浅谈三大防火标准在化工设计过程中的选取和应用

覃新艳,韩丽,曹守凯

(山东天力科技工程有限公司,山东 济南 250000)

化学工业是我国的基础行业,化学生产和我们的生活息息相关。中国的化学工业蓬勃发展至今,下游产业链逐渐完善,产品种类繁多。在化学工业中所有门类的化工产品,也包括了化学工业本身所包含的所有原辅材料中,70%的化学介质都存在着易燃易爆、毒性危害和腐蚀的危险特性。

化学产品及原辅材料常以液态、气态的相态出现,化工产品的使用环境常是高温和高压,在此工作环境下如果发生介质泄露,易燃介质和气体混入、遭遇点火源均会引起起火爆炸事故,不但会导致企业财产损失、人员伤亡事故,还会对周边其他设备设施、周围环境造成巨大影响。在化工装置间保持恰当的安全距离可有效减少发生事故时的相互影响,因此在化工设计之初,选择适用的防火标准、进行相应的防火间距设计尤其重要。

在中国现有的标准规范中,《建筑设计防火规范》[1](在本文中以“建规”指代)、《石油化工企业设计防火标准》[2](在本文中以“石化规”指代)、《精细化工企业工程设计防火标准》[3](在本文中以“精化规”指代)都是中国化工工业设计使用的主要防火标准。此三大防火标准部分内容重合,对装置设施间的距离要求有所区分,因此在实际应用上各地的监管尺度不一,建设方与设计方在三大标准的选取应用上也存在着争议。

而在实际应用中,防火规范的选择主要取决于以下几个因素:1)项目本身的性质;2)项目所涉装置的结构形式;3)项目罐区介质的火灾危险性及储罐容积;4)项目是否涉及“两重点一重大”;5)项目所涉介质是否具有爆炸危险性;6)项目所在厂区原本的企业性质;7)当地安监部门的执法惯例。

本文对三大防火标准的定义条文及适用范围、相关政策、工程设计举例做探讨分析。

1 适用范围

1.1 建规

根据现行版本建规总则中1.0.2条目的规定,建规主要适用于以下新建、扩建和改建的建筑工程:厂房与仓库;民用建筑;甲、乙、丙类液体储罐及储罐区;可燃、助燃气体储罐及储罐区;可燃材料堆场;城市交通隧道。

由以上条目的可知,建规的适用范围为“建筑物”,即有屋顶门窗、四面维护的建筑形式。露天生产、无屋顶门窗、四周无围挡的化工生产框架为构筑物,通常不归入建规所定义的厂房范围内;在实际应用中,唯有火灾危险等级较低(丁、戊类框架),在其他标准中无明确距离要求的,才按建规,以丁戊类厂房间的距离要求取彼此间的安全距离。

另外,按建规3.4.1条目的解释说明,建规中的“民用建筑”指在厂区内独立建造的办公室和实验研究楼,餐厅和卫生间,以及洗浴室等不具有生产或仓储功能的建筑物,因此化工厂区内的此类建筑除需满足行业专项防火规范外,还需执行建规,满足建规中的距离要求。

1.2 石化规

根据现行版本石化规总则中1.0.2条目的规定,石化规的适用范围包括石油化工企业新建、改建或扩建项目的防火设计。而按该标准术语2.0.1中的定义,所谓“石油化工企业”即是以石油和天然气及其产品为原料,生产各种石油化工产品、储运各种石油化工产品的炼油厂、石油化工厂、石油化纤厂或其联合组成的企业。

石化规为石油化工行业专项防火标准。

1.3 精化规

根据现行版本精化规总则中1.0.2条目的规定,精化规适用的范围是:建设范围涉及总容积不超过300 m3且单罐容积不超过100 m3的液化烃储罐罐区,总容积不超过5 000 m3且单罐容积不超过1 000 m3的甲B和乙类液体储罐罐区,总容积不超过25 000 m3且单罐容积不超过5 000 m3的丙类液体储罐,总容积不超过5 000 m3且单罐容积不超过100 m3可燃气体储罐的精细化工企业新建、扩建或改建工程的防火设计。按以上定义所释,如精细化工企业内部可燃液体介质的储存量较大,超出了总则中1.0.2条目所规定的储存范围,该企业的防火设计则不再适用于精化规。

而对精细化工企业的定义,精化规在术语2.0.1的条文解释中列举了21项分类(表1),并对每一门类做了详细的产品类别举例说明。在实际应用中,可按上述分类和产品类别举例确定待建项目是否可划入精细化工建设项目。

精化规为精细化工行业专项防火标准。

由上述1.1、1.2、1.3条目可知,三大防火标准的适用范围存在一定程度的重叠与分歧,尤其是三大防火标准中,建规、精化规在某些条目上的防火间距要求低于石化规,一些建设方出于节省用地的目的,与设计方就标准的选取上存在争议。

那么对于三大主要防火标准的交叉地区,到底应该怎么选择还应参考或参照原国家安监总局(现应急管理部)颁发的一系列政策文件,而其中最为关键的一项即为原安监总局76号文。

2 标准及政策文件

2.1 76号文

原安监总局文件安监总管三〔2013〕76号(简称76号文)[4],其“四、安全设计实施要点”的第(十四)条目对防火标准的选用做严格规定,即凡是涉及“两重点一重大”的建设项目,应至少满足包括现行建规、石化规在内的八项标准规范的要求,并以最严格的安全条款为准;第(十五)条目规定,对于具有爆炸危险性的建设项目,其防火间距应至少满足现行石化规的要求。

