干货 | 控制室是否需要抗爆?

干货 | 控制室是否需要抗爆?
特别策划

 

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石油化工装置中烃类以及其它可燃物质极易发生爆炸。装置设计尽量避免事件的发生,虽然发生爆炸的几率非常低,但是一旦发生爆炸,它造成的设备损坏和人员伤亡却比较严重。在国外,20多年前,就有针对性地对石油化工装置中控制中心进行防护,已经有较为成熟的做法,有的已经形成比较容易操作的设计手册。在国内,由于HSE风险意识认识不足,起步较晚,近年才逐步加强对石油化工装置中控制室抗爆问题的关注和监管,本文就相关标准、规范中对控制室是否需要抗爆的要求汇总,帮助仪表人加深对控制室抗爆要求的设计和理解。
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1、《危险化学品安全专项整治三年行动实施方案》

 

1.涉及爆炸危险性化学品的生产装置控制室、交接班室不得布置在装置区内,已建成投用的必须于2020年底前完成整改;

2.涉及甲乙类火灾危险性的生产装置控制室、交接班室原则上不得布置在装置区内,确需布置的,应按照《石油化工控制室抗爆设计规范》(GB50779-2012),在2020年底前完成抗爆设计、建设和加固。

3.具有甲乙类火灾危险性、粉尘爆炸危险性、中毒危险性的厂房(含装置或车间)和仓库内的办公室、休息室、外操室、巡检室,2020年8月前必须予以拆除。

个人学习记录:

 

“爆炸危险性化学品”的定义,可以参照《危险化学品安全专项整治三年行动实施方案》中的定义或者安监局网站回复读者提问。

 

危险化学品安全专项整治三年行动实施方案中的定义:爆炸危险性化学品,指《危险化学品目录》中危险性类别为爆炸物的危险化学品。

 

安监局网站回复读者提问:

 

咨询:《危险化学品安全专项整治三年行动实施方案》中“新入职的涉及爆炸危险性化学品的生产装置和储存设施的操作人员必须具备化工类大专及以上学历”,爆炸危险性化学品怎么理解,煤气、柴油、氨水、液氧、煤粉是否属于爆炸危险性化学品?

 

回复:爆炸危险性化学品是指《危险化学品目录(2015版)实施指南(试行)》中,《危险化学品分类信息表》里面“危险性类别”为“爆炸物”的危险化学品。感谢您对危险化学品安全生产工作的关注。

 

《危险化学品分类信息表》举例:

 

GB30000.2-2013化学品分类和标签规范第2部分:爆炸物

b) 《危险化学品安全专项整治三年行动实施方案》中的上述三条要求中,没有提及无人值守的现场机柜间,无人值守的现场机柜间可以参照相关标准,比如:SH/T 3006—2012《石油化工控制室设计规范》 、 HG/T 20508-2014《控制室设计规范》等。

 

2、SH/T 3006-2012 《石油化工控制室设计规范》

 

4 控制室

4.1.1 控制室的工程设计应符合职业卫生、安全和环境保护的要求。有爆炸危险的石油化工装置的控制室设计应符合 SH/T 3160的规定。 

4.4 建筑和结构 

4.4.1 对于有爆炸危险的石油化工装置,控制室建筑物的建筑、结构应根据抗爆强度计算、分析结果设计。

个人学习记录:

结合SH/T 3006-2012标准原文以及自控中心站集中回复读者提问,SH/T 3006-2012的要求是:应对中心控制室、现场机柜室等重要设施根据生产装置的特性进行爆炸风险安全评估,建筑、结构设计应根据抗爆强度计算、分析结果设计。

 

注:SH/T 3160-2009 《石油化工控制室抗爆设计规范》已于2017.5.12废止,目前现行标准是GB 50779-2012《石油化工控制室抗爆设计规范》。GB 50779-2012目前正在修订升版,修订后的标准GB/T 50779-202*《石油化工建筑物抗爆设计标准》预计2021年颁布,与2012版比较,GB修订为GB/T,名称由《石油化工控制室抗爆设计规范》修订为《石油化工建筑物抗爆设计标准》。

 

3、自控中心站集中回复读者提问

 

问题:新建无人值守的现场机柜室等重要设施是否需要进行抗爆设计?

答复:《石油化工企业设计防火标准》GB 50160—2008 (2018版)中第5.7.1A条规定:中央控制室应根据爆炸风险评估确定是否需要抗爆设计。布置在装置区的控制室、有人值守的机柜间宜进行抗爆设计,抗爆设计应按现行国家标准《石油化工控制室抗爆设计规范》GB50779的规定执行。现场机柜室作为生产装置的“区域性重要设施”,对生产装置的安全及连续稳定运行具有至关重要的作用。

 

《石油化工控制室设计规范》SH/T 3006-2012第7.8条规定“对于有爆炸危险的石油化工装置,现场机柜室建筑物的建筑、结构应根据抗爆强度计算、分析结果设计”,此条内容在“条文说明”中有更为详细的解释:

 

7.8 现场机柜室是否设计为抗爆结构仍需要安全专业进行抗爆强度计算、分析后确定。根据石油化工企业的实际经验,抗爆结构的现场机柜室具有如下优点:

 

a) 现场机柜室内不仅在开车及试运行阶段有较多人员,而且在正常生产阶段也长期有少量人员,抗爆结构的现场机柜室更有利于保护人身安全。

 

b) 现场机柜室内的控制系统、安全系统设备承担所属装置的控制和安全联锁,抗爆结构的现场机柜室在遭遇爆炸冲击波的情况下,仍可实现装置有序的安全停车。

 

c) 现场机柜室内的控制系统、安全系统设备价值昂贵,大型装置需数百万至上千万美元,并且毁坏后的恢复时间很长,需要重新采购、集成、安装、组态及回路联调等,特别是有些装置带有专利控制系统,需通过专利商采购,恢复时间更长,对重新恢复生产很不利。因此,抗爆结构的现场机柜室可避免控制系统因装置爆炸而损坏。

