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摘要:《石油化工企业设计防火规范》的制定旨在提高石油化工企业的安全防范意识,防止因为火灾而造成巨大损失,这一规范确切地说明了石油化工企业的设计,同时对相应的量化标准进行了规定。然而在实际运用时还存在一定的问题,所以加强对《石油化工企业设计防火规范》运用的研究十分必要。
关键词:石油化工企业;运用;防火规范
在进行石油化工企业相关设计时,必须严格遵守《石油化工企业设计防火规范》(以下,简称:《石化规》),这一规定颁布之后经过了两次较大的修订,能够在很大程度减少石油化工企业发生火灾,避免人民生命财产遭受迫害。然而在实际运用过程中怎样真正发挥出其积极作用是值得人们关注和探讨的。
1相关术语的定义
1.1闪点
闪点是指规定的实验条件下,当可燃液体或固体表面的蒸汽与空气相结合形成混合物,遇到火源出现闪燃,这种情况下液体或固体的最低温度。
1.2装置区
装置区指一个或多个独立石油化工装置或者联合装置共同组成的区域。
1.3爆炸下限
爆炸下限指那些可燃的蒸汽、气体成分在空气中形成的混合物,在与火源相遇后产生爆炸的最低浓度。其中可燃蒸汽、气体的爆炸下限是其在与空气形成的混合物中的比重。
2相关设备的火灾危险性类别
2.1物质
2.1.1可燃气体
在《石化规》中以可燃气体与空气混合物的爆炸下限为分类指标,把可燃气体划分成甲类和乙类。甲类爆炸下限<10%,乙类爆炸下限≥10%。
2.1.2液化烃及可燃液体
在《石化规》中明确规定了液化烃及可燃液体的火灾危险性类别。其中液化烃呈液态并具有可燃性。在这一规定中把液化烃与其他可燃液体合到一起,对其火灾危险性统一分类。蒸气压是判定可燃液体火灾危险性最有效的指标,当蒸气压较高时它的火灾危险性也越高。与其他可燃液体相比,液化烃的蒸气压相对较大,在《石化规》中通过蒸气压来判定它的火灾危险性,同时通过液化烃这一名称将其与其他可燃液体进行有效区分,它在火灾危险性中为甲A类。液化烃之外的可燃性液体的蒸汽压都相对较低,测量存在一定难度,因此大多国家都通过闪点来判定其火灾危险性,他们的闪点越低表明火灾危险性也越大。我国对可燃性液体的火灾危险性予以统一分类。其中乙、丙类可燃性液体的火灾危险性类别要受到操作温度的影响。这是由于这两类可燃性液体的操作温度比闪点高时,它们的气体挥发量较多,与此相应的火灾危险性也就增加。
2.1.3可燃固体
《石化规》规定要根据《建筑设计防火规范》的相关标准对固体的火灾危险性分类,其中依据的是《建筑设计防火规范》的分类原则。
2.2设备
《石化规》中规定对于设备的火灾危险类别要根据他们的处理、存储、输送介质的火灾危险性类别予以进行。例如把汽油及汽油泵的火灾危险性类别都规定为甲B类。
3混合物的火灾危险性类别
3.1物质
对于那些在石油化工企业中经常见到的而且自身的火灾危险性类别已经有确切规定的物质,可以在《石化规》中有效查询自身的火灾危险性类别。例如液化丙烯为甲A类,而原油则为甲B类。
3.2混合物
石油化工企业在实际生产过程中,常常需要有明确火灾危险性类别物质相结合成的混合物,例如甲、乙两类可燃气体等共同组成的混合物,其中各个可燃性气体在混合物中所占的比例在不同的生产工序中是不同的,当前这些混合物的火灾危险性类别在《石化规》中的相关规定仍未确切标出。
4装置区内部道路
相关参数设置厂内道路与装置内道路是装置区内部道路的重要组成部分,其中独立装置之间、联合装置之间以及这两者之间的道路为厂内道路,而独立装置与联合装置这两者内部的道路则是装置内道路。
4.1厂内道路
《石化规》中明确规定,应该在不同装置或者联合装置之间设置环形消防车道,其路面宽度应该≥6m,路面内缘转弯处的半径要≥12m,而路面上净空高度要≥5m,这些规定只有一个层次。在对这一规范进行实际运用的时候,应该按照工程经验,装置或者联合装置的火灾危险性、占地面积、石油化工企业消防车辆的型号、外形尺寸等,在大于等于相关规定的前提下,对厂内道路的参数进行分层。
