比空气重的易燃物质在不同释放源高度上对范围划分的影响;注意比空气重的易燃物质在释放源标高高于7.5 m 时和低于7.5 m 时的不同表现,以及比空气重的易燃物质在地面存在沟、坑、池等情况时的区域级别升高和可能存在的范围加大(由于比空气重的易燃物质的进入引起的扩散和积聚),尤其需要当心其影响到并不标出该释放源的另一标高的爆炸危险区域划分图时(比如位于屋顶的由重于空气的可燃物质释放源形成的爆炸危险区域范围超出女儿墙后在室外地坪上形成的爆炸危险区域),等等。

从以往经验看,除了在储罐区和可燃物质的槽车装卸点,药厂里的其他建筑或区域存在的可燃物质的量一般不是很大,但也可能有例外,必须根据项目的具体条件看。

对于户外的释放源,依据其他专业所给的条件,当满足工艺设备容积不大于95 m3、压力不大于3.5 MPa、流量不大于38 L/s 的生产装置,且为第2 级释放源的,可根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》第2.3.17 条规定,“ 按照生产的实践经验,其爆炸危险区域的范围划分,宜符合下列规定:

一、爆炸危险区域内,地坪下的坑、沟划为1 区;

二、以释放源为中心,半径为4.5 m,至地坪以上范围内划为2 区。

医药厂房的室内空间气体环境爆炸危险区域划分必须结合释放源等级和通风条件定,其室内封闭空间可以厂房为单位划定爆炸危险区域的范围。多数释放源属于第二级释放源,洁净防爆区通风良好且存在事故通风作为可靠的备用,多数洁净防爆区可划为2 区,但也可能根据实际条件存在因高级别释放源或局部障碍物、沟、坑等形成的局部范围的高级别区域,当同时存在多种可燃物质时,各种爆炸性气体混合物可能在室内空间里相互混合,形成同一房间内的爆炸性气体混合物级别和温度组别的最高要求又可能不是对应在同一种可燃物质上,则房间的爆炸性气体混合物级别和温度组别需分别按各自危险程度最高的可燃物质的要求确定,其排风系统所对应的爆炸危险区域也同样处理;用于爆炸危险区域与非爆炸危险区域间过渡的防爆门斗按2 区划;室内非洁净区域的爆炸危险区域根据项目具体条件按规范要求划分,当存在可开启的直接通向外围区域的门窗时,爆炸危险区域依据释放源位置会经门窗向外围延伸,而如果有些释放源的位置实在没法了解清楚的话,或许向外延伸范围的圆心可从门窗边算起,同样,外围释放源产生的爆炸危险区域依据释放源位置也会经由可开启的门窗向室内延伸。

想提的另一点是关于废水处理装置的爆炸危险区域划分。废水处理装置提条件的主导专业是环保,而工艺专业又是他们的上游专业,废水处理装置接收到的废水中所含物质的种类和数量是由各单体生产流程等所决定的,对废水的处理过程、方式会根据其中所含物质、处理要求等的不同有很大差异,而处理过程中的产物里常常有沼气产生(甲烷为主,另含氢气、硫化氢等)。药厂的废水处理装置的爆炸危险区域划分参考《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》第2.3.11条(对于开顶贮罐或池的溶解气游离装置(溶气浮选装置)液体表面处为连续级释放源的爆炸危险区域范围划分)和第2.3.12 条(对于开顶贮罐或池的生物氧化装置液体表面处为连续级释放源的爆炸危险区域范围划分)的情况相对较多,但因实际情况和通风条件可能与示例存在区别,划分需根据具体项目的废水处理流程,结合环保专业、通风专业具体条件和厂家具体资料依据规范要求做出修正。当发现需要其他专业配合以提高安全性时,请及时与其他专业沟通和协调,让其他专业根据其专业规范提供满足要求的方案。了解厂家设备的具体情况,也需要良好的沟通,而划分结果如发现厂家设备需要提高防爆级别,也应及时反馈给厂家。就一般遇到的药厂废水处理装置而言,其设计的处理能力通常在应对包含较低浓度的可燃物质的生产废水时是合适的,但如果存在由于上级的误操作而使含高浓度的可燃物质的废水进入废水处理装置的可能性,是否能在进口处设置预警装置,并依具体项目的实际条件考虑这一情况下爆炸危险区域范围可能的变化及级别的提高?另一需要提醒的事,有时废水处理过程中产生的沼气是送到远处处理的,输送过程中提条件的主导专业变成外管专业,后续处理步骤的主导专业或许又有改变(比如工艺或设备等),需要搞清楚由哪个专业负责,则同样不要让相关专业遗漏相关的释放源条件。