 

因此,应对中心控制室、现场机柜室等重要设施根据生产装置的特性进行爆炸风险安全评估,建筑、结构设计应根据抗爆强度计算、分析结果设计。

 

4、HG/T 20508-2014 《控制室设计规范》

 

3.4 建筑和结构

3.4.1 对于有爆炸危险的化工工厂,中心控制室建筑物的建筑、结构应根据抗爆强度计算、分析结果设计。

3.4.2 对于有爆炸危险的化工装置,控制室、现场控制室应采用抗爆结构设计。

4 现场机柜室

4.0.7 对于有爆炸危险的化工装置,现场机柜室应采用抗爆结构设计。

 

5、GB 50160-2008(2018年版) 《石油化工企业设计防火标准》

 

5 工艺装置和系统单元

5.7 其他要求

5.7.1A 中央控制室应根据爆炸风险评估确定是否需要抗爆设计。布置在装置区的控制室、有人值守的机柜间宜进行抗爆设计抗爆设计应按现行国家标准《石油化工控制室抗爆设计规范》GB50779 的规定执行。

条文说明,

5.7.1A 国外标准API 752-2009《工艺装置永久性建筑物布置危险管理》针对爆炸、火灾和有毒物泄漏等不同事故场景的建筑物布置提出了风险评估的方法、标准及风险减缓措施等具体规定。该标准明确指出,建筑物是否需要考虑抗爆性能主要取决于建筑物是否位于爆炸风险的区域内和建筑物内是否有人员长期停留。中央控制室一般布置在远离装置区的位置,其是否需要抗爆应根据爆炸风险评估确定。装置区的控制室、有人值守的机柜间等建筑物是重要设施,同时还是人员集中场所,且其距离火灾危险设备相对较近,为防止装置区发生火灾、爆炸等事故时对其造成损害,故规定其宜进行抗爆设计。

个人学习记录:

以上没有提及无人值守的现场机柜间。

无人值守的现场机柜间可以参照相关标准,比如:SH/T 3006—2012《石油化工控制室设计规范》 、 HG/T 20508-2014《控制室设计规范》 等。

 

6、GB 50984-2014 《石油化工工厂布置设计规范》

 

4 总平面布置

4.8 管理设施

4.8.2 管理设施区为人员集中场所,其布置应符合下列规定:

1 人员集中场所应相对集中布置,且应位于相对安全的地段;

2 与各类危险生产设备、设施之间的防火间距应符合现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160和《建筑设计防火规范》GB 50016的有关规定;

3. 应远离爆炸危险源;

4. 应远离高毒泄漏源;

4.8.3 中央控制室的布置应符合下列要求:

1 应布置在非爆炸危险区;

2 应远离振动源、高噪音声源和存在较大电磁干扰的场所;

3 宜布置在装置区以外,且与装置区联系方便的地段;

4 宜远离厂区原料及产品运输道路;

5 现场控制室和现场机柜间宜靠近操作频繁和控制测量点较集中的区域。

条文说明,

4.8.2 在以往的工程设计中,多数情况下安全距离的设置只考虑防火安全距离的要求,对于防爆、防毒还停留在原则要求的层面上,并没有可执行的明确规定。

近年来发生的一些事故证明,由设备泄露导致的与蒸气云爆炸(VCE)有关的事故,其破坏范围更广、破坏力更大,发生的概率也较高。相对于纯火灾而言,发生人员伤亡事故多是由于爆炸、毒气泄漏引起的。

在以往建筑物没有采用抗爆设计时,事故中建筑物的毁坏是操作人员伤亡的主要原因,而对建筑物安全威胁最大的是与VCE有关的爆炸。有统计表明,石油化工工厂事故中,75%的人员伤亡与VCE爆炸对建筑物的毁坏相关。

国际石油公司的石油化工工厂建筑物安全标准基本上是基于《API752 Management of Hazards Associated with Location of Process Plant Permanet Buildings》标准建立的。现在各大石油公司如ExxonMoblil(埃克森美孚)、BASF(巴斯夫)、SW(施伟)等石油公司均有石油化工工厂内相关的建筑物安全抗爆标准。

例如,ExxonMobil制定了有关人员密集场所建筑物分类与VCE爆炸源爆炸强度分类相对应的建筑物抗爆设计标准。BASF也制定了爆炸潜能分类与不同人员密集度的建筑物相对应的建筑物加强设计要求。同时在两公司的标准和要求中规定,如果人员密集性建筑物为非加强型,则与VCE爆炸源的安全距离均应大于200m。

基于以上说明,根据国际上的通用做法和我国的工程实践经验,基于以人为本的原则,本规范新增了对人员集中场所的相对于爆炸、有毒地点的安全距离的要求。提出的这些防护距离的建议值是在几大石油企业标准的基础上,结合中国的实际情况和实际应用及理论计算的结果得出的。
(1)防护距离
人员集中场所应布置在相对安全的地段,其与具有VCE保值危险性和高毒气体泄漏源之间应有一定的防护距离。

在设计工作中,当进行了爆炸及有毒物料泄漏扩散分析计算时,其防护距离可采用实际计算结果,无条件计算时,可参照表2中的建议值设置防护间距:

表2 工厂人员集中场所最小安全防护距离建议值(m)

注2 表中防护措施系指该建筑物为抗爆结构、建筑物设有强制通风系统及进风口处设有毒气探测器;注:

注3 表中所列建筑物是否需要采取抗爆结构等防护措施尚应满足其他有关标准、规范的规定。
个人学习记录:

根据GB 50984-2014如果中央控制室距离VCE爆炸危险源200米及以上,可以为非抗爆结构。但是,上表为条文说明内容,不具备与标准正文同等的法律效力,仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。

 

