某项目新建旋压设备加工厂房及配套建设的液化丙烷气化站和液氧站防火灾爆炸安全设施设计研究

闫肃 刘芸 初广宇 熊媛媛 李建英

（航天工程咨询（北京）有限公司，北京 100080）

0 引言

数控旋压设备使用的液化丙烷气和液氧属于危险化学品，为保证设备运行过程安全，对数控旋压系统加工厂房、液化丙烷气化站和液氧站进行预防火灾、爆炸方面的安全设施设计十分必要。

1 旋压设备加工厂房和配套液化丙烷气化站、液氧站布局情况

本文所述该项目旋压设备使用的丙烷由液化丙烷气化站供应，氧气由室外液氧站提供。旋压设备厂房为丁类厂房，液化丙烷瓶组气化站为甲类建筑物。旋压设备加热系统由加热喷枪和气站组成，热加工过程可能会产生明火。原辅料使用情况如表1 所述。

表1 原辅料使用情况

2 旋压设备加工厂房防火灾、爆炸设计

2.1 探测、报警器和视频监控设计

建设单位应将旋压设备放置在单独的旋压设备加工厂房内，在旋压设备加工厂房引入丙烷、氧气的管路接口、阀门处分别设置丙烷可燃气体探测声光报警器和氧气浓度探测声光报警器。

1）丙烷可燃气体探测器应设置于释放源下方0.3 m ～0.6 m（报警值设置为10%×LEL%=2%×10%=0.2%），丙烷探测距其所覆盖范围内的任意释放源的水平距离不宜大于5 m，声光报警器应安装在高于现场区域地面或楼地板2.2 m，且易于工作人员发觉的地点。

2）建设单位应在接近释放点位置设置氧气浓度探测器，环境过氧报警设定值宜为23.5 % vol，环境欠氧报警设定值宜为19.5 % vol，氧气浓度探测装置安装高度应距地面1.5 m ～2.0 m，主要应根据操作人员、维护人员的身高范围确定，同时探测器距释放源的水平距离不应超过1 m。声光报警器应安装在高于现场区域地面或楼地板2.2 m，且易于工作人员发觉的地点[1]。

另外，建设单位应在设备的气源供应管路设置自动切断阀和手动切断阀，确保在丙烷、氧气泄漏后管路可立即自动切断阀门，如自动阀门失效，也可手动切断阀门。同时，在旋压设备加工厂房内设置安全生产监控摄像装置，实时监控现场情况，该视频监控应可查90 天内的监控记录，并应异地存储。

2.2 防雷、接地设计

对于旋压设备加工厂房，需要按二类防雷建筑物进行防雷设计，建设单位应在屋顶女儿墙上设置φ12圆钢做接闪带，并在屋面上用25 mm×4 mm 镀锌扁钢做成不大于10 m×10 m 或12 m×8 m 的暗装接闪网，同时突出屋面的所有风管、透气管、金属装置等均应与接闪带可靠焊接；应利用钢筋混凝土柱内两根通长焊接的主筋做防雷引下线，其间距不大于18 m；应利用基础内钢筋并将所有基础钢筋进行电气连接做自然接地体，在建筑物四周环形敷设40 mm×4 mm扁铜作为人工接地极，并将两种接地体多处等电位联结，做共用接地装置；厂房防感应雷接地、弱电接地及各种工作接地、保护接地等均应采用共用接地装置[2]。

2.3 通风设计

建设单位应在旋压设备加工厂房设置防爆事故排风机，确保需要时可达12 次/h 的全室换气，且通风风管均应采用镀锌钢板制作[3]。

事故通风机应分别与氧气浓度探测报警、丙烷可燃气体报警器连锁，并在室内、外方便操作处设有电气开关，当探测报警装置启动后，管路应可立即自动切断阀门（确保阀门有效），并开启事故排风机。事故通风系统的电动阀门均应为防爆型，排出燃烧、危险气体的排风系统应设置有导除静电的接地装置。

2.4 爆炸危险区域划分

根据相关标准，旋压设备加工厂房生产装置区的爆炸危险区域划分为2 区，区域内电气危险等级属Ⅱ类，建设单位应根据爆炸性气体环境电气设备防爆等级选择ExdIIBT4 隔爆型的电气设备[4-5]。

2.5 消防

1）旋压设备加工厂房为单层丁类厂房，为一个防火分区，疏散距离不限，建设单位应在厂房设两个直通室外的疏散口。同时，采用采光排烟天窗自然排烟，可开启面积不应小于地面面积的2%。

2）旋压设备加工厂房室外消火栓用水应由室外生产生活消防合用管网提供。同时，环状室外消火栓加压管网上应设有室外地下式消火栓，室外消火栓的布置间距应不大于120 m，其保护半径不大于150 m，且建筑消防扑救面一侧的室外消火栓数量应不少于2 个。另外，室内应设有消火栓泵三台（两用一备），消火栓泵总流量应大于50 L/s，扬程大于60 m。

