精细化工企业车间防火防爆设计探讨

康文斌

(湖南化工设计院有限公司，湖南 长沙 410007)

精细化工企业涉及的产品种类繁多，农药、染料、涂料、日用化学品、医药等均属于精细化工范畴。随着《精细化工企业工程设计防火标准》[1]GB 51283-2020(以下简称“精细防火标准”)的施行，精细化工企业车间的火灾危险性类别均需按照该标准执行，特别是可燃液体的火灾危险性分级需参照《石油化工企业设计防火标准(2018 年版)》[2]GB 50160-2008(以下简称“石化防火标准”)执行，导致设计过程中车间的火灾危险类别可能需要提高一级，建筑、电气等防火防爆设计就会发生很大的变化，各专业对此存在很大的分歧。笔者从化工工艺专业角度对车间的防火防爆设计进行分析探讨。

1 火灾危险性分类标准

精细化工企业危险化学品主要依据精细防火标准进行火灾危险性分类。其生产及储存物品的火灾危险性分类参照现行国家标准《建筑设计防火规范(2018年版)》[3]GB 50016-2014(以下简称“建筑防火规范”)的规定。液化烃、可燃液体的火灾危险性分级参照现行国家标准石化防火规范的规定。

石化防火标准，将可燃气体的火灾危险性分为甲、乙类，液化烃、可燃液体的火灾危险性分类分为甲A、甲B、乙A、乙B、丙A、丙B。该标准对液化烃和可燃液体火灾危险性分类的同时，还根据操作温度与闪点、沸点的大小来达到类别升级。操作温度超过其闪点的乙类液体应视为甲B类液体；操作温度超过其闪点的丙A类液体应视为乙A类液体，操作温度超过其闪点的丙B类液体应视为乙B类液体，操作温度超过其沸点的丙B类液体应视为乙A类液体。在精细防火标准实施之前，精细化工企业大多都是按照建筑防火规范进行火灾危险性的分类，其中最主要的区别为操作温度超过可燃液体闪点或沸点时，按精细防火标准比按建筑防火规范要高一个级别，这样就会导致防火防爆设计产生重大变化。

2 工程案例分析

某林产品深加工车间生产工艺过程如下：车间内的热松香计量罐计量后将熟松香加入酯化釜中，根据熟松香重量加入适量助剂、甘油等原料，反应釜采用导热油进行加热，熟松香和甘油等在一定温度下进行酯化反应，在规定的反应时间反应完全。在此过程中反应有水(气态)分产生，通过回流冷凝器及油水分离装置分离收集，未冷凝气体经处理后，高空外排，水排入污水处理站进行处理，重油作为副产品出售，酯化完成的成品自流至中间罐进行冷却保温，然后通过输送泵将酯化完全的成品料输送至造粒机进行造粒，造粒后包装成成品入库。

该车间主要的工艺设备为反应釜、中间槽、计量罐、冷凝器、造粒机、输送泵等，前期的车间建筑方案：火灾危险性类别为丙类，耐火等级为二级，厂房东西方向长90 m，南北方向宽68 m，造粒包装区域为一层，该区域为一个防火分区；反应区域为三层，该区域上下三层为一个防火分区，因为精细防火标准严禁可燃液体的设备穿过防火分区的楼板，所以上下三层只能做一个防火分区；反应区域东西方向长18 m、南北方向宽68 m；造粒包装区域东西方向长72 m，南北方向宽68 m。反应区域一层建筑面积约为1224 m2，三层总建筑面积约为3672 m2；第三层布置有酯化反应釜，共6台。酯化反应釜设备所在区域占地面积约42 m2。

该车间涉及原料化学品有甘油、熟松香等，甘油闪点为176 ℃(开杯)、沸点290 ℃、火灾危险性类别为丙B类；熟松香闪点为187.8 ℃，火灾危险性类别为丙B类；酯化反应的操作温度为280 ℃，热源采用导热油，导热油加热工作温度为300 ℃、导热油闪点为171 ℃(开杯)、火灾危险性类别为丙B类；该过程中酯化反应的操作温度高于原料熟松香、甘油的闪点，同时导热油的温度高于自身闪点，如按照建筑防火规范，车间的火灾危险性类别仍然为丙类，但是按照精细防火标准，火灾危险性类别就需要按乙B类设计。

