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    干貨 | 控制室是否需要抗爆?

    2021-01-14  儀表圈YBER


      

    干貨

    經驗

    深度

    觀點

    情感

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    石油化工裝置中烴類以及其它可燃物質極易發生爆炸。裝置設計盡量避免事件的發生,雖然發生爆炸的幾率非常低,但是一旦發生爆炸,它造成的設備損壞和人員傷亡卻比較嚴重。在國外,20多年前,就有針對性地對石油化工裝置中控制中心進行防護,已經有較為成熟的做法,有的已經形成比較容易操作的設計手冊。在國內,由于HSE風險意識認識不足,起步較晚,近年才逐步加強對石油化工裝置中控制室抗爆問題的關注和監管,本文就相關標準、規范中對控制室是否需要抗爆的要求匯總,幫助儀表人加深對控制室抗爆要求的設計和理解。
    "
    1、《危險化學品安全專項整治三年行動實施方案》

    1.涉及爆炸危險性化學品的生產裝置控制室、交接班室不得布置在裝置區內,已建成投用的必須于2020年底前完成整改;

    2.涉及甲乙類火災危險性的生產裝置控制室、交接班室原則上不得布置在裝置區內,確需布置的,應按照《石油化工控制室抗爆設計規范》(GB50779-2012),在2020年底前完成抗爆設計、建設和加固。

    3.具有甲乙類火災危險性、粉塵爆炸危險性、中毒危險性的廠房(含裝置或車間)和倉庫內的辦公室、休息室、外操室、巡檢室,2020年8月前必須予以拆除。

    個人學習記錄:

    “爆炸危險性化學品”的定義,可以參照《危險化學品安全專項整治三年行動實施方案》中的定義或者安監局網站回復讀者提問。

    危險化學品安全專項整治三年行動實施方案中的定義:爆炸危險性化學品,指《危險化學品目錄》中危險性類別為爆炸物的危險化學品。

    安監局網站回復讀者提問:

      


    咨詢:《危險化學品安全專項整治三年行動實施方案》中“新入職的涉及爆炸危險性化學品的生產裝置和儲存設施的操作人員必須具備化工類大專及以上學歷”,爆炸危險性化學品怎么理解,煤氣、柴油、氨水、液氧、煤粉是否屬于爆炸危險性化學品?

    回復:爆炸危險性化學品是指《危險化學品目錄(2015版)實施指南(試行)》中,《危險化學品分類信息表》里面“危險性類別”為“爆炸物”的危險化學品。感謝您對危險化學品安全生產工作的關注。

    《危險化學品分類信息表》舉例:

     GB30000.2-2013化學品分類和標簽規范第2部分:爆炸物

      b) 《危險化學品安全專項整治三年行動實施方案》中的上述三條要求中,沒有提及無人值守的現場機柜間,無人值守的現場機柜間可以參照相關標準,比如:SH/T 3006—2012《石油化工控制室設計規范》 、 HG/T 20508-2014《控制室設計規范》等。

    2、SH/T 3006-2012 《石油化工控制室設計規范》

    4 控制室

    4.1.1 控制室的工程設計應符合職業衛生、安全和環境保護的要求。有爆炸危險的石油化工裝置的控制室設計應符合 SH/T 3160的規定。 

    4.4 建筑和結構 

    4.4.1 對于有爆炸危險的石油化工裝置,控制室建筑物的建筑、結構應根據抗爆強度計算、分析結果設計。

    個人學習記錄:

    結合SH/T 3006-2012標準原文以及自控中心站集中回復讀者提問,SH/T 3006-2012的要求是:應對中心控制室、現場機柜室等重要設施根據生產裝置的特性進行爆炸風險安全評估,建筑、結構設計應根據抗爆強度計算、分析結果設計。

    注:SH/T 3160-2009 《石油化工控制室抗爆設計規范》已于2017.5.12廢止,目前現行標準是GB 50779-2012《石油化工控制室抗爆設計規范》。GB 50779-2012目前正在修訂升版,修訂后的標準GB/T 50779-202*《石油化工建筑物抗爆設計標準》預計2021年頒布,與2012版比較,GB修訂為GB/T,名稱由《石油化工控制室抗爆設計規范》修訂為《石油化工建筑物抗爆設計標準》。
    3、自控中心站集中回復讀者提問

    問題:新建無人值守的現場機柜室等重要設施是否需要進行抗爆設計?

    答復:《石油化工企業設計防火標準》GB 50160—2008 (2018版)中第5.7.1A條規定:中央控制室應根據爆炸風險評估確定是否需要抗爆設計。布置在裝置區的控制室、有人值守的機柜間宜進行抗爆設計,抗爆設計應按現行國家標準《石油化工控制室抗爆設計規范》GB50779的規定執行?,F場機柜室作為生產裝置的“區域性重要設施”,對生產裝置的安全及連續穩定運行具有至關重要的作用。

    《石油化工控制室設計規范》SH/T 3006-2012第7.8條規定“對于有爆炸危險的石油化工裝置,現場機柜室建筑物的建筑、結構應根據抗爆強度計算、分析結果設計”,此條內容在“條文說明”中有更為詳細的解釋:

    7.8 現場機柜室是否設計為抗爆結構仍需要安全專業進行抗爆強度計算、分析后確定。根據石油化工企業的實際經驗,抗爆結構的現場機柜室具有如下優點:

    a) 現場機柜室內不僅在開車及試運行階段有較多人員,而且在正常生產階段也長期有少量人員,抗爆結構的現場機柜室更有利于保護人身安全。

    b) 現場機柜室內的控制系統、安全系統設備承擔所屬裝置的控制和安全聯鎖,抗爆結構的現場機柜室在遭遇爆炸沖擊波的情況下,仍可實現裝置有序的安全停車。

    c) 現場機柜室內的控制系統、安全系統設備價值昂貴,大型裝置需數百萬至上千萬美元,并且毀壞后的恢復時間很長,需要重新采購、集成、安裝、組態及回路聯調等,特別是有些裝置帶有專利控制系統,需通過專利商采購,恢復時間更長,對重新恢復生產很不利。因此,抗爆結構的現場機柜室可避免控制系統因裝置爆炸而損壞。