4.2装置内道路
相关参数设置《石化规》把联合装置视为同一装置,所以应该将联合装置与独立装置进行同等对待,明确规定对于装置内消防道路的设置,其路面宽度应该≥4m,路面上净空高度应该大于等于4.5m,而路面内缘转弯处半径应该≥6m。对于那些占地面积在10000m2到20000m2范围内的设备及建筑物,它们周围的环形道路宽度应该≥6m,它们自身的宽度应该≤120m,彼此之间也应该>15m。
5《石油化工企业设计防火规范》的运用及建议
要想有效运用《石化规》必须对这一规范的内容进行确切理解,并与项目特点、风险评估、模拟计算等相结合运用。
5.1混合物
对于那些由已有明确火灾危险性类别的物质共同构成的混合物的火灾危险性类别的判定,可以先进行相关实验获取有关数据,在此基础上再进行判定。然而在石油化工企业的生产过程中,要想在实验中获取相关的数据具有一定的困难,所以当前在混合物的火灾危险性类别判定上还需要不断探索。对此可以有效参考《道化学公司火灾、爆炸危险指数评价方法》中混合物的物质系数被明确规定的做法,如果获取数据存在一定困难时,可依据混合物中浓度≥5%同时火灾危险性等级最高的成分对混合物的火灾危险性类别进行有效确定。
5.2分层次设置
装置区道路相关参数消防、设备安装、检修主要通过装置区内部道路展开。当前石油化工企业的重大火灾事故时有发生,在公安部消防部门对其进行救援过程中,发现厂内道路路面应当拓宽,同时要在装置的周围把适当的消防作业场地留出来,因为如果没有足够的场地就可能会阻碍灭火救援阵地的设置以及大型消防车的工作。所以在运用《石化规》的过程中,如装置区内存在很大火灾危险或者占地面积很大的大型独立装置或者联合装置,应该以消防扑救的难度、以道路分割的设备、建筑物区块占地面积为依据,对装置区道路的相关参数进行分层次设置。例如不能统一把装置区道路宽度规定为6m,而应该设置为<4、6、8、10m等多个等级。
6结语
当前能源安全已经提升到国家战略的高度,石油在能源中占有重要地位,因此其安全性尤为重要。有效防护石油化工企业的火灾对企业的生产发展与人员的生命安全都有着积极地作用。大家在遵守《石化规》的过程中,要不断地对其进行完善和创新,只有这样才能真正增强防火设计质量。
参考文献
[1]张云波.石油化工企业设计防火规范若干问题的探讨[J].江西化工,2011(2):166-167.
[2]张晋峰.《石油化工企业设计防火规范》的灵活应用及建议(Ⅰ)[J].炼油技术与工程,2016(8):61-64.
(昊华工程有限公司,北京100143)
[摘要]在化工设计中《建筑设计防火规范》和《石油化工企业设计防火规范》是常用的设计规范,在设计中合理选用至关重要。本文针对如何正确使用两种规范,提出了应从八个方面作统筹考虑的建议,以期做到合理使用规范。
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关键词 ]建规;石化规:化工设计[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.35.193
1引言
《建筑设计防火规范》和《石油化工企业设计防火规范》是在化工设计中常用的设计规范,《建筑设计防火规范》(GB50016)简称“建规”,《石油化工企业设计防火规范》(GB50160)简称“石化规”。“建规”和“石化规”在设计中合理选用至关重要。
2如何正确使用两种规范