同时,上表的注释中明确说明:表中所列建筑物是否需要采取抗爆结构等防护措施尚应满足其他有关标准、规范的规定。

 

7、GB 50984-2014 《石油化工工厂布置设计规范》关于爆炸危险源的说明

 

4.8.2

(2)爆炸危险源的辨识

本标准考虑的爆炸源主要是石油化工工厂多发的与VCE有关的爆炸源。

爆炸是指在极短时间内,释放出大量能量,产生高温,并放出大量气体,在周围介质中造成高压的化学反应或状态变化。爆炸是炼油化工工艺过程中的重大灾难性事故之一,工艺过程常发生的爆炸灾害形式包括超压引起的设备爆炸、蒸气云爆炸和沸腾液体扩展为蒸汽爆炸等。

蒸气云爆炸是指可燃物泄漏,积聚形成蒸气云,当浓度达到爆炸极限范围时,遇明火引发的爆炸。

参与蒸气云爆炸的物料最常见的是低分子碳氢化合物,如C2、C3、C4。

不是所有的工艺生产装置的设备区及设备都是爆炸危险源。本标准中考虑的爆炸源主要是与发生VCE爆炸有关的危险性较大的设备,此类设备是安装在具有密集的工艺管道及设备区内。同时具有下列特征时,可确定为VCE爆炸危险源:

1)在危险工艺装置区(大于500m2)内;

2)储有(或工艺过程中)的爆炸危险物料(C2、C3、C5及热C5可形成蒸气云爆炸的物料)超过10t的设备。

(4)常见危险源

石油化工企业内常见的VCE爆炸危险源、其他爆炸源、高毒气体、液体泄放源举例见表5。

表5 常见石油化工装置危险源

 

8、冲击波的影响:AQ/T 3046-2013  《化工企业定量风险评价导则》

 

附录H

(资料性附录)

影响阈值

 

API RP 752-2003, Management of Hazards Associated with Location of Process Plant Buildings

人体直接暴露于爆炸超压可能受到的损害情况

 

压力(bar)

人体受害程度

0.02bar(2kPa)

安全

0.35bar(35kPa)

耳膜受损

0.55bar(55kPa)

致命的脑部受损

0.7bar(70kPa)

严重的肺部受损

0.76bar(76kPa)

致命的身体受损

3bar(300kPa)

生命威胁

9、国外相关标准规范介绍

 

《石油化工自动化》 第48卷 第1期,2012年2月

石油化工控制室常见设计问题探讨

王同尧,汉建德

4.3 国外标准对控制中心安全防护的规定

 

4.3.1  API RP550

API RP550第12部分“控制中心”第12.3.2.3款对外部爆炸的防护有以下论述:“由统一操作而产生的大型控制中心也会引起危险的集中。含有操作整个炼厂或者大量工艺单元所需的全部控制系统的建筑物一旦损坏,将造成大量设备的停工,成本十分昂贵。因而在构筑控制中心时,使其具有适当程度的抵御爆炸的能力是必要的”。12.4.2条对建筑上的考虑:“抗爆结构的实际设计标准取决于存在的潜在条件和需要保护的程度。这种结构的定义是建筑物能承受在30.5m以外装置的爆炸(爆炸的能量相当于1t的TNTT炸药),发生中等程度的结构损坏,但没有倒塌。其目的是遭受这样的爆炸时,仍能保证人身的安全和工厂的操作”

 

4.3.2 ISA RP60.1

ISA RP60.1第3.3.1.3款“Blast Waves and Fragments”指出了来自工艺装置或储罐区的爆炸危险,对于防冲击波和碎片的考虑如下:

a)中等程度爆炸。外墙和屋顶应设计能抵御过压近似在3.44kPa的静荷载或者20.7~34.5kPa的动荷载。单独支撑的屋顶应使用防护墙。如果在爆炸面需要设防爆窗或可视板,应使用不碎材料,并且不大于254mm×254mm。内墙应能抵御3.44kPa的过压静荷载。

b)严重的爆炸。外墙和屋顶应设计能抵御过压近似在20.7kPa的静荷载或者68.9~103.44kPa的动荷载。增加负荷时应考虑一个大的潜在的爆炸或者装置至爆炸源的近距离要求,通常要求采用钢筋或者同等结构,不应有窗。外门的设计和位置应予以特殊的考虑。

 

4.3.3 API RP554 Part2-2008

API RP554 Part2第13章“控制中心”中描述:“控制中心应位于区域划分等级为非危险区域;控制中心可能需要采用抗爆结构设计,以便在事故发生时能够保证人身安全,保护控制系统计算机设备,保证操作人员仍能有序地进行紧急停车操作;详细信息参见PIP STC0101AB last Reasistant Building Design Criteria”。

 

4.3.3 PIP STC01018

PIP STC01018A-1.2中描述“石化装置抗爆建筑物设计中普遍遇到的问题是确定抗爆设计压力,即压力达到多少时需要采用抗爆设计。很多公司采用3.4~6.9kPa的侧向超压作为抗爆设计压力,该压力可以对普通建筑物造成表面损坏或中度损坏,需维修后方可继续使用”。PIP STC01018A中描述“抗爆建筑物应首选单层箱型结构,高度5m,两层结构在绝对需要(如总图布置不允许单层设置)时也可以采用”。PIP STC01018A-4.2.3中描述“业主应按照PIP STC01018-D/DM数据表指定爆炸荷载数据,至少需提供建筑物位置的侧向超压;通常有三种途径指定爆炸荷载数据:采用现有规范如SG-22中的数值;权威公司的一般经验值;依据危险分析评估报告”。

 

