粘膠纖維工廠事故通風(fēng)系統(tǒng)相關(guān)電氣設(shè)計(jì)之探討

陳 權(quán)

(恒天〈江西〉紡織設(shè)計(jì)院有限公司，江西 南昌 330096)

1 事故通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置的必要性

1.1 粘膠纖維生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生二硫化碳、硫化氫

在粘膠纖維的生產(chǎn)過(guò)程中，有一些工藝階段需要使用或者會(huì)產(chǎn)生二硫化碳。二硫化碳是一種廣泛性的酶抑制劑，具有細(xì)胞毒作用，可破壞細(xì)胞的正常代謝，干擾脂蛋白代謝，對(duì)血管病變、神經(jīng)病變及全身主要臟器造成傷害。這些工藝區(qū)域在平時(shí)的正常工作生產(chǎn)、檢修過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)二硫化碳。但當(dāng)出現(xiàn)閥門(mén)損壞、黃化反應(yīng)異常、某些風(fēng)機(jī)無(wú)法正常工作等非正常狀態(tài)時(shí)，就有可能導(dǎo)致管道內(nèi)二硫化碳?xì)怏w濃度過(guò)高，進(jìn)而擴(kuò)散到其所在區(qū)域的空氣當(dāng)中，從而導(dǎo)致周圍作業(yè)人員中毒。

另外，粘膠纖維的生產(chǎn)過(guò)程中有一個(gè)氣體副反應(yīng)產(chǎn)物——硫化氫，這是一種毒性極強(qiáng)的氣體。其最致命的特點(diǎn)在于，在能夠致人急性中毒的濃度下，人的嗅覺(jué)神經(jīng)會(huì)被麻痹，并且會(huì)迅速死亡。換言之，人的嗅覺(jué)對(duì)于硫化氫的毒害沒(méi)有很強(qiáng)的防護(hù)作用，當(dāng)人受到實(shí)質(zhì)性毒害時(shí)，就已經(jīng)聞不到異常的氣味了。因此，作為工業(yè)領(lǐng)域的隱形殺手，無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外，硫化氫都高居各類中毒事故原因的榜首。而在如今的粘膠纖維生產(chǎn)工藝條件下，硫化氫的產(chǎn)生不可避免。

1.2 事故通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置規(guī)范及相關(guān)工藝專業(yè)要求

粘膠纖維工廠設(shè)置事故通風(fēng)系統(tǒng)的主要目的是降低人員中毒的潛在可能性。目前，粘膠纖維工廠事故通風(fēng)系統(tǒng)主要設(shè)置在原液車間的黃化間、紡練車間的二硫化碳沉降間、二硫化碳儲(chǔ)罐區(qū)、廢氣處理等部位。

其設(shè)計(jì)依據(jù)的規(guī)范是：《粘膠纖維工廠技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50620-2020)，12.3.5：“粘膠纖維工廠在黃化間、二硫化碳沉降間應(yīng)設(shè)置事故通風(fēng)裝置”；《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50019-2015)6.4.1：“對(duì)可能突然放散大量有毒氣體、有爆炸危險(xiǎn)氣體或粉塵的場(chǎng)所，應(yīng)根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求設(shè)置事故通風(fēng)系統(tǒng)。”

2 事故通風(fēng)系統(tǒng)供電等級(jí)的電氣設(shè)計(jì)

2.1 現(xiàn)有規(guī)范

《酒廠設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50694-2011)(以下簡(jiǎn)稱《酒規(guī)》)第9.1.2條規(guī)定：“甲、乙類生產(chǎn)、儲(chǔ)存場(chǎng)所設(shè)置的機(jī)械通風(fēng)設(shè)施應(yīng)按二級(jí)負(fù)荷供電?！?/p>

《冷庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50072-2010)(以下簡(jiǎn)稱《冷規(guī)》)第7.2.5條規(guī)定：“事故排風(fēng)機(jī)應(yīng)按二級(jí)負(fù)荷供電?！?/p>

《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50019-2015)(以下簡(jiǎn)稱《工建通風(fēng)》)第6.4.7條的條文說(shuō)明規(guī)定：“事故排風(fēng)系統(tǒng)其供電系統(tǒng)的可靠等級(jí)應(yīng)由工藝設(shè)計(jì)確定，并應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052以及其他規(guī)范的要求?！?/p>

《化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(HG/T20698-2009)第5.6.8條規(guī)定：“對(duì)于放置劇毒或爆炸危險(xiǎn)物質(zhì)的廠房，當(dāng)設(shè)置可燃或有害氣體檢測(cè)、報(bào)警裝置時(shí)，事故通風(fēng)系統(tǒng)宜與其聯(lián)鎖啟動(dòng)，同時(shí)應(yīng)保證事故通風(fēng)系統(tǒng)電源的可靠性?！?/p>