化工设计中正确应用规范的责任重于泰山,化工企业新建、改建、扩建项目设计如何正确应用两种规范一直以来备受关注。两种规范使用一直以来有如下几种说法:一是根据规范条文的严格程度选用规范,即哪个规范严格就按哪个规范设计;二是根据设计中的介质是否属于石化企业的原料、中间产品、副产品、产品,属于的就按“石化规”设计,不属于的就按“建规”设计;三是相当多的时候,设计院经常按哪个规范的不严格就用哪个规范进行设计;四是按项目所在地用哪本规范验收,就用哪个规范设计。到底如何正确使用两种规范,我们需从以下几点全面考虑。
(1)根据国家安监总管三〔2013〕76号文的第十五条要求:“具有爆炸危险性的建设项目,其防火间距应至少满足《石油化工企业设计防火规范》(GB50160)的要求,当国家标准规范没有明确要求时,可根据相关标准采用定量风险分析计算并确定装置或设施之间的安全距离。”随后在国家安监总厅管三函〔2014〕5号文中对爆炸危险性的建设项目进行定义说明,“危险化学品建设项目所涉及的物料(原料、中间产品、副产品、产品)有下列情形之一的,该建设项目应当认定为《国家安全监管总局 住房城乡建设部关于进一步加强危险化学品建设项目安全设计管理的通知》(安监总管三〔2013〕76号)第十五条中的“具有爆炸危险性的建设项目”:一是爆炸品或本身具有爆炸危险性,或者在遇湿、受热、接触明火、受到摩擦、震动撞击时可发生爆炸;二是在生产过程中具有爆炸危险性,包括可燃气体、可燃液体泄漏后与空气形成爆炸性混合物的情况”。因此具有爆炸危险性的建设项目的设计必须采用“石化规”。
(2)适用范围。“建规”总则第1.0.2条规定:“本规范适用于下列新建、扩建和改建的建筑:厂房;仓库;民用建筑;甲、乙、丙类液体储罐(区);可燃、助燃气体储罐(区);可燃材料堆场;城市交通隧道。人民防空工程、石油和天然气工程、石油化工工程和火力发电厂与变电站等的建筑防火设计,当有专门标准时,宜从其规定。”第1.0.3条规定:“本规范不适用于火药、炸药及其制品厂房(仓库)、花炮厂房(仓库)的建筑防火设计。”“石化规”总则第1.0.2条规定:“本规范适用于石油化工企业新建、扩建,或改建工程的防火设计。”虽然两个规范中适用范围划定的很清楚,但是根据国家安监总管三〔2013〕76号文的第十五条的要求,“石化规”的适用范围明显比规定的范围要大得多。只有对于不具有爆炸危险性的建设项目,根据两个规范的适用范围进行合理选用才是有效的。
(3)火灾危险性分类。“建规”与“石化规”在火灾危险性分类方面共同点是都是以物质的安全特性为主要依据进行分类的。“建规”火灾危险性分类分为生产的火灾危险性分类和储存物品的火灾危险性分类两大类,并分别分为甲、乙、丙、丁、戊5类。“石化规”火灾危险性分类分为甲、乙、丙3类。其中可燃气体分为甲、乙2类,在甲、乙、丙3类中又细分为甲A、甲B、乙A、乙B、丙A、丙B六类。这里可以明显看到“建规”火灾危险性分类涉及的危险物质范围类型广一些,而“石化规”涉及的危险物质范围小一些,仅限于石油化工企业常见物质范围内,一般化工生产企业许多物质在“石化规”里是找不到分类标准的,毫无疑问,在火灾危险性分类问题上一般化工生产企业应参照“建规”执行,石油化工生产企业应参照“石化规”执行。
(4)根据“安全第一,预防为主,防消结合”的安全生产方针,预防事故发生的措施是最重要的。“建规”侧重的是“消”而非“防”,基本是事故发生后防止事故蔓延扩大和事故后果加重的措施(如耐火等级、防火分区、防火间距、防爆泄压、安全疏散、消防等),主要偏重火灾时怎么“保护建筑物”,几乎没有预防事故发生的规定。而“石化规”是综合性的防火规范,既有“消”也有“防”,既有预防事故发生的规定(即“工艺”上怎么预防火灾),也有防止事故蔓延扩大和事故后果加重的规定。