4.3.5 DEP 34.17.10.30

壳牌(Shell)的DEP 34.17.10.30第2.2节“爆炸荷载设计考虑及信息”中有如下描述:爆炸荷载(侧面过压)和碎片撞击将决定CR和FAR建筑物的结构及位置。爆炸、碎片撞击和热辐射荷载信息应来自危险评估或项目负责人。下列共同的要求适用于CR及FAR:

a)爆炸荷载(顶/侧过压)小于5kPa或一个脉冲冲击力小于200kPa/ms时,无附加的防爆要求,应采用夹层安全玻璃。

b)爆炸荷载(顶\侧过压)在5~20kPa(持续时间50~150ms)时,应采取防爆结构、夹层安全玻璃和防爆门。

c)爆炸荷载(顶\侧过压)在20~45 kPa(持续时间50~150ms)时,应采用增强防爆结构、夹层安全玻璃和增强防爆门。

d)爆炸荷载(顶\侧过压)在45~65 kPa(持续时间50~150ms)时,应采用抗爆结构设计、夹层安全玻璃和防护栏杆(护栏方格小于0.25m2),并增强防爆门。

e)爆炸荷载(顶\侧过压)大于65kPa时,需请示项目负责人。

f)如果会遭受到碎片撞击(爆炸引起)的潜在影响,且在距离小于200m 的范围内,则外墙和屋顶需建成钢筋混凝土结构。

 

10、关于控制室的一些要求:SH/T 3006—2012 《石油化工控制室设计规范》

 

4 控制室

4. 2 总图位置

4.2.1 控制室位置应符合 GB 50160一2008 中 5.2 节有关控制室布置的规定。

4.2.2   不同装置规模的控制室其总图位置应符合以下规定:

a) 联合装置的控制室宜位于联合装置内,应位于爆炸危险区域外:

b) 装置的控制室宜位于装置内,应位于爆炸危险区域外。

4.2.3   对于含有可燃、易爆、有毒、有害、粉尘、水雾或有腐蚀性介质的工艺装置,控制室宜位于本地区全年最小频率风向的下风侧。

4.2.7 控制室不应与危险化学品库相邻布置。

4.2.8 控制室不宜与总变电所、区域变配电所相邻,如受条件限制相邻布置时,不应共用同一建筑

4.4 建筑和结构 

4.4.2 控制室建筑物为抗爆结构时,不应与非抗爆建筑物合并建筑。

4.4.3 控制室建筑物为抗爆结构时宜为一层,不应超过两层。

4.4.6 控制室活动地板的基础地面与室外地面高差不应小于0.3m:当位于附加2区时,控制室的活动地板的基础地面应高于室外地面,且高差不应小于0.6m 。

4.9 健康、安全、环保设计要求 

4.9.3 控制室的空调引风口、室外门的门斗处、电缆沟和电缆桥架进入建筑物的洞口处,当可燃气体和有毒气体有可能进入时,宜设置可燃气体和有毒气体检测器。

5 中心控制室

5.2 中心控制室宜布置在生产管理区。

5.3 中心控制室宜为单独建筑。

5.4 中心控制室不应靠近运输物料的主干道布置。

5.5 中心控制室不应与变配电所相邻。

6 现场控制室 

6.1 现场控制室宜位于或靠近所属的工艺装置区域,应位于爆炸危险区域外:当位于附加 2 区时,现场控制室的活动地板下地面应高于室外地面,且高差不应小于 0.6m。

6.2 现场控制室不宜与变配电所共用同一建筑。当受条件限制需共用建筑物时,应符合 GB 50160 的规定,并应采取屏蔽措施。

7 现场机柜室

7.2 现场机柜室宜位于或靠近所属的工艺装置区域,应位于爆炸危险区域外;当位于附加 2 区时,现场机柜室的活动地板下地面应高于室外地面,且高差不应小于 0. 6 m 。

7.3 现场机柜室宜单独设置。

7.4 抗爆结构现场机柜室的高度宜为一层,不应超过两层。

7.12 现场机柜室不宜设置卫生间。

7.13 现场机柜室的设计,本章未作规定者,应按本规范第 4 章有关规定执行。

 

11、关于控制室的一些要求:HG/T 20508-2014 《控制室设计规范》

 

3 控制室

3.2 总图位置

3.2.1 不同装置规模的控制室其总图位置应符合下列规定:

1 控制室宜位于装置或联合装置内,应位于爆炸危险区域外;

2 中心控制室宜布置在生产管理区。

3.2.2 对于含有可燃、易爆、有毒、有害、粉尘、水雾或有腐蚀性介质的工艺装置,控制室宜位于本地区全年最小频率风向的下风侧。

3.2.7 控制室不应与总变电所相邻。

3.2.8 控制室不宜与区域变配电所相邻,如受条件限制相邻布置时,不应共用同一建筑物。

3.2.9 中心控制室不应与变配电所相邻。

3.4 建筑和结构

3.4.3 控制室建筑物为抗爆结构时,不应与非抗爆建筑物合并建筑。

3.4.4 控制室建筑物为抗爆结构时宜为一层,不应超过两层。

3.4.5 中心控制室宜为单独建筑物。

3.4.6 现场控制室不宜与变配电所共用同一建筑。当受条件限制需共用建筑物时,应符合现行国家标准《石油化工企业设计防火规范))GB 50160 的规定,并应采取屏蔽措施。

3.9 健康、安全、环保设计要求

3.9.3 控制室的空调引风口、塞外门的门斗处、电缆沟和电缆桥架进人建筑物的洞口处,且可燃气体和有毒气体有可能进入时,宜设置可燃气体和有毒气体检测器。

4 现场机柜室

4.0.2 现场机柜室宜位于戎靠近所属的工艺装置区域,应位于爆炸危险区域外;当位于附加2 区时,现场机柜室的活动地板下地面应高于室外地面,且高差不应小于O.6m 。

4.0.3 现场机柜室宜单独设置。

4.0.4 抗爆结构现场机柜室的高度宜为一层,不应超过两层。

4.0.11 现场机柜室不宜设置卫生间。

4.0.12 现场机柜室的设计,本章未作规定者,应按本规范第3 章有关规定执行。

 

