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石油化工建筑防爆设计注意问题

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摘要:石油化工产品危险性高,具有易燃易爆特点,因此,对相关建筑进行设计时应做好防爆考虑,把握设计细节与要点,为石油化工产品的生产、存放营造安全的环境。本文阐述石油化工爆炸相关知识,提出石油化工建筑防爆设计应注意的问题,以供参考。

关键词:石油化工;建筑;防爆设计;注意问题

石油化工是我国的重要工业之一,在满足各生产领域对化工产品需求上发挥重要作用。石油化工产品生产中,保障各环节安全,避免安全事故的发生是工作的重点,因此,生产企业应提高认识,认真落实防火防爆工作,尤其可从石油化工建筑入手,做好防爆设计,为生产工作的安全、稳定进行奠定坚实基础。

1.石油化工爆炸分类及极限

(1)石油化工爆炸分类依据发生原因及性质,石油化工爆炸分为物理爆炸和化学爆炸,其中物理爆炸指密闭容器中气体压力超过容器所能承受的最大压力,造成容器破裂。化学爆炸物质因迅速发生放热化学反应,产生大量气体,膨胀做功形成的爆炸。化学爆炸进一步细分为:简单的分解爆炸、复杂分解爆炸、爆炸性混合物爆炸。显然化学爆炸造成的危害更为严重,其不仅损坏临近设施,而且直接威胁人们的生命安全。(2)石油化工爆炸极限石油化工产品爆炸极限指可燃气体、蒸汽或粉尘与空气混合物遇点火源发生爆炸的最低、最高浓度。研究发现,影响气体爆炸极限的因素有含氧量、压力、浓度。影响粉尘爆炸极限的因素较多,包括点火源、灰分、水分、挥发成分、粒径等。

2.石油化工爆炸造成的危害

石油化工产品爆炸造成的危害非常之大,其主要由以下因素造成:首先,爆炸压力。爆炸压力是爆炸破坏、杀伤的重要因素,其可用以下公式加以衡量。其中T0、T爆表示爆炸前后气体的温度;n、m分别表示爆炸前后的摩尔数。其次,冲击波。爆炸发生的瞬间,能量突然释放到周围空气中,会产生冲击波。冲击波给人、建筑造成的危害较为严重,如表1所示,冲击波给砖混结构建筑造成的破坏。再次,高温。爆炸温度较高一般在2000~3000℃左右,给附近设施造成严重破坏。最后,爆炸碎片。爆炸会伴随着碎片的飞散,飞散距离在100~500m范围,给建筑物造成破坏,造成人或动物伤亡。

3.石油化工建筑防爆设计注意问题

针对石油化工发生的爆炸类型,以及爆炸造成的危害,生产企业应提高安全意识,做好生产设施的安全设计,尤其应做好建筑防爆设计,要求设计人员明确设计注意的问题,降低爆炸发生机率,保障生产安全。(1)注重合理布置厂房石油化工生产中,合理布置厂房,可有效避免爆炸事故的发生,降低爆炸造成的破坏,因此,设计人员应将厂房的布置设计作为工作重点,尤其应注意把握以下问题:首先,做好整体规划设计。针对可能发生爆炸事故的库房、厂房,应严格按照规范要求预留合适的防火间距。同时,做好散发火花、明火位置的研究,将厂房布置在下风向位置。另外,做好常年主导风向分析,将具有爆炸危险的库房、厂房平面主轴线与风向垂直,或者夹角至少应达到45°。其次,把握空间布置细节。设计的建筑应以单层或单独建筑为主,并做好半敞开或敞开式设计。建筑体量尽量小型化,不宜过大,(2)选择安全建筑结构针对具有爆炸危险性的厂房,做好选型设计尤为重要。设计人员应总结以往设计经验,明确石油化工生产要求,保证厂房建筑的安全性。一方面,建筑结构应具备较好的整体性,强度高、耐火性好。同时,应能方便的设置较大泄压面积。另一方面,建筑结构可设计成砖混结构、钢框架、装配式钢筋混凝土框架结构。其中砖混结构应注重设计圈梁、构造柱,并在砖缝中做好钢筋的配置。钢框架结构应做好防火保护设计。如为装配式钢筋混凝土框架结构,应保证构件节点连接强度,并设置现浇层,提高建筑的整体性。(3)做好防爆墙的设计防爆墙可抵抗爆炸压力,降低爆炸造成的破坏。一方面,设计人员做好常见防爆墙研究,明确不同防爆墙的适用类型。当前砖墙防爆墙、钢筋混凝土防爆墙、钢板防爆墙较为常用,其中砖墙防爆墙适用在爆炸危险性较小的厂房;钢筋混凝土防爆墙适用于爆炸压力较高的场合。另一方面,明确设计参数。设计砖墙防爆墙时应注重设计钢筋混凝土构造柱,间距至少应达到6m。墙体高度一般在6m,如较高应设计钢筋混凝土圈梁。墙体厚度至少应达到240mm且砂浆强度等级应达到M5。如为钢筋混凝土防爆墙,其厚度应达到20mm;混凝土强度等级应达到C20。另外,应做好双层双向配筋且使用的钢筋直径不能低于10mm,间距控制在200mm以内。如为钢板防爆墙应保证立柱与横梁间的间距控制在1.8m以内且面板厚度至少应达到6mm。(4)落实泄压设计细节石油化工建筑防爆设计时,做好泄压设计尤为重要。一方面,选择合理的泄压位置。泄压面应和可能发生爆炸的位置靠近,并注意避开主要交通道路、人员集中的场所。针对屋面上的泄压设施,应注意采用防冰雪积压措施。另外,泄压门窗应进行外开设计。另一方面,明确泄压构件材料要求。泄压构件材料质量应轻,自身重量不能超过60kg/m2,并且具有较好的脆性,即,爆炸产生的压力较小时应能破碎。研究发现,石膏板、加气混凝土、石棉瓦是常用材料,设计人员应根据实际情况加以合理选取。另外,设计合理的泄压比。所谓泄压比指厂房全部泄压面积和厂房的体积比。一般根据厂房爆炸危险等级确定泄压比。例如,氢的泄压比不能小于0.25;乙炔产品的泄压比不能小于0.20;乙烯的泄压比不能小于0.16。

4.结论

石油化工建筑防爆设计涉及的内容多,专业性强,做好防爆设计研究,对保证生产工作的安全、顺利进行具有重要的现实意义。本文通过研究得出的结论有:(1)设计人员应做好石油化工爆炸类型及危害的分析,提高安全意识,将防爆设计融入到各个内容及环节之中。(2)为保证石油化工建筑防爆设计质量,应注重厂房位置的合理布置,选择安全的建筑结构。同时,还应做好防爆墙的设计,并认真落实泄压设计细节,杜绝爆炸事故的发生。

【参考文献】

[1]刘健.石油化工建筑防爆设计时需要注意的问题[J].化工管理,2014(23):258.

[2]朱月.浅谈化工建筑防爆、泄爆、抗爆设计[J].山东工业技术,2018(21):94.

作者:房淑焕 单位:中海油石化工程有限公司

石油化工建筑防爆设计注意问题责任编辑:张雨    阅读:人次
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