(5)“建规”只规定了建筑物(如厂房、仓库)和构筑物(如堆场、罐区)应采取的防火措施,而对于建构筑物内的生产、储存、辅助设备设施本身及生产工艺过程应该采取什么安全措施则基本无规定。“石化规”是综合性的规范,既有对建构筑物的规定,又有对生产、储存、辅助设备设施本身及生产工艺过程应该采取的安全措施的规定。“建规”仅仅是一个建筑防火规范,建设项目中涉及的许多其他防火安全问题,诸如规划设计、平面布置、工艺设置、管道布置、仓库管理、清污分流、环境绿化等内容在“建规”中是没有具体要求的,但在“石化规”中却有比较具体明确的要求,而这些内容应该或者可以作为一般化工生产企业建设过程作为安全设施设计的依据。
(6)在防火间距经过对比,除罐区外,其他方面的防火间距,“石化规”比“建规”要大得多(如:“石化规”甲类装置间防火间距要求30m,“建规”甲类厂房间防火间距要求12m等)。“建规”规定的一个罐区的容量较小(甲、乙类5000m3,丙类25000m3),如果要储存的物料数量超过一个罐区的规定容量,则应布置成两个罐区,两个罐区之间的防火间距要求很大。“石化规”在一个罐区的容量方面无规定,只规定了一个罐组的容量,而多个罐组可以布置在一起构成一个罐区,这方面“石化规”在防火间距方面低于“建规”。且“石化规”对于装置储罐(中间储罐)与装置的间距要求较低。
(7)对于规模为中、大型的企业,如果生产装置是露天框架布置的,不管其是否属石化、炼油、化纤企业,也不管其是否在“石化规”4.2.12条文解释表5、表6、表7中出现,防火间距均应执行石化规,因为建规没有规定这种露天装置之间的间距,而且对露天框架装置的安全疏散、消防等方面,建规也没有规定,只能执行“石化规”。
(8)在一个企业或项目中,防火间距必须执行同一个规范,不能这个区块执行“建规”而另一个区块执行“石化规”。规范之间是有关联的,是相互引用的,例如,防火间距执行“石化规”的企业,在涉及建筑物间(如仓库之间、办公楼等民用建筑之间、空压机房等辅助厂房之间)的防火间距时,因“石化规”无规定或指明执行相应规范,这部分防火间距就要执行“建规”了。这种情况仍然符合一个企业在防火间距方面只能执行一个规范的原则——统一执行的是“石化规”,只不过“石化规”在建筑物防火间距方面指明引用其他规范,而未列出具体数据,我们按其他规范规定的数据要求,也是遵从“石化规”的要求。但对于“两重点一重大(重点监管的危险化工工艺、重点监管的危险化学品和重大危险源的监管)”的建设项目应注意,根据国家安监总管三〔2013〕76号文第14条规定,至少还应满足下列现行标准规范的要求,并以最严格的安全条款为准:《工业企业总平面设计规范》(GB 50187);《化工企业总图运输设计规范》(GB 50489);《石油化工企业设计防火规范》(GB 50160);《石油天然气工程设计防火规范》(GB 50183);《建筑设计防火规范》(GB 50016);《石油库设计规范》(GB 50074);《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》(GB 50493);《化工建设项目安全设计管理导则》(AQ/T 3033)。
3结论
综上所述,根据以上几条统筹考虑,应能很好地解决“建规”和“石化规”在化工设计中的选用问题,做到合理使用规范。
参考文献:
上面提到过变配电室包括高压配电室、低压配电室、发电站、总变电所等。确定变配电室的火灾危险性类别是给建筑物定性,为进行下一步设计提供重要的依据。《石油化工生产建筑设计规范》SH3017-1999(以下简称《油规》)附录A中高低压配电室、变电站火灾危险性分类为丁、戊类,总变电所火灾危险性分类为丙类,如何根据电气专业提出的具体要求认定其变配电室的火灾危险性类别,关键要看该建筑物自身的使用功能。根据《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB50229-2006表11.1.1建(构)筑物的火灾危险性分类及耐火极限(见附表1)可看出,如单一功能房间的建筑物,无论大小都可在表中对号入座确定其火灾危险性类别和耐火极限。但一个建筑物内含有多个功能房间时,如何认定呢?
