催化劑生產(chǎn)廠房內(nèi)防爆區(qū)域如何劃分

王 莉

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催化劑生產(chǎn)廠房內(nèi)防爆區(qū)域如何劃分

王 莉

（中國寰球工程公司遼寧分公司， 遼寧 撫順 113006）

從釋放源分級到爆炸危險區(qū)域劃分概念分析，通過采取安裝精密的易燃易爆氣體檢測儀表與連鎖啟動風機、關(guān)斷易燃易爆氣體管道閥門等措施將催化劑廠房降為非防爆區(qū)域，通過方案對比提出催化劑生產(chǎn)廠房不執(zhí)行《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》，從而達到即安全又節(jié)省工程費用的目的。

催化劑廠房；釋放源分級；爆炸危險區(qū)域；劃分

長期以來我們從事石油化工企業(yè)全廠或生產(chǎn)裝置的設(shè)計，對安全生產(chǎn)特別重視，因為這是石油化工廠本質(zhì)安全所在，一直嚴格執(zhí)行《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》[1]，而為石油化工生產(chǎn)裝置所提供的催化劑多數(shù)為無機不可燃的介質(zhì)，其生產(chǎn)廠房里只有為加熱爐或焚燒爐提供燃料的燃料氣是屬于易燃易爆介質(zhì)，這樣的催化劑生產(chǎn)廠房設(shè)計是否必須執(zhí)行《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》？若不執(zhí)行則應(yīng)遵循什么標準規(guī)范呢？這個問題長期困擾著一些設(shè)計人員。本文就此問題給出了自己的觀點，恰與國外的同類設(shè)計相吻合。

1 釋放源劃分

1.1 催化劑生產(chǎn)廠房內(nèi)爆炸物質(zhì)

石油化工生產(chǎn)裝置所用的催化劑多數(shù)為無機物質(zhì)，其本身為非爆炸物質(zhì)，但是為催化劑生產(chǎn)過程中加熱爐提供的燃料是烴類物質(zhì)，其主要成份是甲烷和氫氣，這些物質(zhì)與空氣混合物濃度達到爆炸極限遇到明火或火花則會產(chǎn)生爆炸，因此，能夠形成爆炸極限的物質(zhì)就稱為爆炸物質(zhì)。爆炸物質(zhì)分為爆炸氣體，如氫氣、甲烷、乙烷、液化氣等；爆炸液體，如汽油、煤油、苯、原油等和爆炸固體。爆炸液體通過揮發(fā)的蒸氣與空氣形成爆炸極限混合物；爆炸固體即粉塵爆炸，粉塵與空氣形成爆炸極限。

在催化劑生產(chǎn)廠房內(nèi)沒有爆炸液體和爆炸固體，只有爆炸氣體，即為加熱爐提供燃料的燃料氣。

1.2 釋放源分級

能釋放出爆炸物質(zhì)的地方稱為釋放源，釋放源按危險物質(zhì)的釋放頻繁程度和持續(xù)時間長短進行分級。

1.2.1 連續(xù)釋放源

連續(xù)釋放或預計長期釋放或短時頻繁的釋放源稱為連續(xù)釋放源。

1.2.2 第一級釋放源

預計正常運行時周期或偶爾釋放的釋放源稱為第一級釋放源。

1.2.3 第二級釋放源

預計在正常情況下不會釋放，即使釋放也僅是不經(jīng)常且短時釋放的釋放源稱為第二級釋放源，例如：

（1）正常運行時，不可能出現(xiàn)釋放的泵、壓縮機和閥門的密封處；

（2）法蘭、螺紋連接件和管接頭；

（3）正常運行時，不可能向空間釋放可燃物質(zhì)的安全閥、排氣孔和其它開口；

（4）正常運行中，不可能向空間釋放危險物質(zhì)的取樣口。

1.2.4 多級釋放源

由上述兩種或三種級別組成的釋放源稱為多級釋放源，多級釋放源基本上劃為連續(xù)級或第一級釋放源。

根據(jù)釋放源的分級，在催化劑生產(chǎn)廠房出現(xiàn)最多的是第二級釋放源。

2 爆炸危險區(qū)域的劃分

爆炸危險區(qū)域按爆炸氣體混合物的形成和出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間進行劃分。與釋放源的級別有關(guān)。一般來說，連續(xù)釋放源可形成0區(qū)，第一級釋放源可形成1區(qū)，第二級釋放源可形成2區(qū)。