    因此,應對中心控制室、現場機柜室等重要設施根據生產裝置的特性進行爆炸風險安全評估,建筑、結構設計應根據抗爆強度計算、分析結果設計。

    4、HG/T 20508-2014 《控制室設計規范》

    3.4 建筑和結構

    3.4.1 對于有爆炸危險的化工工廠,中心控制室建筑物的建筑、結構應根據抗爆強度計算、分析結果設計。

    3.4.2 對于有爆炸危險的化工裝置,控制室、現場控制室應采用抗爆結構設計。

    4 現場機柜室

    4.0.7 對于有爆炸危險的化工裝置,現場機柜室應采用抗爆結構設計。

    5、GB 50160-2008(2018年版) 《石油化工企業設計防火標準》

    5 工藝裝置和系統單元

    5.7 其他要求

    5.7.1A 中央控制室應根據爆炸風險評估確定是否需要抗爆設計。布置在裝置區的控制室、有人值守的機柜間宜進行抗爆設計,抗爆設計應按現行國家標準《石油化工控制室抗爆設計規范》GB50779 的規定執行。

    條文說明,

    5.7.1A 國外標準API 752-2009《工藝裝置永久性建筑物布置危險管理》針對爆炸、火災和有毒物泄漏等不同事故場景的建筑物布置提出了風險評估的方法、標準及風險減緩措施等具體規定。該標準明確指出,建筑物是否需要考慮抗爆性能主要取決于建筑物是否位于爆炸風險的區域內和建筑物內是否有人員長期停留。中央控制室一般布置在遠離裝置區的位置,其是否需要抗爆應根據爆炸風險評估確定。裝置區的控制室、有人值守的機柜間等建筑物是重要設施,同時還是人員集中場所,且其距離火災危險設備相對較近,為防止裝置區發生火災、爆炸等事故時對其造成損害,故規定其宜進行抗爆設計。

    個人學習記錄:

    以上沒有提及無人值守的現場機柜間。

    無人值守的現場機柜間可以參照相關標準,比如:SH/T 3006—2012《石油化工控制室設計規范》 、 HG/T 20508-2014《控制室設計規范》 等。

    6、GB 50984-2014 《石油化工工廠布置設計規范》

    4 總平面布置

    4.8 管理設施

    4.8.2 管理設施區為人員集中場所,其布置應符合下列規定:

    1 人員集中場所應相對集中布置,且應位于相對安全的地段;

    2 與各類危險生產設備、設施之間的防火間距應符合現行國家標準《石油化工企業設計防火規范》GB 50160和《建筑設計防火規范》GB 50016的有關規定;

    3. 應遠離爆炸危險源;

    4. 應遠離高毒泄漏源;

    4.8.3 中央控制室的布置應符合下列要求:

    1 應布置在非爆炸危險區;

    2 應遠離振動源、高噪音聲源和存在較大電磁干擾的場所;

    3 宜布置在裝置區以外,且與裝置區聯系方便的地段;

    4 宜遠離廠區原料及產品運輸道路;

    5 現場控制室和現場機柜間宜靠近操作頻繁和控制測量點較集中的區域。

    條文說明,

    4.8.2 在以往的工程設計中,多數情況下安全距離的設置只考慮防火安全距離的要求,對于防爆、防毒還停留在原則要求的層面上,并沒有可執行的明確規定。

    近年來發生的一些事故證明,由設備泄露導致的與蒸氣云爆炸(VCE)有關的事故,其破壞范圍更廣、破壞力更大,發生的概率也較高。相對于純火災而言,發生人員傷亡事故多是由于爆炸、毒氣泄漏引起的。

    在以往建筑物沒有采用抗爆設計時,事故中建筑物的毀壞是操作人員傷亡的主要原因,而對建筑物安全威脅最大的是與VCE有關的爆炸。有統計表明,石油化工工廠事故中,75%的人員傷亡與VCE爆炸對建筑物的毀壞相關。

    國際石油公司的石油化工工廠建筑物安全標準基本上是基于《API752 Management of Hazards Associated with Location of Process Plant Permanet Buildings》標準建立的?,F在各大石油公司如ExxonMoblil(??松梨冢?、BASF(巴斯夫)、SW(施偉)等石油公司均有石油化工工廠內相關的建筑物安全抗爆標準。

    例如,ExxonMobil制定了有關人員密集場所建筑物分類與VCE爆炸源爆炸強度分類相對應的建筑物抗爆設計標準。BASF也制定了爆炸潛能分類與不同人員密集度的建筑物相對應的建筑物加強設計要求。同時在兩公司的標準和要求中規定,如果人員密集性建筑物為非加強型,則與VCE爆炸源的安全距離均應大于200m。

    基于以上說明,根據國際上的通用做法和我國的工程實踐經驗,基于以人為本的原則,本規范新增了對人員集中場所的相對于爆炸、有毒地點的安全距離的要求。提出的這些防護距離的建議值是在幾大石油企業標準的基礎上,結合中國的實際情況和實際應用及理論計算的結果得出的。
    (1)防護距離
    人員集中場所應布置在相對安全的地段,其與具有VCE保值危險性和高毒氣體泄漏源之間應有一定的防護距離。

    在設計工作中,當進行了爆炸及有毒物料泄漏擴散分析計算時,其防護距離可采用實際計算結果,無條件計算時,可參照表2中的建議值設置防護間距:

    表2 工廠人員集中場所最小安全防護距離建議值(m)

      

    注2 表中防護措施系指該建筑物為抗爆結構、建筑物設有強制通風系統及進風口處設有毒氣探測器;注:

    注3 表中所列建筑物是否需要采取抗爆結構等防護措施尚應滿足其他有關標準、規范的規定。

    個人學習記錄:

    根據GB 50984-2014如果中央控制室距離VCE爆炸危險源200米及以上,可以為非抗爆結構。但是,上表為條文說明內容,不具備與標準正文同等的法律效力,僅供使用者作為理解和把握標準規定的參考。

