原创丨煤化工中控室抗爆评估很必要

jxkh · 发表于 2017-7-28 15:47:53

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煤化工联合装置控制室是具有生产操作、过程控制、安全保护、仪表维护等功能的综合性建筑物，分为中央控制室（简称中控室）、现场控制室、现场机柜室。其中中控室是具有生产操作、过程控制、安全保护、先进控制与优化、仪表维护、仿真培训，生产管理及信息管理等功能的综合性建筑物。

按照GB50779-2012《石油化工控制室抗爆设计规范》等有关规定，中控室的抗爆设计应符合下列要求：

1.宜布置在工艺装置一侧，四周不应同时布置甲、乙类装置，且布局控制室的场地不应低于相邻装置区的地坪。

2.应独立设置，不得与非抗爆建筑物合并建造。

3.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、乙类装置。

4.当遭受一次爆炸荷载作用，可能局部损坏时，经一般修理应能继续使用。

5.建筑平面宜为矩形，层数为一层。

6.宜采用现浇钢筋混凝土结构。

但是，目前中控室的抗爆性设计规定还有许多空白。比如，若从距离上量化，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，不同装置产生的爆炸力不同，但目前这方面缺乏充分依据。还有，若从爆炸力上量化，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性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。

在国外，一般由专业公司考虑石油化工装置的性质、平面布置(主要指泄漏点的位置)、风向等因素，运用安全模拟分析软件模拟计算建筑物处爆炸冲击波参数，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。但国内目前尚无此方面的确定方法。无奈，不少煤化工项目在设计上只能求个最大保险数，只要装置有爆炸危险，不论中控室在装置区还是厂前区都设计成抗爆结构。这都大大增加了设计成本。

例如，有的企业为了省去评估的麻烦，建造了碉堡式的抗爆控制室，全部是5面墙的钢筋混凝土防爆结构，甚至还有的墙厚1.5米，中间加多层钢板。厚厚的防爆大门，墙壁四周无窗户，控制室通风换气困难，空气质量差，整天都在日光灯下工作，致使中控室结构、建筑、通风建设投资较高。

其实，即使暂时没有健全的中控室抗爆设计规定，煤化工企业只要主动地做好安全评估，也能有针对性地做好中控室的抗爆性。新疆某煤化工项目采取聘请第三方专业评估单位进行中控室的蒸气云爆炸风险量化评估，以确定中控室可能承受的蒸气云爆炸超压值及持续时间，判断是否需要进行抗爆设计。第三方评估单位提供了两种评估方法供选择。一种是基于后果法，即仅考虑爆炸场景的后果；一种是基于风险法，即需考虑爆炸场景的发生频率和后果影响两方面，属于完整的量化风险分析。

业主、设计单位和第三方专业评估单位讨论后，决定采用基于后果加基于风险的组合评估法。评估过程包括对中控室蒸气云爆炸风险进行分析输入、搜集气象资料、了解各装置主要工艺参数及布置、潜在爆炸源的确定、参与爆炸的蒸气云体积的确定、扩散后果及爆炸后果模拟、泄漏概率分析、点火源设置、累积频率和风险分析。经过评估得出结论：该项目中控室受到的爆炸超压值为10.82千帕，其累积频率（爆炸发生概率）为10-8数量级；大累积频率（爆炸发生概率）小于10-4，此时所对应的超压值为1千帕。

但针对该结论，国内还没有对应的标准。业主只能参考英国化学工业协会（CIA，Chemical IndustriesAssociation）提出的标准，即30千帕不足以引发建筑结构和主体窗户玻璃的损坏, 建议承受爆炸超压值低于30千帕的新建筑物可不做特殊的安全保护措施。

同时，第三方专业评估单位还提出以下4点建议。

第一，由于评估时并未考虑其他容器爆炸、粉尘爆炸、BLEVE(液体受热沸腾后成气体,容器爆裂后,气体泄出而产生爆炸)等爆炸场景，以及火灾和毒气泄漏对中控室的影响，该项目中控室依然面临火灾、爆炸和毒气扩散影响。因此建议中控室面向装置侧不开门窗、孔洞；在中控室新风口设置气体检测报警。

第二，为尽可能减少泄漏量、降低参与蒸气云爆炸的蒸气云量，建议在装置进出界区处、装置内含有较多易燃易爆易挥发物料的各系统连接处，补充设置适当的遥控紧急隔离阀。

第三，考虑到在装置发生大量泄漏事故时，其易燃易爆蒸气云可能扩散到封闭建筑物内，设计应该增加预警、防护设施。

第四，做好点火源的控制管理，保持良好的通风，尽可能避免易燃易爆气体的积聚。同时，应设置可燃气体检测及报警联锁等安全设施，以避免易燃易爆气体进入机柜间。

综上，业主最后决定对中控室不采用抗爆设计，主要是完善中控室建设投资，改善中控室的操作环境。

该项目中控室虽然没有采用抗爆设计，但业主是在进行了充分的抗爆设计安全评估之后做出的理性决定，既减少了不必要的投资费用，又对中控室的抗爆功能做到了心中有数。这样的做法，值得在煤化工领域中推广。（作者单位分别为贵州渝富能源开发股份有限公司、东华工程科技股份有限公司）