建筑防爆及建筑防爆设计基本要求

建筑防爆及建筑防爆设计基本要求安全工作规范、标准、《建筑防爆及建筑防爆设计基本要求》建筑防爆一、爆炸定义所谓爆炸是大量能量在瞬间迅速释放或急剧转化成功和光、热等能量形态的现象。二、爆炸分类（一）物理性爆炸：爆炸前后没有新物质产生。（二）化学性爆炸：由于物质急剧氧化、分解反应产生高温、高压形成的爆炸现象。1、简单分解爆炸：能量由自身提供，性质不稳定，如雷管、导爆索等。2、复杂分解爆炸：氧由本身分解提供，如大多数火炸药都属于这一类。3、爆炸性混合物爆炸：即由各种可燃气体、蒸汽及粉尘与空气组成的爆炸性混合物的爆炸。（1）混合气体爆炸（2）蒸汽爆炸（3）粉尘爆炸：可燃粉尘与空气混合形成的爆炸性混合物，可燃粉尘爆炸在一定浓度范围内，而且与粒径有关。粒径＞0.5mm很难爆炸；粒径＜0.1mm很容易爆炸。与气体爆炸的区别：①燃烧不完全；②产生二次爆炸；③感应期长，可达数十秒，为气体数十倍；④点火起始能量大，可达10mJ，为气体近百倍。（三）原子爆炸：如原子弹、氢弹的爆炸。三、爆炸极限（一）定义：即可燃气体、蒸汽或粉尘与空气混合后遇点火源能发生爆炸的最低、最高浓度。（二）单位可燃气体、蒸汽：体积百分比（m3/m3）可燃粉尘：单位体积的重量（g/m3）（三）影响因素1、引起气体爆炸极限变化的因素（1）温度：↑下限↓上限↑极限范围↑（2）压力：↑上限↑（3）含氧量：↑上限↑范围↑（4）容器直径：↓上限↓范围↓（5）热源：能量↑范围↑（6）惰性物质：↑范围↓2、引起粉尘爆炸极限变化的因素（1）粒径：↓范围↑（2）挥发成分：↑范围↑（3）水分：有钝化作用（4）灰分：↑范围↓（5）点火源：能量↑下限↓四、爆炸的破坏作用（一）爆炸压力爆炸压力是爆炸反应产生的机械效应，是爆炸事故杀伤、破坏的主要因素。建筑防爆设计基本要求一一、建筑防爆设计的基本要求1、有爆炸危险的甲、乙类生产厂房，宜采用一、二级耐火等级建筑；2、有爆炸危险的厂房、库房，宜采用单层建筑（6点）；3、有爆炸危险的生产或储存，不应设在建筑物的地下室或半地下室内（5点）；4、有爆炸危险的厂房、库房，宜采用敞开或半敞开建筑；5、有爆炸危险的甲、乙类生产厂房和库房，其防火墙间的占地面积不宜过大；6、有爆炸危险的甲、乙类生产厂房和库房，宜采用钢筋砼框架或排架结构；7、有爆炸危险的甲、乙类生产厂房，应设置必要的泄压设施。二、甲、乙类生产厂房的平面、空间设计（1）双斗门的几种形式（2）有爆炸危险生产部位布置方式单层：多层：顶层或一侧归纳六个字：敞、侧、单、顶、通、能。第四节防爆及泄压设施一、防爆墙定义：防爆墙指的是耐爆炸压力较强的墙，也称耐爆墙、抗爆墙。多设在有爆炸危险的厂房或仓库中。1、防爆砖墙：只用于爆炸物质较少的厂房和仓库。构造要求：柱间距不宜大于6m，大于6m加构造柱；砖墙高度不大于6m，大于6m加横梁；砖墙厚度不小于240mm;砖标号不应低于Mu7.5，砂浆标号不应低于M5；每0.5m垂直高度不应少于构造筋；两端与钢砼柱预埋焊接或24号镀锌铁丝绑扎。砖标号:根据抗压、抗折强度分为：Mu7.5、Mu10、Mu15、Mu20四级。砂浆标号：根据立方体抗压强度分为：M0.4、M1、M2.5、M5、M7.5、M10六级。2、防爆钢砼墙：理想的防爆墙。构造：厚度不应小于200mm，多为500mm、800mm，甚至1m;砼强度不低于C20；钢筋由结构计算，但不小于砼强度等级：根据立方体抗压强度分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60十二级。3、防爆钢板墙：以槽钢为骨架，钢板和骨架铆接或焊接在一起。按做法不同，分为以下四种：（1）单层或双层钢板防爆墙：钢板厚不小于6mm，立柱间、横梁间间距不应大于1.8m。（2）双层钢板中间填砼防爆墙：中间填砼或砂，立柱间、横梁间间距不大于1.2m。（3）钢板木板防爆墙：木板厚大于50mm。（4）型钢防爆墙：既防爆又泄压。