    同時,上表的注釋中明確說明:表中所列建筑物是否需要采取抗爆結構等防護措施尚應滿足其他有關標準、規范的規定。

    7、GB 50984-2014 《石油化工工廠布置設計規范》關于爆炸危險源的說明

    4.8.2

    (2)爆炸危險源的辨識

    本標準考慮的爆炸源主要是石油化工工廠多發的與VCE有關的爆炸源。

    爆炸是指在極短時間內,釋放出大量能量,產生高溫,并放出大量氣體,在周圍介質中造成高壓的化學反應或狀態變化。爆炸是煉油化工工藝過程中的重大災難性事故之一,工藝過程常發生的爆炸災害形式包括超壓引起的設備爆炸、蒸氣云爆炸和沸騰液體擴展為蒸汽爆炸等。

    蒸氣云爆炸是指可燃物泄漏,積聚形成蒸氣云,當濃度達到爆炸極限范圍時,遇明火引發的爆炸。

    參與蒸氣云爆炸的物料最常見的是低分子碳氫化合物,如C2、C3、C4。

    不是所有的工藝生產裝置的設備區及設備都是爆炸危險源。本標準中考慮的爆炸源主要是與發生VCE爆炸有關的危險性較大的設備,此類設備是安裝在具有密集的工藝管道及設備區內。同時具有下列特征時,可確定為VCE爆炸危險源:

    1)在危險工藝裝置區(大于500m2)內;

    2)儲有(或工藝過程中)的爆炸危險物料(C2、C3、C5及熱C5可形成蒸氣云爆炸的物料)超過10t的設備。

    (4)常見危險源

    石油化工企業內常見的VCE爆炸危險源、其他爆炸源、高毒氣體、液體泄放源舉例見表5。

    表5 常見石油化工裝置危險源

      

      

    8、沖擊波的影響:AQ/T 3046-2013  《化工企業定量風險評價導則》

    附錄H

    (資料性附錄)

    影響閾值

      

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

      



    人體直接暴露于爆炸超壓可能受到的損害情況

    壓力(bar)

    人體受害程度

    0.02bar(2kPa)

    安全

    0.35bar(35kPa)

    耳膜受損

    0.55bar(55kPa)

    致命的腦部受損

    0.7bar(70kPa)

    嚴重的肺部受損

    0.76bar(76kPa)

    致命的身體受損

    3bar(300kPa)

    生命威脅

    9、國外相關標準規范介紹

    《石油化工自動化》 第48卷 第1期,2012年2月

    石油化工控制室常見設計問題探討

    王同堯,漢建德

      

    4.3 國外標準對控制中心安全防護的規定

    4.3.1  API RP550

    API RP550第12部分“控制中心”第12.3.2.3款對外部爆炸的防護有以下論述:“由統一操作而產生的大型控制中心也會引起危險的集中。含有操作整個煉廠或者大量工藝單元所需的全部控制系統的建筑物一旦損壞,將造成大量設備的停工,成本十分昂貴。因而在構筑控制中心時,使其具有適當程度的抵御爆炸的能力是必要的”。12.4.2條對建筑上的考慮:“抗爆結構的實際設計標準取決于存在的潛在條件和需要保護的程度。這種結構的定義是建筑物能承受在30.5m以外裝置的爆炸(爆炸的能量相當于1t的TNTT炸藥),發生中等程度的結構損壞,但沒有倒塌。其目的是遭受這樣的爆炸時,仍能保證人身的安全和工廠的操作”

    4.3.2 ISA RP60.1

    ISA RP60.1第3.3.1.3款“Blast Waves and Fragments”指出了來自工藝裝置或儲罐區的爆炸危險,對于防沖擊波和碎片的考慮如下:

    a)中等程度爆炸。外墻和屋頂應設計能抵御過壓近似在3.44kPa的靜荷載或者20.7~34.5kPa的動荷載。單獨支撐的屋頂應使用防護墻。如果在爆炸面需要設防爆窗或可視板,應使用不碎材料,并且不大于254mm×254mm。內墻應能抵御3.44kPa的過壓靜荷載。

    b)嚴重的爆炸。外墻和屋頂應設計能抵御過壓近似在20.7kPa的靜荷載或者68.9~103.44kPa的動荷載。增加負荷時應考慮一個大的潛在的爆炸或者裝置至爆炸源的近距離要求,通常要求采用鋼筋或者同等結構,不應有窗。外門的設計和位置應予以特殊的考慮。

    4.3.3 API RP554 Part2-2008

    API RP554 Part2第13章“控制中心”中描述:“控制中心應位于區域劃分等級為非危險區域;控制中心可能需要采用抗爆結構設計,以便在事故發生時能夠保證人身安全,保護控制系統計算機設備,保證操作人員仍能有序地進行緊急停車操作;詳細信息參見PIP STC0101AB last Reasistant Building Design Criteria”。

    4.3.3 PIP STC01018

    PIP STC01018A-1.2中描述“石化裝置抗爆建筑物設計中普遍遇到的問題是確定抗爆設計壓力,即壓力達到多少時需要采用抗爆設計。很多公司采用3.4~6.9kPa的側向超壓作為抗爆設計壓力,該壓力可以對普通建筑物造成表面損壞或中度損壞,需維修后方可繼續使用”。PIP STC01018A中描述“抗爆建筑物應首選單層箱型結構,高度5m,兩層結構在絕對需要(如總圖布置不允許單層設置)時也可以采用”。PIP STC01018A-4.2.3中描述“業主應按照PIP STC01018-D/DM數據表指定爆炸荷載數據,至少需提供建筑物位置的側向超壓;通常有三種途徑指定爆炸荷載數據:采用現有規范如SG-22中的數值;權威公司的一般經驗值;依據危險分析評估報告”。