2.1 爆炸危險0區(qū)

連續(xù)地出現(xiàn)或長期出現(xiàn)爆炸氣體混合物環(huán)境。一般情況下，除了密閉的容器、儲油罐等內(nèi)部的氣體空間外很少存在0區(qū)。

2.2 爆炸危險1區(qū)

在正常運行時可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境。正常運行系指所有設(shè)備都在其設(shè)計參數(shù)范圍內(nèi)運行。包括在正常的開車、運轉(zhuǎn)、停車時，作為產(chǎn)品的危險物料的取出和密閉容器的開閉。除上述第一級釋放源還有2區(qū)的地面以下部位，如水坑、凹槽和明溝等低洼處以及位于儲存揮發(fā)性可燃液體容器的放氣口附近的廠房內(nèi)。

2.3 爆炸危險2區(qū)

在正常運行時，不可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物環(huán)境，或即使出現(xiàn)也僅是短時存在的爆炸氣體混合物的環(huán)境，包括僅在密閉容器或管道系統(tǒng)發(fā)生故障或誤操作時才能逸出爆炸性氣體的區(qū)域；也包括在正常情況下，采用了正壓通風之后可燃氣體不可能達到危險濃度的區(qū)域。具體屬于2區(qū)的有如通風良好的工藝設(shè)備廠房、泵房、壓縮機廠房，緊靠近有第一級釋放源的外圍15 m的區(qū)域。總之，通風良好的鄰近設(shè)備、機泵的工藝生產(chǎn)區(qū)，都可劃為2區(qū)。

2.4 爆炸危險附加2區(qū)

當易燃物質(zhì)可能大量釋放并擴散到15 m以外時，爆炸危險區(qū)域的范圍應(yīng)劃為附加2區(qū)，以釋放源為中心，總半徑為30 m，地坪上高度為0.6 m，且在2區(qū)以外的范圍劃為附加2區(qū)。

2.5 非爆炸危險區(qū)

對于沒有釋放源且不可能被可燃氣體侵入的區(qū)域，或可燃物質(zhì)雖然可能出現(xiàn)，但其最大體積濃度不超過爆炸下限值的10%的區(qū)域，可以劃為非爆炸危險區(qū)[2]；此外，對于在生產(chǎn)過程中使用明火的設(shè)備或使用熾熱部件其表面溫度超過該場所內(nèi)可燃物質(zhì)的引燃溫度時，即使處于其它釋放源形成的爆炸危險場所內(nèi)，其殼體（壁）外1.2 m以內(nèi)的區(qū)域可劃為非爆炸危險區(qū)域。

爆炸危險區(qū)域的劃分除與釋放源關(guān)系密切以外，和通風條件也有一定的關(guān)系，良好的自然通風和一般的機械通風可使爆炸危險區(qū)域的范圍縮小，或可使其等級降低，甚至劃為非爆炸危險區(qū)域。

3 催化劑生產(chǎn)廠房爆炸危險環(huán)境劃分

3.1 按照石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范劃分

3.1.1 不采取措施方案

以上對釋放源分級和爆炸危險區(qū)域劃分都是基于石油化工企業(yè)，現(xiàn)在將催化劑生產(chǎn)按照此規(guī)定執(zhí)行，那么整個催化劑生產(chǎn)廠房就劃為爆炸危險環(huán)境2區(qū)。因為廠房內(nèi)有一條從外邊引至廠房內(nèi)加熱爐供其燃料的燃料氣管道，管道上有手動閥門和自動控制閥等2級釋放源，且位于爐壁1.2 m以外，若不正常時燃料氣大量釋放出來，與空氣的混合濃度將達到爆炸下限。因此爐壁1.2 m以外至廠房范圍內(nèi)一定為爆炸危險2區(qū)，整個廠房將設(shè)計成防爆廠房[3]。按照爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范，廠房內(nèi)的所有電氣設(shè)備、儀表均選用防爆型或隔爆型，這樣將比非防爆電氣、儀表設(shè)備增加大量投資。