12、抗爆控制室应满足GB 50779-2012《石油化工控制室抗爆设计规范》

 

2.1 术语

2.1.1 抗爆防护门

能抵抗来自建筑物外部爆炸冲击波的特种建筑用门。

2.1.2 人员通道抗爆门

能满足人员正常进、出建筑物所需要的抗爆防护门。

2.1.3 设备通道抗爆门

用于满足大型设备进出建筑物要求的抗爆防护门。

2.1.4 抗爆防护窗

能抵抗来自建筑物外部爆炸冲击波的特种建筑用外窗。

2.1.5 隔离前室

设在人员通道上防止室外有害气体进入室内、保持室内正气压的内置式前室。

2.1.6 抗爆阀

按照在抗爆建筑物的洞口上,能抵抗来自建筑物外部爆炸冲击波的特种风阀。

2.1.7 空气冲击波

爆炸在空气中形成的具有空气参数强间断面的纵波。简称冲击波。

2.1.8 冲击波超压

呈法向作用于冲击波包围物体的各个表面的在冲击波压缩区内超过周围大气压的压力值。

3 基本规定

3.0.1 抗爆控制室平面布置应符合现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160的有关规定,且应布置在非爆炸危险区域内,并可根据安全分析(评估)报告的结果进行调整,同时应符合下列要求:

1 抗爆控制室宜布置在工艺装置的一侧,四周不应同时布置甲、乙类装置,且布置控制室的场地不应低于相邻装置区的地坪。

(条文说明,工艺装置火灾危险性分类详见现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB50160。场地高于相邻装置可防止可燃气体在控制室周围聚集。)

2 抗爆控制室应独立设置,不得与非抗爆建筑物合并建造。

(条文说明,为了避免在装置爆炸状态下,非抗爆建筑物可能产生的碎块阻塞控制室内人员疏散的通道,抗爆控制室的顶部不得布置非抗爆结构的房间;与抗爆控制室比邻的非抗爆建筑物,布置时应尽可能加大与抗爆建筑物之间的间距。)

3 抗爆控制室应至少在两个方向设置人员的安全出口,且不得直接面向甲、乙类工艺装置。

(条文说明,控制室安全出口数量不少于两个,是现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016的要求;考虑到在装置发生爆炸时装置安全出口有可能被爆炸所产生的碎片阻塞,影响人员的疏散,为了提高人员疏散的可能性,要求在建筑物不同的方向设置疏散口。如迫于场地条件的限制,当人员出入口必须面向有爆炸危险性的生产装置时,则必须采取可靠的防护措施,如在抗爆门的外侧设置有顶抗爆墙等。)

3.0.3 抗爆控制室建筑平面宜为矩形,层数宜为一层。

4 建筑设计

4.1 一般规定

4.1.2 建筑物外墙不应设置雨篷、挑檐等附属结构。

4.1.4 面向甲、乙类工艺装置的外墙应采用抗爆实体墙。需在该墙体上开洞时,应进行抗爆验算。

4.1.5 在人员通道外门的室内侧,应设置隔离前室。

(条文说明,4.1.5 设置隔离前室主要是为了有效地保持室内的正压(防爆措施)环境;同时,当外门在爆炸荷载的作用下损坏时,成为第二道防护体系。)

4.1.6 活动地板下地面以上的外墙上不得开设电缆进线洞口。基础墙体洞口应采取封堵措施,并应满足抗爆要求。

(条文说明,4.1.6 主要是为了防止装置爆炸产生的超压通过电缆槽盒及建筑外墙上的开洞进入室内。)

4.1.7 操作室内、外地面高差不应小于600mm,其中活动地板下地面与室外地面的高差不应小于300m。空气调节设备机房室内、外高差不应小于300mm。

(条文说明,4.1.7 本条中的室内、外高差指的是室内地坪使用面(含活动地板面)至室外计算地坪之间的距离;空调设备间室内外高差的规定,是基于非爆炸危险区内的条件作出的。)

4.2 建筑门窗

4.2.1 抗爆防护门应符合下列要求:

2 人员通道抗爆门的构造及性能应符合下列规定:

4)隔离前室内、外门应具备不同时开启联锁功能。

4.2.2 窗应符合下列要求:

1 外窗应选用固定抗爆防护窗,计算荷载与所在建筑物墙面计算冲击波超压应相同。

2 内窗及室内疏散通道两侧的玻璃隔墙应采用金属框架,并应配置夹膜玻璃或钢化玻璃。

5 结构设计

5.3 爆炸的冲击波参数

5.3.1 控制室抗爆设计采用的峰值入射超压及相应的正压作用时间,应根据石油化工装置性质以及平面布置等因素进行安全分析综合评估确定;当未进行评估时,也可按下列规定确定,并应在设计文件中说明:

1 冲击波峰值入射超压最大值可取21kPa,正压作用时间可为100ms;也可冲击波峰值入射超压最大值取69kPa,正压作用时间取20ms。

2 爆炸冲击波形取时间为零至正压作用时间,峰值入射超压从最大到零的三角形分布。

(条文说明,

5.3 爆炸的冲击波参数

5.3.1 在国外,一般由专业咨询公司结合石油化工装置性质、平面布置(主要是泄漏点布置)、风向等因素,运用安全模拟分析软件,模拟计算建筑物所处位置的爆炸冲击波参数。或者,根据相应的标准或技术规定确定爆炸冲击波基本参数。

本条给出的两种冲击波参数,参考了美国制造化学家协会Siting and Construction of New Control Houses for Chermical Manufacturing Plants(SG-22)的相关规定同。该指南定义抗爆建筑物要足以抵抗外部装置爆炸所产生的冲击波超压为69kPa,作用时间为20ms。这大概相当于一个球体在自由空气中爆炸[1US ton TNT在距中心距离30.5m(100ft)处]所产生的冲击波超压。对冲击波超压为20kPa(2.9Psi)、持续时间为100ms的冲击波,它近似相当于直径60m,高4m包含6%乙烷的气体爆炸,距中心距离75m处产生的冲击波超压。