    4.3.5 DEP 34.17.10.30

    殼牌(Shell)的DEP 34.17.10.30第2.2節“爆炸荷載設計考慮及信息”中有如下描述:爆炸荷載(側面過壓)和碎片撞擊將決定CR和FAR建筑物的結構及位置。爆炸、碎片撞擊和熱輻射荷載信息應來自危險評估或項目負責人。下列共同的要求適用于CR及FAR:

    a)爆炸荷載(頂/側過壓)小于5kPa或一個脈沖沖擊力小于200kPa/ms時,無附加的防爆要求,應采用夾層安全玻璃。

    b)爆炸荷載(頂\側過壓)在5~20kPa(持續時間50~150ms)時,應采取防爆結構、夾層安全玻璃和防爆門。

    c)爆炸荷載(頂\側過壓)在20~45 kPa(持續時間50~150ms)時,應采用增強防爆結構、夾層安全玻璃和增強防爆門。

    d)爆炸荷載(頂\側過壓)在45~65 kPa(持續時間50~150ms)時,應采用抗爆結構設計、夾層安全玻璃和防護欄桿(護欄方格小于0.25m2),并增強防爆門。

    e)爆炸荷載(頂\側過壓)大于65kPa時,需請示項目負責人。

    f)如果會遭受到碎片撞擊(爆炸引起)的潛在影響,且在距離小于200m 的范圍內,則外墻和屋頂需建成鋼筋混凝土結構。

    10、關于控制室的一些要求:SH/T 3006—2012 《石油化工控制室設計規范》

    4 控制室

    4. 2 總圖位置

    4.2.1 控制室位置應符合 GB 50160一2008 中 5.2 節有關控制室布置的規定。

    4.2.2   不同裝置規模的控制室其總圖位置應符合以下規定:

    a) 聯合裝置的控制室宜位于聯合裝置內,應位于爆炸危險區域外:

    b) 裝置的控制室宜位于裝置內,應位于爆炸危險區域外。

    4.2.3   對于含有可燃、易爆、有毒、有害、粉塵、水霧或有腐蝕性介質的工藝裝置,控制室宜位于本地區全年最小頻率風向的下風側。

    4.2.7 控制室不應與危險化學品庫相鄰布置。

    4.2.8 控制室不宜與總變電所、區域變配電所相鄰,如受條件限制相鄰布置時,不應共用同一建筑

    4.4 建筑和結構 

    4.4.2 控制室建筑物為抗爆結構時,不應與非抗爆建筑物合并建筑。

    4.4.3 控制室建筑物為抗爆結構時宜為一層,不應超過兩層。

    4.4.6 控制室活動地板的基礎地面與室外地面高差不應小于0.3m:當位于附加2區時,控制室的活動地板的基礎地面應高于室外地面,且高差不應小于0.6m 。

    4.9 健康、安全、環保設計要求 

    4.9.3 控制室的空調引風口、室外門的門斗處、電纜溝和電纜橋架進入建筑物的洞口處,當可燃氣體和有毒氣體有可能進入時,宜設置可燃氣體和有毒氣體檢測器。

    5 中心控制室

    5.2 中心控制室宜布置在生產管理區。

    5.3 中心控制室宜為單獨建筑。

    5.4 中心控制室不應靠近運輸物料的主干道布置。

    5.5 中心控制室不應與變配電所相鄰。

    6 現場控制室 

    6.1 現場控制室宜位于或靠近所屬的工藝裝置區域,應位于爆炸危險區域外:當位于附加 2 區時,現場控制室的活動地板下地面應高于室外地面,且高差不應小于 0.6m。

    6.2 現場控制室不宜與變配電所共用同一建筑。當受條件限制需共用建筑物時,應符合 GB 50160 的規定,并應采取屏蔽措施。

    7 現場機柜室

    7.2 現場機柜室宜位于或靠近所屬的工藝裝置區域,應位于爆炸危險區域外;當位于附加 2 區時,現場機柜室的活動地板下地面應高于室外地面,且高差不應小于 0. 6 m 。

    7.3 現場機柜室宜單獨設置。

    7.4 抗爆結構現場機柜室的高度宜為一層,不應超過兩層。

    7.12 現場機柜室不宜設置衛生間。

    7.13 現場機柜室的設計,本章未作規定者,應按本規范第 4 章有關規定執行。

    11、關于控制室的一些要求:HG/T 20508-2014 《控制室設計規范》

    3 控制室

    3.2 總圖位置

    3.2.1 不同裝置規模的控制室其總圖位置應符合下列規定:

    1 控制室宜位于裝置或聯合裝置內,應位于爆炸危險區域外;

    2 中心控制室宜布置在生產管理區。

    3.2.2 對于含有可燃、易爆、有毒、有害、粉塵、水霧或有腐蝕性介質的工藝裝置,控制室宜位于本地區全年最小頻率風向的下風側。

    3.2.7 控制室不應與總變電所相鄰。

    3.2.8 控制室不宜與區域變配電所相鄰,如受條件限制相鄰布置時,不應共用同一建筑物。

    3.2.9 中心控制室不應與變配電所相鄰。

    3.4 建筑和結構

    3.4.3 控制室建筑物為抗爆結構時,不應與非抗爆建筑物合并建筑。

    3.4.4 控制室建筑物為抗爆結構時宜為一層,不應超過兩層。

    3.4.5 中心控制室宜為單獨建筑物。

    3.4.6 現場控制室不宜與變配電所共用同一建筑。當受條件限制需共用建筑物時,應符合現行國家標準《石油化工企業設計防火規范))GB 50160 的規定,并應采取屏蔽措施。

    3.9 健康、安全、環保設計要求

    3.9.3 控制室的空調引風口、塞外門的門斗處、電纜溝和電纜橋架進人建筑物的洞口處,且可燃氣體和有毒氣體有可能進入時,宜設置可燃氣體和有毒氣體檢測器。

    4 現場機柜室

    4.0.2 現場機柜室宜位于戎靠近所屬的工藝裝置區域,應位于爆炸危險區域外;當位于附加2 區時,現場機柜室的活動地板下地面應高于室外地面,且高差不應小于O.6m 。

