中心控制室的抗爆設(shè)計探討

胡蘭青

(上海電氣集團國控環(huán)球工程有限公司，山西 太原 030006)

引 言

中心控制室的控制系統(tǒng)是石化企業(yè)在生產(chǎn)過程中最重要的領(lǐng)域，科學技術(shù)的加強使新一代的控制技術(shù)得以飛速發(fā)展，石化企業(yè)在中心控制室的設(shè)計中，也廣泛應(yīng)用這些先進技術(shù)，并收到良好的安全防爆效果?，F(xiàn)代化的石油生產(chǎn)項目中，控制環(huán)節(jié)只設(shè)置一個相關(guān)的中心控制室，在控制室的核心位置，有很多涉及相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的設(shè)備，并且有許多需要特別保護的精密儀器，因此，在中心控制室配備了專門負責設(shè)備與儀器安全的系統(tǒng)安全員。隨著生產(chǎn)任務(wù)的加強，安全隱患也隨之增加，因此，生產(chǎn)人員應(yīng)該將安全生產(chǎn)放在一切工作的首位。安全意識的提升，對中心控制室的要求也越來越高，抗爆設(shè)計也越來越重要。爆炸作為一種荷載傷害，具有動態(tài)性，傷害性極強，持續(xù)時間雖不長但威力巨大，可在短時間內(nèi)造成巨大的生命以及財產(chǎn)損失，因此，中心控制室的抗爆設(shè)計是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中最重要的部分。

1 石油化工企業(yè)中心控制室抗爆安全設(shè)計的重要性

石化生產(chǎn)一直是諸多生產(chǎn)行業(yè)中危險性極高的生產(chǎn)行業(yè)，因為在化工生產(chǎn)中會揮發(fā)出有毒、有害氣體，并且有些氣體存在爆炸危險，一旦發(fā)生爆炸，后果不堪設(shè)想。隨著全球經(jīng)濟化發(fā)展，國家以及各行各業(yè)對化工產(chǎn)品的需求日益增大，石油化工產(chǎn)業(yè)也不斷拓展，生產(chǎn)工藝也隨科技不斷深化，事故發(fā)生的概率隨工藝的復雜化逐年遞增。中央控制室是石化廠生產(chǎn)和指揮總部，工廠或整個生產(chǎn)群組的運行監(jiān)控和操作基本上是在中央控制室計算機上進行的，并且操作員會定期訪問現(xiàn)場進行檢查。機房形成一個獨立的工作空間，是一個獨立的生產(chǎn)系統(tǒng)，中央控制室的操作人員和管理人員相對集中。中央控制室的設(shè)計尤為重要，因為在設(shè)施的特定設(shè)備發(fā)生爆炸的情況下，中央控制室通?？梢悦畎踩Ｖ乖撛O(shè)備，并可以直接將安全系數(shù)提升到最高級別。

2 石油化工中心控制室抗爆設(shè)計范圍

目前中控室的抗爆性設(shè)計規(guī)定還有許多空白。比如，若從距離上量化，裝置的爆炸力與裝置的規(guī)模大小、物料特性、操作條件等諸多因素有關(guān)，需要安全專業(yè)進行抗爆強度計算。距離相同時，不同裝置產(chǎn)生的爆炸力不同，但目前這方面缺乏充分依據(jù)。在石化中心控制室的設(shè)計中，每一個石化企業(yè)都有自己的設(shè)計規(guī)范，這些規(guī)范之間有相同地方，但也有差異性存在。例如，某石化企業(yè)的中心控制室抗爆設(shè)計規(guī)定范圍如下：

1) 堅決執(zhí)行國內(nèi)石化行業(yè)建設(shè)項目的普遍標準；

2) 對于國外引進項目，執(zhí)行設(shè)計文件中對中心控制室的設(shè)計要求；

3) 建設(shè)方對項目提出的抗爆設(shè)計要求；

4) 相關(guān)政府部門以及消防安全部門對項目提出的安全抗爆設(shè)計要求。

3 石油化工抗爆控制室的工程設(shè)計

3.1 建筑結(jié)構(gòu)以及建筑形式設(shè)計要求

爆炸時產(chǎn)生的荷載是中心控制室強度以及結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵，一般爆炸力會直接損壞控制室墻體，造成坍塌。因此，在設(shè)計中，應(yīng)考慮整體抗爆強度，以及控制室鋼筋混凝體承受的爆炸荷載，并出于防坍塌考慮，設(shè)計成矩形箱體結(jié)構(gòu)，這樣即使發(fā)生爆炸，也不會出現(xiàn)垮塌局面[1]。