3.1.2 采取強制通風措施

根據(jù)石油化工企業(yè)防火規(guī)范要求，此催化劑廠房可采取強制通風措施，使其降為非爆炸危險區(qū)域，這樣的電氣、儀表設(shè)備就可選用非防爆型，但是對于一個上萬立方米催化劑廠房達到每小時6次的換氣量，需要很多大風機連續(xù)運轉(zhuǎn)，不僅增加大量設(shè)備投資而且運行費用也會大幅度增加。另外對于北方廠房大量換氣冬季無法解決防凍問題。

3.2 采取可燃氣體報警連鎖停車方案

為石油化工企業(yè)提供催化劑的生產(chǎn)企業(yè)并非屬于石油化工企業(yè)，故這種催化劑生產(chǎn)廠房爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計可不執(zhí)行《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》。

根據(jù)爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范，使用于特殊環(huán)境中的設(shè)備和系統(tǒng)可不按照危險環(huán)境考慮，但應(yīng)采取措施確保不形成爆炸危險性環(huán)境[4]。

3.2.1 安裝可燃氣體報警器

在燃料氣調(diào)節(jié)閥組的四周附近（也可以更多方向）安裝可燃氣體報警器[5]，確定該燃料氣（如氫氣）爆炸下限的10%為報警值。由于儀表技術(shù)的進步，現(xiàn)在檢測精度高運行可靠的可燃氣體報警器已經(jīng)能夠檢測出濃度為幾個ppm的可燃氣體，完全能夠滿足需要，即當可燃氣體泄漏時，尚未達到其爆炸下限就由可燃氣體報警器檢測到，并連鎖自動關(guān)斷調(diào)節(jié)閥，同時連鎖啟動廠房的通風機對廠房通風。

3.2.2 手動關(guān)斷閥門

當可燃氣體報警器發(fā)出聲光報警時，操作人員立即關(guān)斷手動閥門，安全切斷燃料氣的供應(yīng)。

采取以上措施，催化劑廠房可以劃為非防爆區(qū)域，催化劑廠房內(nèi)的電氣儀表設(shè)備可選擇非防爆型的，廠房也可設(shè)計成非防爆廠房，大大減少工程投資，只有增加一些可燃氣體檢測設(shè)施。

3.3 國內(nèi)外催化劑廠房設(shè)計

國內(nèi)這種工業(yè)催化劑生產(chǎn)廠房（包括引進UOP技術(shù)的催化劑生產(chǎn)廠房），設(shè)計均與上述第三種方案相同，這也解釋了引進的UOP催化劑生產(chǎn)廠房為什么如此設(shè)計的原因[6]。

4 結(jié)論

從以上分析和三種方案的對比，可以得出以下結(jié)論：

（1）催化劑生產(chǎn)廠房爆炸危險環(huán)境區(qū)域劃分可不執(zhí)行《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》；

（2）對于催化劑生產(chǎn)廠房電氣、儀表設(shè)備的選擇必須執(zhí)行《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》；

（3）催化劑生產(chǎn)廠房內(nèi)采取可燃氣體報警并連鎖關(guān)斷閥組，同時開啟風機等措施，可將廠房降為非爆炸區(qū)域，廠房設(shè)計成非防爆廠房，電氣儀表設(shè)備可選擇非防爆型，節(jié)省大量投資。

［1］ GB50160-2008，石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范[S].

［2］ 張德姜，王杯義，丘平，等. 石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計手冊[M]. 北京：中國石化出版社，2014：70-72.

［3］ GB50016-2014，建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

［4］ GB50058-2014，爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范[S].

［5］ GB50493-2009，石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范[S].

［6］ 蔡爾輔. 石油化工管線設(shè)計[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，1986：84-86.

How to Divide Explosion-proof Area in Catalyst Production Plant

(HQC Liaoning Company, Liaoning Fushun 113006, China)

The concepts of release source classification and explosion hazard area were analyzed. By installing instruments for flammable and explosive gas detection, interlocking fan and shut-off valves, the catalyst plant can be reduced to non-explosion proof area. Through comparing schemes, it’s proposed that catalyst production plant need not perform, so as to achieve the purpose of safety and engineering cost-saving.

catalyst plant; release source classification; explosion hazard area; division

TQ 426

A

1671-0460（2016）07-1660-03

2016-04-28

王莉（1967-），女，遼寧省撫順市人，工程師，1990年畢業(yè)于撫順大學有機化工專業(yè)，研究方向：從事石油化工設(shè)計及新技術(shù)開發(fā)管理工作。E-mail：amjs033@126.com。