3）建设单位应在旋压设备加工厂房内设置一座消防控制室，负责对建筑物内的消防系统进行监测和控制。在室内消火栓泵出水干管上设置的压力开关信号，应能直接启动消火栓泵，同时消火栓水泵应能手动启停和自动启动。消火栓箱内应设有消火栓按钮，作为发出报警信号的开关。消防控制柜或控制盘应能显示消防水池、高位消防水箱的高水位、低水位报警信号以及正常水位。消防信号应同时上传至厂区消防控制中心内。

4）建设单位应在旋压加工厂房主厂房设红外对射式感烟探测器，当发生火灾时，火灾自动报警系统应可联动切断非消防电源、自动控制点亮应急照明灯，自动解除出入口控制系统控制的疏散通道的门，并将门打开。

5）建设单位应在旋压设备加工厂房设置消防电源监控系统，在消防双电源配电箱内设置电源监控模块，并将消防电源监控信号引至附近建筑物的消防电源监控主机内。

3 液化丙烷瓶组气化站设计

3.1 建筑和消防

该项目液化丙烷瓶组气化站为工业厂房，火灾危险性分类为甲类，建筑耐火等级为二级。建筑为单层，面积60 m2，内部高度为2.4 m，建筑主体外形尺寸东西长11.9 m，南北宽4.9 m。液化丙烷瓶组气化站的气瓶储量为1.68 m3。对于新建液化丙烷瓶组气化站，需要按一类防雷建筑物进行防雷设计。建设单位应对液化丙烷瓶组气化站做轻质泄压屋面，泄压面积50.2 m2。同时，将液化丙烷瓶组气化站共设一个防火分区，在每个房间设1 个直通室外的安全出口。

建设单位应在瓶组间与气化间之间设防火墙，耐火极限不低于3 h，防火墙高出屋面0.5 m，所有防火墙、隔墙均应砌至板（梁）底，并堵严塞紧，且采用不发火导静电地面。

液化丙烷瓶组气化站外消火栓用水应由室外生产生活消防合用环状管网提供。液化丙烷瓶组气化站的气瓶组间和气化间灭火器箱内应分别放置ABC8 手提式磷酸铵盐手提式灭火器2 具，其放置位置应满足最大保护距离9 m 的要求[6]。

3.2 爆炸危险区域划分

新建液化丙烷瓶组气化站存储丙烷的爆炸危险区域，按照规范通风良好的瓶组间、气化间以释放源为中心，半径为15 m，地面以上高度7.5 m 和半径为7.5 m，顶部与释放源距离为7.5 m 的范围划分为2 区[4]。在2 区范围内，地面以下的沟、坑等低洼处划分为1 区。2 区内电气危险等级属Ⅱ类，建设单位应选择ExdIIBT4 隔爆型的电气设备，室内照明灯具、开关及其他电气设备应采用防爆型[5]。3.3 探测、报警器和视频监控设计

建设单位应在新增液化丙烷瓶组气化站的气瓶组间和气化间，丙烷管路接口、阀门区域就近设置丙烷可燃气体浓度探测器，供应管路引入和引出口均应设置自动切断阀和手动切断阀，在丙烷管路泄漏时，应可立即异常报警并自动切断阀门，同时设置手动阀门），如自动阀门失效，可手动切断阀门。

设置的丙烷探测器应分别安装在气瓶组间和气化间的释放源下方0.3 m ～0.6 m（报警值设置为10%×LEL%=2%×10%=0.2%），丙烷探测距其所覆盖范围内的任意释放源的水平距离不宜大于5 m，气瓶组间应设置2 套探测声光报警装置，声光报警器应设置在气瓶组间、气化间门内外和旋压加工厂房的值班室，并有泄漏报警远传系统。声光报警器应安装在高于现场区域地面或楼地板2.2 m，且易于工作人员发觉的地点[1]。

3.4 防雷、接地设计

建设单位应在建筑物的两端设置2 座避雷塔，作为防直击雷的装置；应在屋顶女儿墙上设置φ12 圆钢做接闪带，作为防感应雷的防雷措施；应利用钢筋混凝土柱内两根通长焊接的主筋做防雷引下线，其间距不大于18 m；应利用基础内钢筋并将所有基础钢筋进行电气连接做自然接地体，在建筑物四周环形敷设40 mm×4 mm 扁铜做人工接地极，并将两种接地体多处等电位联结，做共用接地装置[2]。

液化丙烷瓶组气化站防感应雷接地、弱电接地及各种工作接地、保护接地等均应采用共用接地装置。建筑物内均应设总等电位联接，建设单位应将建筑物内各金属构件、吊车导轨接地、配电装置金属外壳、进入建筑物的各种电缆金属外皮及钢管等联为一体，接地的保护接地型式应采用TN-S 系统（低压配电系统），采用联合接地装置，其接地电阻应小于1.0 Ω，并在防雷区交界面处设置电涌保护器，电源插座安装漏电保护器[7]。另外，建设单位应在液化丙烷瓶组气化站入口设置一个人体导消静电装置。