二、防爆窗安装防爆墙上，发生爆炸时要求防爆窗坚而不碎，玻璃碎而不掉。按玻璃不同，防爆窗分为：1、安全玻璃防爆窗：采用2、3、4层夹层玻璃，用于一般防爆厂房防爆墙上。2、防弹玻璃防爆窗：采用5、6、7、8、9、10层夹层玻璃，用于高压容器试压、高压化学反应、爆炸试验等特殊用途的耐爆小室。三、泄压轻质屋盖要求自身重量不超过120Kg/m2，一般采用石棉瓦材料。如图10-10、10-11、10-12（P267）（一）无保温层的泄压轻质屋盖:适用于非寒冷地区.1、无防水层石棉水泥波形瓦安全网檀条屋架2、有防水层绿豆砂保护防水卷材轻质水泥砂浆找平层石棉水泥波形瓦安全网檀条屋架（二）有保温层的泄压屋盖适用于寒冷地区或炎热地区绿豆砂保护防水卷材水泥蛭石保温层水泥蛭石砂浆找平层石棉水泥波形瓦安全网檀条屋架四、泄压轻质外墙把轻质墙板（石棉水泥波形瓦）悬挂在砼横梁上。（图10—8、10—9）（P266）（一）无保温层：适用于长江以南地区。（二）有保温层：在外墙内壁加一层保温层（难燃木丝板或不燃矿棉板等），适用于有保温隔热要求的厂房。五、泄压窗1、中旋窗：压力差2、固定窗：弹性钢板夹和链条3、外平开窗：铜质弹簧轧头六、不发火地面对于散发比空气重的可燃气体、可燃蒸汽的甲类厂房以及有粉尘纤维爆炸危险的乙类厂房，应采用不发火地面。按材料不同分为两类：（一）不发火金属地面：铜、铝、铅等有色金属材料。（二）不发火非金属地面1、不发火有机材料地面：沥青、木材、塑料、橡胶等，但注意其大多数有绝缘性。构造：在钢砼楼板或砼堑层上铺筑不发火有机材料面层。2、不发火无机材料地面不发火无机材料有：石灰石、大理石、白云石。一般采用不发火水泥石砂、细石砼、水磨石等地面。建筑防爆设计基本要求二防火防爆设计的基本内容防火防爆设计的基本内容包括以下几个方面：1考虑总体布局、厂址选择和厂区总平面的配置对限制灾害的要求；包括：厂址选择；总平面布置；防火间距等。2建筑防火防爆的设计；包括：生产及储存的火灾危险性分类；建筑物的耐火等级；厂房的耐火等级；层数和占地面积；厂房建筑的防爆设计。3消防扑救设施的设置。下面是一个具体的实例分析：甲醇罐区的火灾爆炸危险性分析及防火防爆设计王允升(四川大学化工学院)摘要：根据甲醇的物化性质及储存过程特点,对甲醇罐区潜在的火灾爆炸危险性进行分析,提出设计中应采取的防火防爆措施以及设计审核时需着重检查的项目和内容。关键词：甲醇罐区危险性防火防爆设计1概述：甲醇(ＣＨ3ＯＨ)是重要的基本有机化工原料,具有剧毒、易燃烧性,其蒸气与空气在一定范围内可形成爆炸性混合物。同时也是一种清洁、高效的液体燃料,在国民经济中占有十分重要的地位。由于甲醇的易燃性及其蒸气与空气在一定浓度区间内混合物的爆炸性,因此,如何安全、有效地储存和使用是非常重要的。2火灾、爆炸危险性：由于甲醇的物理化学性质及储存的条件和周围环境等因素所致,甲醇储存的火灾、爆炸危险性主要体现在以下几个方面。21挥发性：甲醇在常态下为液体,沸点64.5℃,20℃时的饱和蒸气压为12.8ｋＰａ(96ｍｍＨｇ),温度愈高,蒸气压愈高,挥发性越强。以地面固定顶罐储存甲醇为例,夏季昼夜温差按10℃考虑,则1台装料系数为85%的5000ｍ3储罐挥发损失达77.2ｋｇ/ｄ。由此可见,甲醇的挥发性较强,储罐的“小呼吸”损失十分明显。22流动/扩散性：甲醇的粘度0.5945ｍＰａ.ｓ(20℃),并随温度升高而降低,有较强的流动性。同时由于甲醇蒸气的密度比空气密度略大(～10%),有风时会随风飘散,即使无风时,也能沿着地面向外扩散,并易积聚在地势低洼地带。因此,在甲醇储存过程中,如发生溢流、泄漏等现象,物料就会很快向四周扩散,特别是甲醇储罐一旦破裂,又突遇明火,就可能导致火灾。23高易燃性：甲醇的闪点11.1℃(闭杯),根据美国防火协会ＡＮＳＩ/ＮＦＰＡ30、中国国家标准《石油化工企业设计防火规范》(ＧＢ50160-92)、《危险货物品名表》(ＧＢ12268-90),甲醇属中闪点(-18～23℃)、甲类火灾危险性可燃液体。