    4.0.3 現場機柜室宜單獨設置。

    4.0.4 抗爆結構現場機柜室的高度宜為一層,不應超過兩層。

    4.0.11 現場機柜室不宜設置衛生間。

    4.0.12 現場機柜室的設計,本章未作規定者,應按本規范第3 章有關規定執行。

    12、抗爆控制室應滿足GB 50779-2012《石油化工控制室抗爆設計規范》

    2.1 術語

    2.1.1 抗爆防護門

    能抵抗來自建筑物外部爆炸沖擊波的特種建筑用門。

    2.1.2 人員通道抗爆門

    能滿足人員正常進、出建筑物所需要的抗爆防護門。

    2.1.3 設備通道抗爆門

    用于滿足大型設備進出建筑物要求的抗爆防護門。

    2.1.4 抗爆防護窗

    能抵抗來自建筑物外部爆炸沖擊波的特種建筑用外窗。

    2.1.5 隔離前室

    設在人員通道上防止室外有害氣體進入室內、保持室內正氣壓的內置式前室。

    2.1.6 抗爆閥

    按照在抗爆建筑物的洞口上,能抵抗來自建筑物外部爆炸沖擊波的特種風閥。

    2.1.7 空氣沖擊波

    爆炸在空氣中形成的具有空氣參數強間斷面的縱波。簡稱沖擊波。

    2.1.8 沖擊波超壓

    呈法向作用于沖擊波包圍物體的各個表面的在沖擊波壓縮區內超過周圍大氣壓的壓力值。

    3 基本規定

    3.0.1 抗爆控制室平面布置應符合現行國家標準《石油化工企業設計防火規范》GB 50160的有關規定,且應布置在非爆炸危險區域內,并可根據安全分析(評估)報告的結果進行調整,同時應符合下列要求:

    1 抗爆控制室宜布置在工藝裝置的一側,四周不應同時布置甲、乙類裝置,且布置控制室的場地不應低于相鄰裝置區的地坪。

    (條文說明,工藝裝置火災危險性分類詳見現行國家標準《石油化工企業設計防火規范》GB50160。場地高于相鄰裝置可防止可燃氣體在控制室周圍聚集。)

    2 抗爆控制室應獨立設置,不得與非抗爆建筑物合并建造。

    (條文說明,為了避免在裝置爆炸狀態下,非抗爆建筑物可能產生的碎塊阻塞控制室內人員疏散的通道,抗爆控制室的頂部不得布置非抗爆結構的房間;與抗爆控制室比鄰的非抗爆建筑物,布置時應盡可能加大與抗爆建筑物之間的間距。)

    3 抗爆控制室應至少在兩個方向設置人員的安全出口,且不得直接面向甲、乙類工藝裝置。

    (條文說明,控制室安全出口數量不少于兩個,是現行國家標準《建筑設計防火規范》GB50016的要求;考慮到在裝置發生爆炸時裝置安全出口有可能被爆炸所產生的碎片阻塞,影響人員的疏散,為了提高人員疏散的可能性,要求在建筑物不同的方向設置疏散口。如迫于場地條件的限制,當人員出入口必須面向有爆炸危險性的生產裝置時,則必須采取可靠的防護措施,如在抗爆門的外側設置有頂抗爆墻等。)

    3.0.3 抗爆控制室建筑平面宜為矩形,層數宜為一層。

    4 建筑設計

    4.1 一般規定

    4.1.2 建筑物外墻不應設置雨篷、挑檐等附屬結構。

    4.1.4 面向甲、乙類工藝裝置的外墻應采用抗爆實體墻。需在該墻體上開洞時,應進行抗爆驗算。

    4.1.5 在人員通道外門的室內側,應設置隔離前室。

    (條文說明,4.1.5 設置隔離前室主要是為了有效地保持室內的正壓(防爆措施)環境;同時,當外門在爆炸荷載的作用下損壞時,成為第二道防護體系。)

    4.1.6 活動地板下地面以上的外墻上不得開設電纜進線洞口?;A墻體洞口應采取封堵措施,并應滿足抗爆要求。

    (條文說明,4.1.6 主要是為了防止裝置爆炸產生的超壓通過電纜槽盒及建筑外墻上的開洞進入室內。)

    4.1.7 操作室內、外地面高差不應小于600mm,其中活動地板下地面與室外地面的高差不應小于300m??諝庹{節設備機房室內、外高差不應小于300mm。

    (條文說明,4.1.7 本條中的室內、外高差指的是室內陸坪使用面(含活動地板面)至室外計算地坪之間的距離;空調設備間室內外高差的規定,是基于非爆炸危險區內的條件作出的。)

    4.2 建筑門窗

    4.2.1 抗爆防護門應符合下列要求:

    2 人員通道抗爆門的構造及性能應符合下列規定:

    4)隔離前室內、外門應具備不同時開啟聯鎖功能。

    4.2.2 窗應符合下列要求:

    1 外窗應選用固定抗爆防護窗,計算荷載與所在建筑物墻面計算沖擊波超壓應相同。

    2 內窗及室內疏散通道兩側的玻璃隔墻應采用金屬框架,并應配置夾膜玻璃或鋼化玻璃。

    5 結構設計

    5.3 爆炸的沖擊波參數

    5.3.1 控制室抗爆設計采用的峰值入射超壓及相應的正壓作用時間,應根據石油化工裝置性質以及平面布置等因素進行安全分析綜合評估確定;當未進行評估時,也可按下列規定確定,并應在設計文件中說明:

    1 沖擊波峰值入射超壓最大值可取21kPa,正壓作用時間可為100ms;也可沖擊波峰值入射超壓最大值取69kPa,正壓作用時間取20ms。

    2 爆炸沖擊波形取時間為零至正壓作用時間,峰值入射超壓從最大到零的三角形分布。

    (條文說明,

    5.3 爆炸的沖擊波參數

    5.3.1 在國外,一般由專業咨詢公司結合石油化工裝置性質、平面布置(主要是泄漏點布置)、風向等因素,運用安全模擬分析軟件,模擬計算建筑物所處位置的爆炸沖擊波參數?;蛘?,根據相應的標準或技術規定確定爆炸沖擊波基本參數。