3.2 中心控制室建筑配件抗爆要求

3.2.1 中心控制室外門設(shè)計

外門一般是控制室最薄弱環(huán)節(jié)，因此，在設(shè)計中要重點考慮，不僅要考慮外門的單模數(shù)量，還需要考慮外門的尺寸，這些重要環(huán)節(jié)都需要進行嚴格的控制。外門的朝向應(yīng)遠離爆炸方位，布置在控制室側(cè)面或者背面，強度與剛度要與防護墻相一致，這樣可以抵制一定程度的爆炸沖擊。為保證在爆炸時相關(guān)人員的進出需求，外門設(shè)計中也要將門的用途進行分門別類，例如，設(shè)備門、緊急通道等，這樣的區(qū)別可以使危險發(fā)生時，人員能夠從相關(guān)通道進入，爭取時間。以設(shè)備門的設(shè)計為例，設(shè)備門是專門安裝的通道，可輕松安裝和維護計算機、儀表板、空調(diào)設(shè)備等以進出中心控制室。其尺寸應(yīng)根據(jù)設(shè)備的具體尺寸而定，但通常開口應(yīng)大于1.8 m×2.5 m，并以雙門形式維護。無需在專用設(shè)備的門上安裝門軸，不用時可以完全關(guān)閉。如果該門同時還用作檢修門，則必須關(guān)閉其中一個門，以確保另一扇門具有所有檢修門的性能。檢修門通常是操作員可以通過其進入和離開的通道。門斗放置在通道門的內(nèi)部，以確保門斗的所有內(nèi)門都能承受正負高壓的影響。為了確保建筑物的正壓環(huán)境，還必須在與門斗相通的所有門上安裝自動閉門器。

3.2.2 中心控制室外窗設(shè)計

因為爆炸會產(chǎn)生熱浪、有毒氣體等，對通過爆炸后留下的洞口進入建筑物，因此，在中心控制室抗爆墻設(shè)置窗戶。特別是中心控制室的精密設(shè)備室以及相關(guān)人員工作休息室，這些人員集中場所都是中心控制室的“心臟”，處于絕對的安全考慮，不應(yīng)設(shè)置窗戶。在實際設(shè)計中為了進行散熱考慮，可以設(shè)置雙側(cè)玻璃窗，保證安全。必須使用鋼夾將玻璃固定到窗臺上，以便將爆炸產(chǎn)生的壓力從玻璃板傳遞到周圍的結(jié)構(gòu)上。不能使用塑料或鋁質(zhì)窗框，因為它們的強度不能承受爆炸的超壓，塑料窗框在發(fā)生火災(zāi)時會產(chǎn)生強烈的刺激性氣味和有毒氣體，從而影響消防和救援行動。

4 石油化工抗爆控制室通風空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

4.1 室內(nèi)環(huán)境設(shè)計

大型石化企業(yè)的運營是長期的，需要高度可靠的配置，并且設(shè)備所處的環(huán)境(即工作環(huán)境)也非常重要。不論是煉油廠生產(chǎn)單位還是輔助設(shè)備HVAC，都需要根據(jù)設(shè)定的運行時間和運行周期進行調(diào)整，很明顯，DSC中央控制室需要更苛刻的工作環(huán)境。同時，氣體必須確保整個系統(tǒng)的完整性和組合物的使用壽命。根據(jù)季節(jié)，應(yīng)對室內(nèi)和室外溫度之間的差異進行調(diào)整，并且相對的光照和干燥濕度也是要考慮的因素[2]。

4.2 空調(diào)系統(tǒng)冷熱源設(shè)計

在石化企業(yè)中，中央控制室需要更穩(wěn)定的工作環(huán)境，干擾因素更少，因此控制室可以長期有效運行。因此，在控制室中，一般采用冷風冷熱源作為空調(diào)的設(shè)置，而制冷恒溫恒濕空調(diào)主要用于達到冷熱源的制冷效果。空氣冷卻為控制室提供了更好的環(huán)境，因為空調(diào)可以實現(xiàn)恒定的溫度效果。

這種方法在備選設(shè)計中經(jīng)常用到，效果明顯。它主要是中心控制室利用恒溫調(diào)節(jié)空調(diào)的溫濕度，還用多級電制熱，同時作為控制溫濕度精度的方法。這樣在這些寒冷的地方依然可以達到原來的效果，從而使DCS抗爆中心控制室通風空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)得到很好的發(fā)揮。

4.3 新風系統(tǒng)設(shè)計

中心控制室作為全場的“心臟”，需要全天候24 h都有專人進行安全崗位堅守，這就需要有新鮮空氣進行流轉(zhuǎn)，這就需要在抗爆控制室中設(shè)計相關(guān)的新風系統(tǒng)。在控制室中，空氣循環(huán)是重點，因此，需要在控制室設(shè)置新風系統(tǒng)來維持控制室的正常運行。在控制室氣壓正常值的前提下設(shè)置離心風機推進空氣流動，排風量的設(shè)置則需要根據(jù)控制室的實際需要進行計算[3]。

5 結(jié)語

綜上所述，從防爆的角度來看，建筑物的形狀應(yīng)為矩形，且防爆墻等不能代替結(jié)構(gòu)設(shè)計的爆炸載荷。保持中央控制室周圍的區(qū)域盡可能開闊，以避免會形成爆炸區(qū)域的漂浮蒸氣云。對于危險區(qū)域外的普通建筑玻璃，可以考慮添加薄膜或特殊的防爆玻璃，以避免玻璃碎片的風險。中央控制室應(yīng)盡量減少開口的數(shù)量和面積，通常應(yīng)將窗戶(例如通風孔，排氣孔，新鮮空氣入口等)安裝在設(shè)備對面的區(qū)域中，并且不得有孔。需要設(shè)置的項目不應(yīng)彼此直接面對，配備有人值班工作或重要設(shè)備的房間。