可燃液体的闪点越低,越易燃烧,火灾危险性就越大。由于可燃液体的燃烧是通过其挥发的蒸气与空气形成可燃性混合物,在一定的浓度范围内遇火源而发生的,因而液体的燃烧是其蒸气与空气中的氧进行的剧烈和快速的反应。所谓液体易燃,实质上就是指其蒸气极易被引燃。甲醇的沸点为645℃,自燃点为473℃(空气中)、461℃(氧气中),开杯试验闪点为16℃。应当指出,罐区中常见的潜在点火源,如机械火星、烟囱飞火、电器火花和汽车排气管火星等的温度及能量都大大超过甲醇的最小引燃能量。24蒸气的易爆性：由于甲醇具有较强的挥发性,在甲醇罐区通常都存在一定量的甲醇蒸气。当罐区内甲醇蒸气与空气混合达到甲醇的爆炸浓度范围6.7%～36%时,遇火源就会发生爆炸。此外,由于甲醇的引爆能量小,罐区内绝大多数的潜在引爆源,如明火、电器设备点火源、静电火花放电、雷电和金属撞击火花等,具有的能量一般都大于该值,因此决定了甲醇蒸气的易爆性。25热膨胀性：甲醇和其它大多数液体一样,具有受热膨胀性。若储罐内甲醇装料过满,当体系受热,甲醇的体积增加,密度变小(如20℃时0.7915ｇ/ｍｌ,30℃时0.7820ｇ/ｍｌ)的同时会使蒸气压升高,当超过容器的承受能力时(对密闭容器而言),储罐就易破裂。如气温骤变,储罐呼吸阀由于某种原因来不及开启或开启不够,就易造成储罐破坏或被吸瘪。对于没有泄压装置的罐区地上管道,物料输送后不及时部分放空,当温度升高时,也可能发生胀裂事故。另外,在火灾现场附近的储罐受到热辐射的高温作用,如不及时冷却,也可能因膨胀破裂,增大火灾的危险性。26聚积静电荷性：静电产生和聚积与物质的导电性能相关。一般而言[2],介电常数小于10(特别是小于3)、电阻率大于106Ω?ｃｍ的液体具有较大的带电能力。而甲醇的介电常数为32.62,电阻率为5.8×106Ω?ｃｍ,说明有一定的带电能力。因此,甲醇在管输和灌装过程中能产生静电,当静电荷聚积到一定程度则会放电,故有着火或爆炸的危险。3防火防爆设计：由于甲醇的物化性质以及储存过程中潜在的火灾爆炸危险性,甲醇罐区的防火防爆设计必须既要注意预防火灾和爆炸的发生,也要尽量减少火灾和爆炸造成的损失。为此,一般应遵循或充分考虑下述要求。31选址和布置：甲醇罐区的厂址选择与布置应符合ＡＮＳＩ/ＮＦＰＡ30、《石油化工企业设计防火规范》所规定的防火要求。其中的要点包括：311罐区与周围设施的安全距离：罐区与周围设施的安全距离的确定依据是考虑到罐区防火因素,以及物料挥发对周围环境的影响,同时还考虑到周围设施的重要程度,如人员或车辆出入频繁的公众设施。此外,甲醇罐区应设在有明火或飞火设施的侧方向。312罐区建(构)筑物之间的防火间距：建(构)筑物之间的防火间距,主要是根据各建(构)筑物的耐火等级、有无可燃蒸气散发和有无明火而定。据有关调查[2],爆炸危险场所的影响一般是15ｍ范围以内;火灾的影响距离约10ｍ。像甲醇这样的甲类易燃液体,正常操作时,其蒸气的扩散范围约3ｍ以内;泄漏后其蒸气的扩散范围在10～15ｍ内。313储罐之间的防火间距：储罐之间应留有一定的防火距离,其确定依据了物料的危险性、储罐的结构、容量、消防力量及操作要求等因素,同时考虑着火几率极小,尽量减少占地、消防设施统一、节省管道等因素。32储罐型式：液体储罐的型式很多,按建造材料可分为金属罐和非金属罐两种。金属罐应用广泛;非金属罐(如砖砌、混凝土和橡胶储罐)导电性能差,易遭受雷击,加之罐容往往较大,着火难以扑救,特别是黄岛油库大火之后,国家已禁止建造此类储罐(用于储存石油产品)。金属储罐的种类较多,从结构形式讲有立式、卧式、圆柱形、球形、椭圆形、浮顶罐等。然而,国内外广泛应用的是立式拱顶罐和浮顶罐。储存甲醇则宜首先选择浮顶罐,其次为拱顶罐。若选取拱顶罐,考虑到安全可靠、减少物料蒸发损失、火灾扑救容易等因素,单台罐容量不宜超过10000ｍ3。33建(构)筑物的耐火等级：根据建筑材料在明火或高温作用下的变化特征,一般将建筑材料