    本條給出的兩種沖擊波參數,參考了美國制造化學家協會Siting and Construction of New Control Houses for Chermical Manufacturing Plants(SG-22)的相關規定同。該指南定義抗爆建筑物要足以抵抗外部裝置爆炸所產生的沖擊波超壓為69kPa,作用時間為20ms。這大概相當于一個球體在自由空氣中爆炸[1US ton TNT在距中心距離30.5m(100ft)處]所產生的沖擊波超壓。對沖擊波超壓為20kPa(2.9Psi)、持續時間為100ms的沖擊波,它近似相當于直徑60m,高4m包含6%乙烷的氣體爆炸,距中心距離75m處產生的沖擊波超壓。

    一般情況下,控制室抗爆只考慮蒸汽云爆炸,對于壓力設備爆炸、液體爆炸等的影響一般不予考慮。)

    6 通風與空調設計

    6.1 一般規定

    6.1.1 抗爆控制室的重要房間、一般房間的空調系統宜分開設置。

    6.1.3 通風空調設備宜與建筑物的火災報警系統聯鎖,火災發生時應自動關閉防火閥及空調系統的電源。

    6.1.6 重要房間的空調設備的啟停及故障報警信號應引至集散控制系統(DCS)。

    6.1.7 抗爆控制室的排煙系統設計,應符合下列規定:

    1 對于總層數為一層,兩個相鄰疏散外門的間距大于等于40m的內走道,應設置機械排煙系統。

    2 對于總層數為二層的抗爆控制室,且兩個相鄰疏散外門的間距大于或等于40m的一層內走道,應設置機械排煙系統;二層走道最遠點距最近疏散外門的距離大于20m時,二層內走道應設置機械排煙系統。

    6.4 新風系統與排風系統

    6.4.5 當生產裝置設有可燃、有毒氣體探測報警系統時,新風引入口應設置相應的可燃、有毒氣體探測報警器,且進風管上應設置密閉性良好的電動密閉閥,在可燃、有毒氣體探測器報警的同時,應關閉密閉閥及新風機。

    (條文說明,6.4.5 設置可燃、有毒氣體探測報警系統,可及時發現險情,為避險贏得時間。設置密閉閥以及聯鎖關閉新風機,是為了防止可燃、有毒氣體進入建筑物內。)

    13、安全檢查要求:安監總管三〔2017〕121號,《化工和危險化學品生產經營單位重大生產安全事故隱患判定標準(試行)》

    十三、控制室或機柜間面向具有火災、爆炸危險性裝置一側不滿足國家標準關于防火防爆的要求。

    14、安全檢查要求:應急〔2019〕78 號,《危險化學品企業安全風險隱患排查治理導則》

    安全風險隱患排查表,

    2 設計與總圖安全風險隱患排查表

    (二)總圖布局

    7 控制室面向具有火災、爆炸危險性裝置一側不應有門窗、孔洞,并應滿足防火防爆要求。

    15、安全檢查要求:GB 50779-2012《石油化工控制室抗爆設計規范》

    4.1 一般規定

    4.1.4 面向甲、乙類工藝裝置的外墻應采用抗爆實體墻。需在該墻體上開洞時,應經過抗爆驗算。

    16、安全檢查要求:《危險化學品安全專項整治三年行動實施方案》

    涉及甲乙類火災危險性的生產裝置控制室、交接班室原則上不得布置在裝置區內,確需布置的,應按照《石油化工控制室抗爆設計規范》(GB50779-2012),在2020年底前完成抗爆設計、建設和加固。

    17、安全檢查要求:SH/T 3206-2019 《石油化工設計安全檢查標準》

    11 建筑

    11.3 建筑抗爆

    11.3.1 有抗爆要求的建筑設計應符合GB 50016、GB 50779等的規定。

    11.3.3 建筑抗爆設計安全應按表11.3.3的內容進行檢查。

      

    11.4 建筑構造及其他

    11.4.1 建筑構造設計應符合SH/T 3017、GB 50046等的規定。

    11.4.3 建筑構造設計安全應按表11.4.3的內容進行檢查。

      


    18、擴展閱讀:SH/T 3006—2012 《石油化工控制室設計規范》

    控制室是否抗爆的一些考慮因素,

    條文說明,

    4 控制窒

    4. 4 建筑和結構

    4. 4. 1 新建控制室是否采用抗爆結構設計一直是相關專業(安全專業、建筑專業、結構專業)無法量化解決的問題,原因是缺少相關依據:

           a)從距離上量化,即控制室距離裝置多少米可以采用非抗爆結構。裝置的爆炸力與裝置的規模大小、物料特性、操作條件等諸多因素有關,需要安全專業進行抗爆強度計算,距離相同時,不同裝置所產生的爆炸力不同,因此采用距離區分是否抗爆缺乏依據:

            b) 爆炸力的量化,即裝置的爆炸力小于多少 mbar 可以采用非抗爆結構。由于目前建筑專業無從驗證不同量值的爆炸力與建筑物不同破壞程度之間的對應關系,因而無法確定抗爆結構的爆炸力限值。

          當沒有對裝置爆炸沖擊波參數進行評估時,可按照 SH/T 3160一2009 《石油化工控制室抗爆設計規范》第 6. 3. 1 條執行。

          爆炸事故對中心控制室( CCR)和現場機柜室( FAR)建筑物影響數據表是由安全專業根據工藝 專業提供的各裝置物性參數,綜合各裝置與 CCR 和 FAR 之間的環境條件等因素,經過專用軟件計算、分析匯總得出的。表1 是“某煉油乙烯項目爆炸事故對 CCR 和 FAR 建筑物影響數據表”,表 2 是 某乙烯項目爆炸事故對 CCR 和 FAR 建筑物影響數據表”。

      

      


    19、擴展閱讀:GB 50160-2008(2018年版)《石油化工企業設計防火標準》

    5.2.16(強制條款) 裝置的控制室、機柜間、變配電所、化驗室、辦公室等不得與設有甲、乙A 類設備的房間布置在同一建筑物內。裝置的控制室與其他建筑物合建時,應設置獨立的防火分區。