一般情况下,控制室抗爆只考虑蒸汽云爆炸,对于压力设备爆炸、液体爆炸等的影响一般不予考虑。)

 

6 通风与空调设计

6.1 一般规定

6.1.1 抗爆控制室的重要房间、一般房间的空调系统宜分开设置。

6.1.3 通风空调设备宜与建筑物的火灾报警系统联锁,火灾发生时应自动关闭防火阀及空调系统的电源。

6.1.6 重要房间的空调设备的启停及故障报警信号应引至集散控制系统(DCS)。

6.1.7 抗爆控制室的排烟系统设计,应符合下列规定:

1 对于总层数为一层,两个相邻疏散外门的间距大于等于40m的内走道,应设置机械排烟系统。

2 对于总层数为二层的抗爆控制室,且两个相邻疏散外门的间距大于或等于40m的一层内走道,应设置机械排烟系统;二层走道最远点距最近疏散外门的距离大于20m时,二层内走道应设置机械排烟系统。

6.4 新风系统与排风系统

6.4.5 当生产装置设有可燃、有毒气体探测报警系统时,新风引入口应设置相应的可燃、有毒气体探测报警器,且进风管上应设置密闭性良好的电动密闭阀,在可燃、有毒气体探测器报警的同时,应关闭密闭阀及新风机。

(条文说明,6.4.5 设置可燃、有毒气体探测报警系统,可及时发现险情,为避险赢得时间。设置密闭阀以及联锁关闭新风机,是为了防止可燃、有毒气体进入建筑物内。)

 

13、安全检查要求:安监总管三〔2017〕121号,《化工和危险化学品生产经营单位重大生产安全事故隐患判定标准(试行)》

 

十三、控制室或机柜间面向具有火灾、爆炸危险性装置一侧不满足国家标准关于防火防爆的要求。

 

14、安全检查要求:应急〔2019〕78 号,《危险化学品企业安全风险隐患排查治理导则》

 

安全风险隐患排查表,

2 设计与总图安全风险隐患排查表

(二)总图布局

7 控制室面向具有火灾、爆炸危险性装置一侧不应有门窗、孔洞,并应满足防火防爆要求。

 

15、安全检查要求:GB 50779-2012《石油化工控制室抗爆设计规范》

 

4.1 一般规定

4.1.4 面向甲、乙类工艺装置的外墙应采用抗爆实体墙。需在该墙体上开洞时,应经过抗爆验算。

 

16、安全检查要求:《危险化学品安全专项整治三年行动实施方案》

 

涉及甲乙类火灾危险性的生产装置控制室、交接班室原则上不得布置在装置区内,确需布置的,应按照《石油化工控制室抗爆设计规范》(GB50779-2012),在2020年底前完成抗爆设计、建设和加固。

 

17、安全检查要求:SH/T 3206-2019 《石油化工设计安全检查标准》

 

11 建筑

11.3 建筑抗爆

11.3.1 有抗爆要求的建筑设计应符合GB 50016、GB 50779等的规定。

11.3.3 建筑抗爆设计安全应按表11.3.3的内容进行检查。

 

11.4 建筑构造及其他

11.4.1 建筑构造设计应符合SH/T 3017、GB 50046等的规定。

11.4.3 建筑构造设计安全应按表11.4.3的内容进行检查。

 

18、扩展阅读:SH/T 3006—2012 《石油化工控制室设计规范》

 

控制室是否抗爆的一些考虑因素,

条文说明,

4 控制窒

4. 4 建筑和结构

4. 4. 1 新建控制室是否采用抗爆结构设计一直是相关专业(安全专业、建筑专业、结构专业)无法量化解决的问题,原因是缺少相关依据:

       a)从距离上量化,即控制室距离装置多少米可以采用非抗爆结构。装置的爆炸力与装置的规模大小、物料特性、操作条件等诸多因素有关,需要安全专业进行抗爆强度计算,距离相同时,不同装置所产生的爆炸力不同,因此采用距离区分是否抗爆缺乏依据:

        b) 爆炸力的量化,即装置的爆炸力小于多少 mbar 可以采用非抗爆结构。由于目前建筑专业无从验证不同量值的爆炸力与建筑物不同破坏程度之间的对应关系,因而无法确定抗爆结构的爆炸力限值。

      当没有对装置爆炸冲击波参数进行评估时,可按照 SH/T 3160一2009 《石油化工控制室抗爆设计规范》第 6. 3. 1 条执行。

      爆炸事故对中心控制室( CCR)和现场机柜室( FAR)建筑物影响数据表是由安全专业根据工艺 专业提供的各装置物性参数,综合各装置与 CCR 和 FAR 之间的环境条件等因素,经过专用软件计算、分析汇总得出的。表1 是“某炼油乙烯项目爆炸事故对 CCR 和 FAR 建筑物影响数据表”,表 2 是 某乙烯项目爆炸事故对 CCR 和 FAR 建筑物影响数据表”。

 

19、扩展阅读:GB 50160-2008(2018年版)《石油化工企业设计防火标准》

 

5.2.16(强制条款) 装置的控制室、机柜间、变配电所、化验室、办公室等不得与设有甲、乙A 类设备的房间布置在同一建筑物内。装置的控制室与其他建筑物合建时,应设置独立的防火分区。

5.2.17 装置的控制室、化验室、办公室等宜布置在装置外,并宜全厂性或区域性统一设置。当装置的控制室、机柜间、变配电所、化验室、办公室等布置在装置内时,应布置在装置的一侧,位于爆炸危险区范围以外,并宜位于可燃气体、液化烃和甲B、乙A 类设备全年最小频率风向的下风侧。