2.2 相关定义

2.2.1 两重点一重大

76号文中所涉及的“两重点一重大”即为重点监管的危险化学品、重点监管的危险化工工艺、重大危险源。

其中,重点监管的危险化工工艺名录可从安监总管三〔2009〕116号[5]、安监总管三〔2013〕3号[6]等文件中查询。

重点监管的危险化工品名录可从安监总管三〔2011〕95号[7]、安监总管三〔2013〕12号[8]等文件中查询。我国现行《危险化学品重大危险源辨识》(GB 18218—2018)[9]对重大危险源的定义、临界量、辨识与计算、分级标准等做详细说明。

因此,在项目设计之初,应根据上述政策条文、标准进行判断说明,分析待建项目是否涉及“两重点一重大”,凡涉及的,应按76号文,执行(十四)条目中所列标准,并以最严格的安全条款为准。

2.2.2 具有爆炸危险性的建设项目

76号文颁布之后,全国各地普遍针对(十五)条目的“具备爆破风险的项目”的定义进行了探讨。原国家安监总局即通过安监总厅管三函(2014)5号[10],对具有爆炸危险新建设项目的界定标准做出了说明。根据该文件的说明,危险化学品建设项目凡涉及的物料(原料、中间产品、副产品、产品)有下列情形之一的,均认定为具有爆炸危险性的建设项目: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;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。

根据安监总厅管三函(2014)5号及建规3.1.1条目定义,甲类介质第3、4、5、6项介质,以及乙类第6项介质,均具有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的性质。

根据石化规3.0.1、3.0.2条目,参照《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》(GB/T 50493—2019)2.0.1条目:可燃气体又称易燃气体,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汽,甲、乙类气体,以及甲、乙A类可燃液体泄漏后均可与空气形成爆炸性混合物。

即凡项目涉及甲类介质第3、4、5、6项介质,乙类第6项介质,以及甲、乙类气体,甲、乙A类可燃液体的,均认定为具有爆炸危险性的建设项目,其防火间距应至少满足现行GB 50160的要求。

结合上述条文定义,下文对典型防火间距设计进行举例。

3 典型工程防火间距设计举例

3.1 项目概况

某项目在厂区预留地块新建一条产品A生产装置,A生产装置由框架1、2、3组成;项目界区内新建罐区1及附属泵组,罐区1除暂储A生产装置的原料与退料外,还设置废水罐,用于暂存新建A生产装置和附近另一新建项目B生产装置的生产废水。项目不新建中央控制室、变配电站、循环水站等公辅设施,上述设施均依托厂区原有。项目界区南侧为厂区原有循环水装置,该循环水站为全厂提供生产用循环水。生产装置A周围以及新建罐区周围设置环形消防通道,本项目与南侧循环水站之间为厂区原有消防通道。

A生产装置原料涉及苯与环己烷,装置内苯与环己烷储罐的总容积为120 m3,苯与环己烷的装置内系统存量均大于50 t;框架1、2、3均为敞开式钢结构,涂刷防火涂料使其耐火等级达到二级。A生产装置内各框架的操作温度均低于所涉介质的自燃点。

罐区1包含1台苯进料储罐,1台不合格环己烷储罐,1台废水罐,1台平常为空、预备紧急状态倒料的备用罐。其中,储罐区的储罐均为内浮顶式钢制储罐,规格为8 000×8 000、400 m3,均设置氮气密封;不合格环己烷罐、废水罐中均含有一定比例的苯。生产框架的耐火等级均为二级。

该项目的总平面布局示意如图1所示。

3.2 项目标准适用性分析

该项目涉及苯和环己烷,其中苯属于首批重点监管的危险化学品(序号9)。苯的闪点为-11 ℃,环己烷闪点为-16.5 ℃,根据建规3.1.1条目,它们均属于甲类可燃液体。甲类可燃液体如发生泄漏,其蒸汽与空气可形成爆炸性混合物。因此该项目涉及 “两重点一重大”,生产过程中具有爆炸危险性,根据76号文第十四、十五条目要求,该项目的防火间距至少应满足GB 50160 的要求。

3.3 防火间距选择

根据项目资料,A生产装置火灾危险性为甲类,该项目按石化规进行防火间距设计。其中,生产框架1、2、3为联合装置,罐区1因包括兼供其他装置使用的废水罐,视为独立罐区。项目南侧循环水站因供给全厂生产循环用水,发生火灾时会影响全厂生产,因此该循环水站归类为全厂重要设施(二类)。

因此,A生产装置内部(框架1、2、3)之间的防火间距按石化规5.2“装置内布置”的相关条文选取防火间距,A生产装置、罐区、厂区原有循环水站距离按石化规4.2.12选取防火间距,罐区内部按石化规6.2“可燃液体的地上储罐”部分条文选取防火间距。

项目总图的防火间距设计如表1所示。

装置内部的防火间距设计如表2、3所示。

表3 罐区内部防火间距一览表

由表1～3可知,拟建项目的防火距离选取符合建规、石化规的要求。

4 结束语

化工行业是我国的重要产业,由于其涉及介质的危险属性和生产操作条件多为高温高压,一旦发生事故就会造成巨大影响和严重损失,因此在设计之初选择合适的防火间距十分重要。只有充分理解各防火标准的内容区别,结合工程实际与政策条文,才能合理运用标准,实现项目的平稳运行。