    5.2.17 裝置的控制室、化驗室、辦公室等宜布置在裝置外,并宜全廠性或區域性統一設置。當裝置的控制室、機柜間、變配電所、化驗室、辦公室等布置在裝置內時,應布置在裝置的一側,位于爆炸危險區范圍以外,并宜位于可燃氣體、液化烴和甲B、乙A 類設備全年最小頻率風向的下風側。

    5.2.18 布置在裝置內的控制室、機柜間、變配電所、化驗室、辦公室等的布置應符合下列規定:

    1 控制室宜設在建筑物的底層;

    2 (強制條款)平面布置位于附加2 區的辦公室、化驗室室內陸面及控制室、機柜間、變配電所的設備層地面應高于室外地面,且高差不應小于0.6m;

    3 (強制條款)控制室、機柜間面向有火災危險性設備側的外墻應為無門窗洞口、耐火極限不低于3h 的不燃燒材料實體墻;

    4 化驗室、辦公室等面向有火災危險性設備側的外墻宜為無門窗洞口不燃燒材料實體墻。當確需設置門窗時,應采用防火門窗;

    5 (強制條款)控制室或化驗室的室內不得安裝可燃氣體、液化烴和可燃液體的在線分析儀器。

    20、擴展閱讀:GB 50058-2014 《爆炸危險環境電力裝置設計規范》

    5 爆炸性環境的電力裝置設計

    5.3 爆炸性環境電氣設備的安裝

    5.3.5 變電所、配電所和控制室的設計應符合下列規定:

    1 變電所、配電所(包括配電室,下同)和控制室應布置在爆炸性環境以外,當為正壓室時,可布置在1區、2區內。

    2 對于可燃物比空氣重的爆炸性氣體環境,位于爆炸危險區附加2區的變電所、配電所和控制室的電氣和儀表的設備層地面應高出室外地面0.6m。

    條文說明,

    5.3.5 在附加2區的配電室和控制室的設備層地面應高出室外地面0.6m,是因為附加2區0.6m以內的區域還會有危險其他存在,地面抬高0.6m是為了避免危險氣體進入配電室和控制室而采取的措施。這里特別指出的是要求抬高的是配電室或控制室的設備層,對于沒有電氣設備的電纜室可以認為不是設備層,其地面可以不用抬高。

    21、擴展閱讀:GB 50058-2014 《爆炸危險環境電力裝置設計規范》

    附加2區舉例,

    附錄B 爆炸性氣體環境危險區域范圍典型示例圖

    B.0.1

    1 可物質重于空氣、通風良好且為第二級釋放源的主要生產裝置區(圖B.0.1-1和圖B.0.1-2),爆炸危險區域的范圍劃分宜符合下列規定:

    1)在爆炸危險區域內,地坪下的坑、溝可劃為1區;

    2)與釋放源的距離為7.5m的范圍內可劃為2區;

    3)以釋放源為中心,總半徑為30m,地坪上的高度為0.6m,且在2區以外的范圍內可可劃分為附加2區。

      

      


    22、擴展閱讀:某企業既有建筑物抗爆治理指導意見(試行)

    1 總則

    1.1 目的依據

    為了提升爆炸沖擊波危險區域內不滿足抗爆要求的企業內部既有建筑物的抗爆能力,防止重大人員傷害,特制定本指導意見。

    1.2 適用范圍

    本意見適用于石油化工企業內部既有建筑物,包括以下兩類:

    1.2.1 布置在甲乙類火災危險性裝置區的控制室、交接班室和有人值守的機柜間等。

    1.2.2 其他人員集中建筑物。劃分標準見附件1。

    1.3 對于火災危險性為丙類及以下,且操作溫度低于物料閃點的生產裝置,可不考慮該類生產裝置對建筑物的爆炸沖擊風險。

    1.4 油氣田和銷售企業生產儲存設施附近既有建筑物的抗爆治理,科參照本意見執行。

    1.5 本指導意見未規定的技術要求,按照GB50160、GB50016、GB/T50779(報批稿,正式稿發布后以正式稿為準)等相關規范執行。

    2 基本規定

    2.1 建筑物應滿足GB50016、GB50160等規定的防火間距要求。

    2.2 當建筑物受到的爆炸沖擊波超壓≥6.9kPa或沖量≥207kPa·ms,且未進行抗爆設計時,建筑物宜進行抗爆治理。

    2.3 建筑物抗爆治理應優先考慮撤出建筑物內人員的方案。確需有人值守時,應對建筑物進行抗爆治理。抗爆加固的工程成本過高或抗爆加固改造后建筑物難以滿足GB50016、GB50160及其他現行國家標準要求的,應考慮將建筑物遷至爆炸沖擊危險等級為低級的區域。爆炸沖擊危險區域等級劃分標準見附件2。

    2.4 采取分批治理、經濟可行的原則

    2.4.1 應優先治理涉及甲乙類火災危險性裝置區的控制室、外操室、交接班室、辦公樓和有人值守的機柜間等。

    2.4.2 對于其他抗爆能力不足的既有建筑物,應根據建筑物內的人員數量、建筑物的重要性、建筑物結構類型、爆炸沖擊波大小及建筑物損壞程度等,分批進行抗爆治理。

    2.4.3 應根據現場實際情況,按照安全可靠、技術可行、經濟合理的原則,選擇抗爆治理方案。建筑物采用就地抗爆治理后,應確保在一次抗爆設防沖擊波下不發生嚴重破壞和坍塌。

    3 建筑物爆炸風險評估

    3.1 應通過建筑物爆炸風險評估,確定建筑物遭受的爆炸沖擊波參數(包括爆炸沖擊波峰值入射超壓和正壓作用時間),判斷是否需要進行抗爆治理。

    3.2 可采用臨界距離判斷方法(見附件3)對建筑物進行初步篩查,根據篩查結果進行詳細的爆炸風險評估,評估工作由中國石化認定的定量風險評估(QRA)機構承擔。

    3.3 爆炸風險評估要求

    3.3.1 應采用基于風險的方法或基于最大可信事故場景的方法確定爆炸沖擊波參數。爆炸分析場景應考慮蒸氣云爆炸(VCE)、爆炸物爆炸、壓力容器爆裂和沸騰液體膨脹蒸氣云爆炸(BLEVE)等。