5.2.18 布置在装置内的控制室、机柜间、变配电所、化验室、办公室等的布置应符合下列规定:

1 控制室宜设在建筑物的底层;

2 (强制条款)平面布置位于附加2 区的办公室、化验室室内地面及控制室、机柜间、变配电所的设备层地面应高于室外地面,且高差不应小于0.6m;

3 (强制条款)控制室、机柜间面向有火灾危险性设备侧的外墙应为无门窗洞口、耐火极限不低于3h 的不燃烧材料实体墙;

4 化验室、办公室等面向有火灾危险性设备侧的外墙宜为无门窗洞口不燃烧材料实体墙。当确需设置门窗时,应采用防火门窗;

5 (强制条款)控制室或化验室的室内不得安装可燃气体、液化烃和可燃液体的在线分析仪器。

 

20、扩展阅读:GB 50058-2014 《爆炸危险环境电力装置设计规范》

 

5 爆炸性环境的电力装置设计

5.3 爆炸性环境电气设备的安装

5.3.5 变电所、配电所和控制室的设计应符合下列规定:

1 变电所、配电所(包括配电室,下同)和控制室应布置在爆炸性环境以外,当为正压室时,可布置在1区、2区内。

2 对于可燃物比空气重的爆炸性气体环境,位于爆炸危险区附加2区的变电所、配电所和控制室的电气和仪表的设备层地面应高出室外地面0.6m。

条文说明,

5.3.5 在附加2区的配电室和控制室的设备层地面应高出室外地面0.6m,是因为附加2区0.6m以内的区域还会有危险其他存在,地面抬高0.6m是为了避免危险气体进入配电室和控制室而采取的措施。这里特别指出的是要求抬高的是配电室或控制室的设备层,对于没有电气设备的电缆室可以认为不是设备层,其地面可以不用抬高。

 

21、扩展阅读:GB 50058-2014 《爆炸危险环境电力装置设计规范》

 

附加2区举例,

附录B 爆炸性气体环境危险区域范围典型示例图

B.0.1

1 可物质重于空气、通风良好且为第二级释放源的主要生产装置区(图B.0.1-1和图B.0.1-2),爆炸危险区域的范围划分宜符合下列规定:

1)在爆炸危险区域内,地坪下的坑、沟可划为1区;

2)与释放源的距离为7.5m的范围内可划为2区;

3)以释放源为中心,总半径为30m,地坪上的高度为0.6m,且在2区以外的范围内可可划分为附加2区。

 

 

22、扩展阅读:某企业既有建筑物抗爆治理指导意见(试行)

 

1 总则

1.1 目的依据

为了提升爆炸冲击波危险区域内不满足抗爆要求的企业内部既有建筑物的抗爆能力,防止重大人员伤害,特制定本指导意见。

1.2 适用范围

本意见适用于石油化工企业内部既有建筑物,包括以下两类:

1.2.1 布置在甲乙类火灾危险性装置区的控制室、交接班室和有人值守的机柜间等。

1.2.2 其他人员集中建筑物。划分标准见附件1。

1.3 对于火灾危险性为丙类及以下,且操作温度低于物料闪点的生产装置,可不考虑该类生产装置对建筑物的爆炸冲击风险。

1.4 油气田和销售企业生产储存设施附近既有建筑物的抗爆治理,科参照本意见执行。

1.5 本指导意见未规定的技术要求,按照GB50160、GB50016、GB/T50779(报批稿,正式稿发布后以正式稿为准)等相关规范执行。

2 基本规定

2.1 建筑物应满足GB50016、GB50160等规定的防火间距要求。

2.2 当建筑物受到的爆炸冲击波超压≥6.9kPa或冲量≥207kPa•ms,且未进行抗爆设计时,建筑物宜进行抗爆治理。

2.3 建筑物抗爆治理应优先考虑撤出建筑物内人员的方案。确需有人值守时,应对建筑物进行抗爆治理。抗爆加固的工程成本过高或抗爆加固改造后建筑物难以满足GB50016、GB50160及其他现行国家标准要求的,应考虑将建筑物迁至爆炸冲击危险等级为低级的区域。爆炸冲击危险区域等级划分标准见附件2。

2.4 采取分批治理、经济可行的原则

2.4.1 应优先治理涉及甲乙类火灾危险性装置区的控制室、外操室、交接班室、办公楼和有人值守的机柜间等。

2.4.2 对于其他抗爆能力不足的既有建筑物,应根据建筑物内的人员数量、建筑物的重要性、建筑物结构类型、爆炸冲击波大小及建筑物损坏程度等,分批进行抗爆治理。

2.4.3 应根据现场实际情况,按照安全可靠、技术可行、经济合理的原则,选择抗爆治理方案。建筑物采用就地抗爆治理后,应确保在一次抗爆设防冲击波下不发生严重破坏和坍塌。

3 建筑物爆炸风险评估

3.1 应通过建筑物爆炸风险评估,确定建筑物遭受的爆炸冲击波参数(包括爆炸冲击波峰值入射超压和正压作用时间),判断是否需要进行抗爆治理。

3.2 可采用临界距离判断方法(见附件3)对建筑物进行初步筛查,根据筛查结果进行详细的爆炸风险评估,评估工作由中国石化认定的定量风险评估(QRA)机构承担。

3.3 爆炸风险评估要求

3.3.1 应采用基于风险的方法或基于最大可信事故场景的方法确定爆炸冲击波参数。爆炸分析场景应考虑蒸气云爆炸(VCE)、爆炸物爆炸、压力容器爆裂和沸腾液体膨胀蒸气云爆炸(BLEVE)等。

3.3.2 对于VCE爆炸分析可采用TNO多能法、Baker-Strehlow-Tang(BST)方法、计算流体力学(CFD)方法等,不得采用TNT当量法进行气体爆炸分析。对爆炸物爆炸评估,可参照GB/T 37243和GB50089的有关规定。