实例一:某单个装置变电所,一层为电缆夹层以及配件库等辅助用房,二层为高低压配电室(无含油电气设备,含四台干式变压器)、干式电容器室等。该变电所主角是配电室,所以查附表一高低压配电室(无含油电气设备)火灾危险性类别为戊类,干式变压器室、干式电容器室为丁类,有人认为即便按危险性较大的设计,此变电所火灾危险性类别也只能定为丁类,认定为丁类在建筑设计上会省掉很多麻烦,这样的图纸我也看到过,但他忘了电缆夹层可是丙类,而且一般变电所电缆夹层上方或下方即是配电室,《建筑设计防火规范》GB50016-2006(以下简称《建规》)第3.1.2条1规定“火灾危险性较大的生产部分占本层或防火分区面积的比例小于5%且发生火灾事故时不足以蔓延到其他部位或火灾危险性较大的生产部分采取了有效的防火措施,才能按火灾危险性较小的部分确定”,显然电缆夹层没采取任何有效的防火措施,且所占防火分区面积的比例也远远大于5%,所以该变电所火灾危险性类别应定为丙类而不是丁类。实例二:某罐区配电室,包括两个油浸变压器室、一个配电室含十台配电柜(每台配电柜油量均在60kg以下)、一个电容器室及辅助用房,带十台配电柜的配电室查附表一火灾危险性类别为丁类,油浸变压器室为丙类,所以电容器室无论有无可燃介质,该整体配电室应定为丙类,但事实还是有把它定为丁类的,原因也与例一类似。
从上面两个例子可以看出变配电室火灾危险性分类是经常遇到并容易混淆的。我给大家一个简单判定的方法,如果遇到变配电室内含电缆夹层或油浸变压器室的多功能建筑如无特殊情况或前提条件与上述例子比较相似可判定该变配电室为丙类,其他可视具体情况定为丁类或戊类。
2防火分区的划分
防火分区的划分在石油化工建筑设计中是常见而棘手的问题,也是非常容易混淆的问题。有的建筑只因设计人对规范的理解不到位或曲解了规范的用意而做了错误判定,不是采取了多余的措施造成不必要的浪费,就是考虑不够周全,没有满足规范的要求。下面举个常见的实例说明一下:某酮苯真空过滤机厂房,生产类别为甲类,底层建筑面积为1546m2,二层建筑面积为1513m2,总建筑面积合计为3059m2,建筑总高度为23.6m。本建筑物适用于《建规》,故查该规范表3.3.1(见附表2)确定其防火分区。因为二层,所以按多层厂房查表可得“厂房的耐火等级为一级时每个防火分区的最大允许建筑面积3000m2,厂房的耐火等级为二级时每个防火分区的最大允许建筑面积2000m2”。
正确的做法是把厂房的耐火等级定为一级,要么将一层与二层中间的耐火极限不小于1.5h不燃烧体的钢筋混凝土楼板上必须设的吊装孔在平时不生产时封闭形成两个防火分区;要么将其中一个62m2的室内楼梯封闭在生产区和封闭楼梯间形成两个防火分区,吊装孔不用封闭,从楼梯间每层进入生产区的防火墙上应设甲级防火门。上述两种做法均可满足《建规》防火分区划分的要求,后者对面积超限不多更经济实惠、方便操作。但我看到过真实的错误做法,设计人或将每个防火分区的最大允许面积理解为每层防火的最大允许面积(按多层考虑)或认为有吊装孔而按单层厂房考虑,但无论如何他把将该厂房的耐火等级定为二级是错误的,故石化综合大检查时该建筑没有通过消防检查。况且二层钢筋混凝土楼板仅开了一个很小的吊装孔,不足以认定为单层建筑。
3厂房或泵房在何种情况下不能设地沟或地坑
厂房或泵房能否设地沟或地坑,这个问题一直是石油化工建筑设计纠结的问题,工艺安装或储运等上序专业经常为了这个问题与接委托的建筑专业设计人员产生分歧,为什么有的厂房或泵房能设,有的厂房或泵房不能设,什么原因不能设等等,下面就详细地论述一下。设地沟或地坑的目的是为了平时方便清理地面或开停工、检修时清洗设备或泵以及排空设备、泵、管道中的残液或进线用。那么什么样的厂房或泵房不能设地沟或地坑,《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008第5.3.1条6规定“比空气重的可燃气体压缩机厂房的地面不宜设地坑或地沟;厂房内应有防止可燃气体积聚的措施”和第5.3.3条3规定“甲、乙A类液体泵房地面不宜设地坑或地沟,泵房内应有防止可燃气体积聚的措施”。《油规》第2.4.25条规定“散发较空气重的可燃气体的甲、乙类压缩机厂房,其物料管线和电缆宜架空敷设,当设地沟时,沟内应用非燃烧体材料填塞密封,沟盖板应固定密闭,地沟应密封至本厂房外出口1m处”和第2.6.9条规定“甲、乙A类泵房的地面不应设地坑或地沟,并宜在侧墙下部采取通风措施”、第2.8.9条2规定“散发较空气重的易燃、易爆气体的甲类厂房,应采用不发火花楼地面。地下不宜设地沟,当必须设置时,其盖板应严密,并用非燃烧体材料填塞紧密填实。《建规》第3.6.6条规定“厂房内不宜设置地沟,必须设置时,其盖板应严密,地沟应采取防止可燃气体、可燃蒸汽及粉尘、纤维在地沟积聚的有效措施,且与相邻厂房连通处应采用防火材料密封”。什么原因不能设地沟或地坑呢?其主要原因就是防止可燃气体、可燃蒸汽及粉尘、纤维在地沟或地坑中积聚,避免爆炸危险。
4结束语