    3.3.2 對于VCE爆炸分析可采用TNO多能法、Baker-Strehlow-Tang(BST)方法、計算流體力學(CFD)方法等,不得采用TNT當量法進行氣體爆炸分析。對爆炸物爆炸評估,可參照GB/T 37243和GB50089的有關規定。

    3.4 建筑物爆炸沖擊波設防基準應為累積發生頻率為萬年一次的爆炸沖擊波參數,或者根據最大可信事故場景確定的爆炸沖擊波參數。

    4 建筑物抗爆治理方案

    4.1 編制抗爆治理方案前,應按GB50068、GB50292、GB50023等有關規定,對建筑物進行結構檢測、可靠性鑒定和抗震能力鑒定,并進行建筑物結構安全性核算和建筑物抗傾覆核算。建筑物結構安全性核算方法可采用單自由度法、等效靜荷載法、多自由度法、有限元分析方法等。相關計算方法可參見GB/T50779(報批稿)中的有關規定。

    4.2 當既有建筑物的一部分需要抗爆加固時,應對建筑物整體進行結構安全核算,核算時應考慮非抗爆部分在爆炸中破壞后對抗爆加固部分的作用和影響。

    4.3 應根據建筑物結構安全性核算結果、生產操作環節的制約、建筑物的現狀及場地狀況,綜合權衡適用性、可實施性及經濟性等因素,制定全面完整的抗爆治理方案??蛇x擇新建抗爆建筑物或對既有建筑物進行抗爆加固。

    4.4 對既有建筑物進行抗爆加固時,可采用直接加固法(例如各類結構加固法、抗爆涂層法等)或間接加固法(例如增設支點加固法、抗爆庇護罩法等),加固方法的相關要求應滿足GB/T50779(報批稿)的規定。相關加固方法的說明見附件4。

    4.5 當建筑物鋼筋混凝土構件(鋼筋混凝土柱、梁、板)不滿足抗爆安全要求時,可采用各類結構加固法或間接加固法,例如增設支點加固法、加大截面加固法、外包型鋼加固法、粘貼符合材料加固法和增設剪力墻法等。

    4.6 對既有建筑物的墻體進行抗爆加固時,宜選擇抗爆涂層法。抗爆涂層法加固時,宜在建筑物內側噴涂抗爆涂層,噴涂厚度應根據計算結果確定。

    4.7 抗爆涂層的基本物理性能指標應滿足附件5的要求??贡繉觿討B性能應通過其他爆炸沖擊波測試的驗證(作用在抗爆涂層上的峰值反射壓力不得低于300kPa,正壓作用時間不得低于150ms),并提供爆炸沖擊波測試報告。未通過氣體爆炸沖擊測試驗證的抗爆涂層不得用于石油化工建筑物的抗爆治理。

    4.8 略

    4.9 對于采用直接加固方法無法滿足抗爆要求的建筑物,可采用抗爆庇護罩法。

    4.10 普通的磚混結構建筑物宜采用抗爆庇護罩法進行抗爆加固。

    4.11 對于面積較小、改造難度大的建筑物,可選用模塊化的可移動式抗爆庇護設施。

    4.12 謹慎使用在建筑物與爆炸源之間增設抗爆墻的抗爆加固方法。如果確需使用該方法,應通過CFD方法詳細模擬爆炸沖擊波傳播過程,并進行專項論證。

    4.13 建筑物的門、窗應符合GB/T50779(報批稿)的有關規定。建筑物墻面和屋面上的進出風口應滿足GB50160的要求,進出風口應按照GB/T50779(報批稿)的有關規定設置抗爆閥??贡卫砀脑旌蟮慕ㄖ锱ㄏ到y應符合GB/T50779(報批稿)和JG等標準的有關規定。

    附件1:人員集中建筑物判斷標準

    人員集中建筑物是指有固定工資人員在內或者經常有人存在的建筑物,且滿足以下兩個條件之一:

    1. 固定工作崗位上的人員工作時間為40人·小時/天以上的場所。

    2. 高峰期內,在建筑物內工作1小時及以上的人員數量不少于10人(出現頻率≥每月一次。)具體示例如下。

      

    附件2 爆炸沖擊危險區域等級劃分標準

    附表3 爆炸沖擊危險區域等級劃分標準

      

    備注:判斷標準以爆炸超壓為主,作用時間僅作參考。

    附件3 臨界距離判斷方法

     

      

    附件4 主要加固方法說明

    附件5:抗爆涂層基本物理性能指標要求及檢驗標準

    附件6 相關的標準規范、規定和參考的技術指南

    《化工和危險化學品生產經營單位重大生產安全事故隱患判定標準(試行)》(安監總管三[2017]121號)

    《中國石化安全生產專項整治三年行動計劃》(中國石化HSSE委員會[2020]1號)

    《中國石化重大生產安全事故隱患判定標準指南(試行)》(中國石化安[2018]224號)

    GB/T50779《石油化工建筑物抗爆設計標準》(報批稿)

    GB50984-2014《石油化工工廠布置設計規范》

    GB50160-2008(2018年版)《石油化工企業設計防火標準》

    GB50016-2008(2018年版)《建筑設計防火規范》

    GB50089-2018《民用爆破器材工程設計安全規范》

    GB50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標準》

    GB50068-2018《建筑結構可靠性設計統一標準》

    GB50023-2017《建筑抗震鑒定標準》

    GB36894-2018《危險化學品生產裝置和儲存設施外部安全防護距離確定方法》

    AQ/T3046-2013《化工企業定量風險評估導則》

    JG/T436-2014《建筑通風風量調節閥》

    JC/T 2252-2014《噴涂聚脲用底涂和膩子》

    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、工程實際案例一:采用抗爆板等綜合方案對既有建筑物進行加固

      


    24、工程實際案例二:采用抗爆涂層等綜合方案對既有建筑物進行加固

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