如车间按乙B类火灾危险性类别设计，车间的防火分区面积划分、车间的防爆、泄爆等均发生了变化，设计过程中出现了很多变化。其一，每个防火分区允许的最大面积发生变化，丙类及二级耐火等级车间的防火分区面积为4000 m2,乙类则需要将耐火等级改成一级，因为乙类的二级耐火等级防火分区面积最大为3000 m2；其二，是建筑可能需要按照建筑防火规范进行泄爆面积计算，并设置相应的泄爆墙、屋顶、窗等，增加了投资成本；其三，消防疏散的距离也发生了变化，可能需要增设楼梯；其四，可能需要考虑设置可燃气体检测探头；其五，电气设备需要考虑防爆设计、火灾报警设施的设计也发生了变化；其六，暖通专业需要考虑平时通风及事故排风，相应的消防排烟等也发生了变化；其七，给排水专业的消火栓等布置发生变化；其八，结构专业的抗震措施等也发生了变化。

车间内有操作温度高于闪点的丙B类液体的设备，如其车间火灾危险性类别按照乙B类进行设计，虽然从本质安全及从设计单位及安全、消防等监管单位的角度考虑，车间按照乙B类火灾危险性类别设计可能会更安全、更好；但这样会大大增加建设单位的投资成本。投资成本与安全这两者之间需要有一个平衡点，不可能为了安全而不计成本，当然也不可能不考虑安全，这样就需要综合而充分的研究、探讨、考虑，并具体问题具体分析。

3 防火防爆设计探讨

参照《爆炸危险环境电力装置设计规范》[4]GB50058-2014，操作温度高于可燃液体闪点，当可燃液体有可能泄漏时，可燃液体的蒸气或薄雾与空气混合形成爆炸性气体混合物，就要进行爆炸性气体环境的电力装置设计；此处为可燃液体，而不是易燃液体，是因为可燃液体也具有爆炸上下限，也会形成爆炸性气体环境。 所以，按照精细防火标准的要求，车间内有操作温度高于丙B类可燃液体的设备，其生产车间的火灾危险性类别按照乙B类设计是合理的，其操作温度高于丙B类可燃液体的设备本体进行电气防爆设计也有据可依。

但存在的主要问题为操作温度高于可燃液体闪点是否需要考虑建筑的防爆、泄爆，这与按建筑防火规范进行防火设计有着非常大的区别。特别是丙B类液体闪点高，如果考虑建筑的防爆、泄爆等，自然不存在规范、标准上的争议，但会造成有些较大的浪费。如采用导热油加热的厂房(一般采用导热油加热，其加热温度均高于导热油闪点)，不论其工艺设备本身是否含有可燃液体，都会被定义为火灾危险性类别为乙B类，如要考虑建筑防爆、泄爆，会因为投资增加而导致建设单位意见很大。关键问题是很多非精细化工企业(也就是不属于精细防火标准范畴的生产企业)也有采用导热油加热的工艺，其车间的建筑防火设计就可以按照建筑防火规范进行，而同样的精细化工企业中危险性较低的丙B类可燃液体，操作温度超过其闪点时就要按照乙B类进行防火防爆等设计，存在一定的不合理性，值得深入探讨研究。

笔者以为，丙B类可燃液体闪点高(大于120 ℃)，泄漏至设备外后会迅速遇冷冷凝成液体，泄漏之后的液体温度会迅速降低，最高浓度超过爆炸下限10%的几率极小；根据GB50058第3.3.1 第4条，也说明其爆炸危险区域可适当缩小，但不宜小于4.5 m。在考虑了本体设备防爆及4.5 m范围内设备防爆的前提下，可燃液体泄漏达到爆炸下限并发生爆炸的可能性较小。