3.5 管路设计

建设单位应在液化丙烷瓶组气化器设置弹簧式封闭式安全阀，并在安全阀设置放散管，放散管管口应高出屋面2.0 m 以上。丙烷气管道与管道之间宜采用焊接连接，管道、设备、阀门可采用法兰或螺纹连接。当每对法兰或螺纹接头间电阻值大于0.03 Ω 时，须采用金属导体跨接[4]。同时，建设单位应在管道起端和终端及管道进入建筑的入口处设置接地极。

3.6 通风设计

建设单位应在液化丙烷瓶组气化供气时设置自动切换装置。同时，在两个房间各设置一套独立的通风系统，风口底部应距地面0.3 m，可自补风，正常工作时通风量应为6 次/h 全室换气，事故时通风量应为12 次/h 全室换气，通风设备应为防爆双速轴流风机，并设置探测声光报警器、管路切断阀和防爆事故排风系统联锁。

同时，事故通风系统应与危险物质探测器联锁启动，事故通风机在室内机靠近外门的外墙上应分别设有电气开关，且事故通风系统的电动阀门均应为防爆型，排出燃烧、危险气体的排风系统应设置有导除静电的接地装置。

4 液氧站防火灾、爆炸设计

4.1 爆炸危险区域划分

新建液氧站的液氧系统设施为21 区火灾危险区，建设单位对于计量器具及仪表，应选择匹配防火防爆的类型，对于电气设备防爆等级，应选择ExdIIBT4[5,8]。同时，建设单位应针对液氧站照明设置法兰式防爆LED 弯灯及防爆单极照明开关。

4.2 管路设计

建设单位应确保氧气放散时，在放散口附近严禁烟火，且液氧排放管均应引至室外安全处，放散管口距地面应不低于4.5 m[5]。管道分段阀门之间应设置有放散阀，地上敷设管道两阀门之间应设置有管道安全阀，管道安全阀与管道之间应设置有阀门。

建设单位应在液氧站设置必要的流量、压力监测、自动控制系统、安全联锁、快速切断保护系统；同时在液氧加压前管道安装切断阀、安全阀、排液阀，加压后设止回阀。在放散氧气以及排放液氧、液空时，建设单位必须通知周围人员严禁动火，并设专人监护。同时，应严禁氧气及液氧储罐、氧气管道和阀门、与氧气接触的仪表、工机具、检修氧气设备人员的防护用品等被油脂污染；严禁在液氧排放口附近放置易燃易爆物质及一切杂物。

另外，建设单位应定期对供氧、丙烷管路易泄漏的部位进行查漏，对压力表、安全阀等仪表和联锁保护装置定期检查、校对。

4.3 防雷、接地设计

对于液氧站的储罐和工艺装置，其壁厚不小于4 mm 时，可不装设接闪器，但必须接地。接地点不应少于两处，其间距不应大于30 m，冲击接地电阻不应大于30 Ω[2]。

建设单位应在氧气（液氧）设备、管道、阀门上的法兰连接和螺纹连接处，采用金属导线跨接，且跨接电阻应小于0.03 Ω；应在积聚液氧的设备、氧气管道设导除静电的接地装置，且接地电阻应不大于10 Ω。

4.4 安全监控和消防

建设单位应在液氧罐储存区域四周设置防护围栏，并在围栏显著位置张贴危险化学品安全技术说明书，在液氧储罐设置色标。同时，应在围栏区域内设置安全生产监控摄像装置，实时监控现场情况，该视频监控应可查90 天内的监控记录。

环状室外消火栓加压管网上应设有室外地下式消火栓，室外消火栓的布置间距应不大于120 m，其保护半径应不大于150 m，且建筑消防扑救面一侧的室外消火栓数量应不少于2 个。液氧罐附近应分别设专用的室外地下室消火栓，并设置冷却储罐用的消火栓水龙带和水枪，作为两个储罐的移动式冷却水枪。

对于液氧罐，建设单位应按严重危险级B、C 类火灾设置型号为MPT60 的推车式泡沫灭火系统，最大保护距离为18 m，同时确保灭火器设置处设有明显标志[6]。

5 安全管理和应急救援

1）建设单位应健全本单位的安全管理规章制度和岗位安全责任制度，对从业人员进行安全教育、岗位技术培训等。从业人员应当接受教育和培训，考核合格后上岗作业。同时，建立操作规程和日常作业相关的记录档案，做到随时可查，并保存不少于1 年。

2）建设单位应确保危险化学品储存在专用仓库内，并由专人负责。同时，根据危险化学品仓库设计要求，严格控制危险化学品的储存品种、数量，并建立危险化学品出入库核查、登记制度。

3）建设单位应相关要求，结合现场实际情况制定危险化学品（液化丙烷气、液氧）火灾、爆炸等事故的专项预案和现场处置方案，并完善应急物资和装备。同时，结合本单位的事故风险特点，组织相应应急演练并做好记录。

4）建设单位应进一步加强岗位操作人员的应急培训，使各级人员熟悉和掌握应急行动的原则、程序和方法，提高人员的应急响应能力。