3.4 建筑物爆炸冲击波设防基准应为累积发生频率为万年一次的爆炸冲击波参数,或者根据最大可信事故场景确定的爆炸冲击波参数。

4 建筑物抗爆治理方案

4.1 编制抗爆治理方案前,应按GB50068、GB50292、GB50023等有关规定,对建筑物进行结构检测、可靠性鉴定和抗震能力鉴定,并进行建筑物结构安全性核算和建筑物抗倾覆核算。建筑物结构安全性核算方法可采用单自由度法、等效静荷载法、多自由度法、有限元分析方法等。相关计算方法可参见GB/T50779(报批稿)中的有关规定。

4.2 当既有建筑物的一部分需要抗爆加固时,应对建筑物整体进行结构安全核算,核算时应考虑非抗爆部分在爆炸中破坏后对抗爆加固部分的作用和影响。

4.3 应根据建筑物结构安全性核算结果、生产操作环节的制约、建筑物的现状及场地状况,综合权衡适用性、可实施性及经济性等因素,制定全面完整的抗爆治理方案。可选择新建抗爆建筑物或对既有建筑物进行抗爆加固。

4.4 对既有建筑物进行抗爆加固时,可采用直接加固法(例如各类结构加固法、抗爆涂层法等)或间接加固法(例如增设支点加固法、抗爆庇护罩法等),加固方法的相关要求应满足GB/T50779(报批稿)的规定。相关加固方法的说明见附件4。

4.5 当建筑物钢筋混凝土构件(钢筋混凝土柱、梁、板)不满足抗爆安全要求时,可采用各类结构加固法或间接加固法,例如增设支点加固法、加大截面加固法、外包型钢加固法、粘贴符合材料加固法和增设剪力墙法等。

4.6 对既有建筑物的墙体进行抗爆加固时,宜选择抗爆涂层法。抗爆涂层法加固时,宜在建筑物内侧喷涂抗爆涂层,喷涂厚度应根据计算结果确定。

4.7 抗爆涂层的基本物理性能指标应满足附件5的要求。抗爆涂层动态性能应通过其他爆炸冲击波测试的验证(作用在抗爆涂层上的峰值反射压力不得低于300kPa,正压作用时间不得低于150ms),并提供爆炸冲击波测试报告。未通过气体爆炸冲击测试验证的抗爆涂层不得用于石油化工建筑物的抗爆治理。

4.8 略

4.9 对于采用直接加固方法无法满足抗爆要求的建筑物,可采用抗爆庇护罩法。

4.10 普通的砖混结构建筑物宜采用抗爆庇护罩法进行抗爆加固。

4.11 对于面积较小、改造难度大的建筑物,可选用模块化的可移动式抗爆庇护设施。

4.12 谨慎使用在建筑物与爆炸源之间增设抗爆墙的抗爆加固方法。如果确需使用该方法,应通过CFD方法详细模拟爆炸冲击波传播过程,并进行专项论证。

4.13 建筑物的门、窗应符合GB/T50779(报批稿)的有关规定。建筑物墙面和屋面上的进出风口应满足GB50160的要求,进出风口应按照GB/T50779(报批稿)的有关规定设置抗爆阀。抗爆治理改造后的建筑物暖通系统应符合GB/T50779(报批稿)和JG等标准的有关规定。

 

附件1:人员集中建筑物判断标准

人员集中建筑物是指有固定工资人员在内或者经常有人存在的建筑物,且满足以下两个条件之一:

1. 固定工作岗位上的人员工作时间为40人·小时/天以上的场所。

2. 高峰期内,在建筑物内工作1小时及以上的人员数量不少于10人(出现频率≥每月一次。)具体示例如下。


 

附件2 爆炸冲击危险区域等级划分标准

附表3 爆炸冲击危险区域等级划分标准

备注:判断标准以爆炸超压为主,作用时间仅作参考。

附件3 临界距离判断方法

 

附件4 主要加固方法说明

 

附件5:抗爆涂层基本物理性能指标要求及检验标准

 

附件6 相关的标准规范、规定和参考的技术指南

《化工和危险化学品生产经营单位重大生产安全事故隐患判定标准(试行)》(安监总管三[2017]121号)

《中国石化安全生产专项整治三年行动计划》(中国石化HSSE委员会[2020]1号)

《中国石化重大生产安全事故隐患判定标准指南(试行)》(中国石化安[2018]224号)

GB/T50779《石油化工建筑物抗爆设计标准》(报批稿)

GB50984-2014《石油化工工厂布置设计规范》

GB50160-2008(2018年版)《石油化工企业设计防火标准》

GB50016-2008(2018年版)《建筑设计防火规范》

GB50089-2018《民用爆破器材工程设计安全规范》

GB50292-2015《民用建筑可靠性鉴定标准》

GB50068-2018《建筑结构可靠性设计统一标准》

GB50023-2017《建筑抗震鉴定标准》

GB36894-2018《危险化学品生产装置和储存设施外部安全防护距离确定方法》

AQ/T3046-2013《化工企业定量风险评估导则》

JG/T436-2014《建筑通风风量调节阀》

JC/T 2252-2014《喷涂聚脲用底涂和腻子》

Chemiacl Industries Associatio,Guidance for the location and design of occupied buidings on chemical manufacturing sites

API 752,Management of Hazards Associated with Lcoation of Process Plant Permanent Buildings

American Society of Civil Engineers,Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities

AIGA Guideline for the Location of Occupied Buildings in Industrial Gas Plants

PIP STC01018-2014 Blast Resistant Building Design Criteria

 

23、工程实际案例一:采用抗爆板等综合方案对既有建筑物进行加固

 

 

24、工程实际案例二:采用抗爆涂层等综合方案对既有建筑物进行加固

 


说点什么