根据《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》[5]GB/T 50493-2019，可燃气体解释为甲类气体或甲、乙A类可燃液体气化后形成的可燃气体或可燃蒸气；可知操作温度超过闪点的丙B类液体为乙B类液体，间接说明其可不设置可燃气体报警设施。GB50058第3.3.2条 可燃物质可能出现的最高浓度不超过爆炸下限值的10%，可划为非爆炸危险区域，以及第3.3.3条爆炸性气体环境内的车间采用正压或连续通风稀释措施后，不能形成爆炸性气体环境时，车间可降为非爆炸危险环境，可以不考虑防爆泄爆等措施。

石化防火标准第3.0.5条也提到，布置有不同火灾危险类别设备的同一房间，当火灾危险类别最高的设备所占面积比例小于5%时，即使发生火灾事故，其不足以蔓延到其他部位或采取防火措施能防止火灾蔓延，其可按火灾危险类别较低的设备确定，此条为操作温度高于可燃液体闪点的厂房设计提供了一定的依据，上述所说同一房间，间接说明不需要向建筑防火规范一样将火灾危险性类别高的设备设置防火墙与其他区域完全隔离，但精细化工标准未明确是按照建筑防火规范还是按石化防火标准进行划分。

当然石化防火标准明确要求，发生火灾事故，要有阻止火灾蔓延至其他部位或采取防火措施能防止火灾蔓延；与建规的要求基本是一致的。建规中的条文解释为“采取了相应的工艺保护和防火防爆分隔措施将甲类生产部位与其他区域完全隔开，即使发生火灾也不会蔓延到其他区域时，该厂房可按火灾危险性较小者确定”，从该条文执行情况来看，都是按照将火灾危险性类别较高的区域用防火墙将其与其他部位隔开设计的，而石化防火标准强调的是该设备所占面积比例，所以笔者认为按石化规，只要采取了相应的防火防爆措施，是可以按照设备所占面积比例小于5%来确定厂房的火灾危险性类别，同时因为该部分精细化工标准关于可燃液体的火灾危险性分级是按照石化标准来的，所以精细化工企业也可以按照设备所占面积比例小于5%来确定厂房的火灾危险性类别。

石化防火标准中“阻止火灾蔓延至其他部位或采取防火措施能防止火灾蔓延”，需要从工艺、设备、消防、暖通、电气等专业考虑，首先应从本质上减小火灾发生的可能性，主要从工艺方面按要求进行温度联锁控制防止超温超压，同时设置紧急冷却系统，在火灾发生初期对工艺设备物料进行紧急冷却降温，并紧急切断加热热源，物料进料阀等，设置阻火器等。设备方面做好设备的防爆设计，确保设备密封不泄漏。消防主要是通过联动可燃气体检测器自动喷淋对物料进行冷却降温，降低物料的火灾危险等级，火灾情况下消防报警系统联锁自动灭火系统控制火灾蔓延。暖通方向主要是根据设置的可燃气体检测器联动事故风机及时通风排烟。电气方面做好火灾报警系统设置，做好静电接地等防护，按照要求选用防爆电机、防爆电器等。

4 结 语

精细化工企业，涉及操作温度高于其闪点的丙B类液体应视为乙B类火灾危险性液体。操作温度高于闪点的丙B类液体设备本体及可能泄漏点4.5 m半径范围内的电气设备需选用防爆设备；需设计通风措施防止可燃气体积聚，通风设施与可燃气体报警系统联锁；选用密闭的工艺设备、设置紧急切断设施、泄压设施、工艺紧急冷却系统，同时给排水专业设计自动灭火系统对设备本体进行隔离保护，同时设置紧急喷淋冷却系统联动可燃气体报警器对泄漏物料进行紧急冷却而降低物料火灾危险性类别，笔者认为可以不需要进行建筑的防爆泄爆设计。按照石化防火标准，若精细化工企业火灾危险类别最高的设备所占面积比例可以控制在小于5%时，也可以按照火灾危险性类别较低的确定，这样可以较好的解决少部分使用导热油加热的设备或管道而使车间火灾危险类别升高的问题。

当然，这只是探讨，在当前安全生产越抓越严的情况下，即使能做到上述措施或者还有更多的措施，可能也不会有设计人员会铤而走险，希望相应的规范、标准编制单位能够及时征集企业或设计单位意见进行条文补充或说明或修订，以免过度设计。