需要注意的是,爆炸危险区域划分图一般不是一次就画成的,因为,常常会因为在画完第一版草图之后,发现爆炸危险区域的范围超过工艺的最初设想,把其他专业原先设想的一些非防爆设备和沟、井等也划在区域内,所以需和工艺等有释放源的专业沟通,看能否通过合适的方式在保证安全的前提下降低释放源级别或变更是释放源的设备位置,以减少对周围的影响,以及与有关专业商量,把划进区域的设备改成防爆的,把沟、井等移到安全区域或采用充砂等措施以避免危险物质进入和积聚GB 50160—2008《石油化工企业防火设计规范》第7.1.5 条规定“距散发比空气重的可燃气体设备30m 以内的管沟应采取防止可燃气体窜入和积聚的措施”[8],但此距离对药厂的某些区域似乎过于严苛)。如果划出的爆炸危险区域影响到通风系统的进风口的安全,通风系统进风口就需要依据通风专业规范的要求做调整,或采取合理的措施改变爆炸危险区域对进风口的影响;而从排风看,排放爆炸危险气体的排风口形成的爆炸危险区域范围如对周围设备影响过大,也要和通风专业商量能否将该排风口移到即符合通风专业要求又对其他专业设备影响小些的位置,如找不到合适位置,则只能提高周围设备的要求或将周围设备移位。而相关的条件调整完成后,爆炸危险区域划分也会相应调整。而这样的反复或许不只一次。

当爆炸危险区域划分图经过数次调整最终完成后,爆炸危险区域划分图就需要作为条件提给所有相关专业,作为设备选型和采取安全措施或将非防爆设备移位的基础,具体参见《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》第二章第五节“爆炸性气体环境的电气装置”里的详细规定,而防雷和接地还应遵循GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》的要求。需要注意的是,当建筑物间距比较近时,或建筑物外的释放源距离其他建筑比较近时,其爆炸危险区域划分图可能影响到邻近的其他建筑,比如,影响邻近建筑的进风口、空调室外机、其他专业的沟和井(因为要防止危险物质的进入和积聚)或者户外设备,注意及时提醒其他建筑的设计人员,而其他建筑的各专业设计人员和本建筑的设计人员未必是同一个人,所以务必要当心,注意通知到位,也希望各专业人员多注意防火间距。

4 一些想法

GB 50058—92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》里的很多示例更接近于石化项目的情况,所划范围比较大。希望将来增加些更适合药厂的爆炸性气体环境危险区域划分的示例,或制定一本针对药厂这类企业的爆炸性气体环境危险区域划分和防护的规范。

《危险化学品建设项目安全设施设计专篇编制导则》要求《危险化学品建设项目安全设施设计专篇》里的“危险化学品数据表”要列出物料名称、危险化学品分类、相态、密度、沸点、凝点、闪点、自燃点、职业接触限值、毒性等级、爆炸极限、火灾危险性分类、危害特性等特性,希望将来能有规范或手册将这些参数和《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》附录三“气体或蒸气爆炸性混合物分级分组举例”的内容,以及其他相关参数合并到一张表里,让各专业的设计人员能更直观地了解各种化学物质在防火、防爆以及其他方面的危险防护需求,从而减少各专业在互提条件时的障碍,通过更好地合作来避免失误,进而提高整体设计的安全性。

爆炸危险区域划分的过程中需要各专业间的充分协作和沟通。一个专业的设计上看似无关痛痒的改变,可能就会影响爆炸危险区域的格局而影响到很多专业,所以,希望在此过程中能多有几次有关专业都参加的协调会,彼此间耐心、充分地沟通,或许能减少一些因其他专业而引起的无用功。

5 结语

以上是笔者多年来对药厂气体环境电气防爆设计的一些体会和深入想法,本着抛砖引玉的宗旨,目的是想进一步完善药厂气体防爆区域划分的要素,做到既不漏划,也不随意扩大危险区的范围和级别,以合理的投资,取得最大限度的安全保障。由于本人水平有限,文章难免有不到之处,还请大家指正。

[1] GB 50058—92,爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范[S].

[2] GB 50016—2006,建筑设计防火规范[S].

[3] SH 3038—2000,石油化工企业生产装置电力设计技术规范[S].

[4] GB 50019—2003,采暖通风与空气调节设计规范[S].

[5] HGT 20698—2009,化工采暖通风与空气调节设计规范[S].

[6] GB 50457—2008,医药工业洁净厂房设计规范

[7] GB 50493—2009,石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范[S].

[8] GB 50160—2008,石油化工企业防火设计规范[S].

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