《工建通風(fēng)》第6.4.6條規(guī)定：“工作場(chǎng)所設(shè)置有毒氣體或有爆炸危險(xiǎn)氣體監(jiān)測(cè)及報(bào)警裝置時(shí)，事故通風(fēng)裝置應(yīng)與報(bào)警裝置連鎖?！逼錀l文進(jìn)一步解釋：“隨著技術(shù)的進(jìn)步，事故通風(fēng)系統(tǒng)的啟動(dòng)或停止不能僅依賴于人為發(fā)現(xiàn)、人為控制，條件具備時(shí)應(yīng)當(dāng)引入自動(dòng)控制系統(tǒng)，以增加其可靠性?！笨梢酝茢啵瑸榱吮ＷC安全，事故風(fēng)機(jī)的負(fù)荷等級(jí)不宜低于可燃或有害氣體檢測(cè)、報(bào)警裝置所屬的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的負(fù)荷等級(jí)。

《石油化工企業(yè)電信設(shè)計(jì)規(guī)范》(SH/T3153-2007)第8.6.1條規(guī)定：“火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的主電源應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷?！钡?.6.2條規(guī)定：“火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的直流備用電源宜采用火災(zāi)報(bào)警控制器的專用蓄電池。”

《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》(GB50160-2008)第8.12.6條規(guī)定：“火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的220VAC主電源應(yīng)優(yōu)先選擇不間斷電源(UPS)供電。直流備用電源應(yīng)采用火災(zāi)報(bào)警控制器的專用蓄電池，應(yīng)保證在主電源事故時(shí)持續(xù)供電時(shí)間不少于8 h?！?/p>

《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50116-2013)第4.10.1條規(guī)定：“消防聯(lián)動(dòng)控制器應(yīng)具有切斷火災(zāi)區(qū)域及相關(guān)區(qū)域的非消防電源的功能。”

2.2 具體設(shè)計(jì)

筆者認(rèn)為，粘膠纖維工廠事故通風(fēng)系統(tǒng)的供電不屬于消防用電，因此不能依據(jù)消防用電的等級(jí)劃分事故通風(fēng)系統(tǒng)的供電等級(jí)?！督ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016-2014)10.1.1條的條文說(shuō)明：“本規(guī)范中的‘消防用電’包括消防控制室照明、消防水泵、消防電梯、防煙排煙設(shè)施、火災(zāi)探測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)滅火系統(tǒng)或裝置、疏散照明、疏散指示標(biāo)志，以及電動(dòng)的防火門(mén)窗、卷簾、閥門(mén)等設(shè)施，設(shè)備在正常和應(yīng)急情況下的用電?！边@其中沒(méi)有包含事故風(fēng)機(jī)，且事故風(fēng)機(jī)的設(shè)置用途也與消防用途截然不同，并非是發(fā)生火災(zāi)時(shí)的消防需求。

同樣，粘膠纖維工廠事故通風(fēng)系統(tǒng)的供電也不應(yīng)依據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50052-2009)的3.0.1條，而劃定為一級(jí)負(fù)荷或一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷。首先，在粘膠纖維工廠安裝事故風(fēng)機(jī)的區(qū)域當(dāng)中，在平時(shí)正常工作狀態(tài)時(shí)，由于沒(méi)有二硫化碳?xì)怏w泄漏，因此中斷事故風(fēng)機(jī)的供電并不符合條款“中斷供電將造成人身傷害”或者“當(dāng)中斷供電將造成人員傷亡或重大設(shè)備損壞或發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況”的描述。另外，根據(jù)《粘膠纖維工廠技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》8.2.1，“主工藝生產(chǎn)裝置應(yīng)為二級(jí)負(fù)荷，輔助生產(chǎn)設(shè)施以及生活設(shè)施應(yīng)為三級(jí)負(fù)荷”，即該工廠區(qū)域內(nèi)最高供電負(fù)荷等級(jí)為二級(jí)。而二級(jí)負(fù)荷與一級(jí)負(fù)荷、特別重要負(fù)荷的供電要求及經(jīng)濟(jì)成本相差較大，粘膠纖維工廠事故通風(fēng)系統(tǒng)的總用電負(fù)荷通常僅為幾千瓦。

因此，在電氣設(shè)計(jì)中，如從用途、經(jīng)濟(jì)方面綜合考量，則按所在建筑物的最高供電等級(jí)為事故風(fēng)機(jī)供電較為合理。例如原液車間、紡練車間的最高供電等級(jí)為二級(jí)，則該區(qū)域的事故風(fēng)機(jī)供電等級(jí)應(yīng)為二級(jí)。二硫化碳儲(chǔ)罐區(qū)的最高供電等級(jí)一般為三級(jí)，則該區(qū)域的事故風(fēng)機(jī)供電等級(jí)為三級(jí)即可。

3 事故通風(fēng)系統(tǒng)供電終端的電氣設(shè)計(jì)

3.1 不應(yīng)由就近的消防配電箱供電

粘膠纖維工廠事故風(fēng)機(jī)不應(yīng)由就近的消防配電箱供電，而應(yīng)由附近的普通配電箱供電，或者由專為事故風(fēng)機(jī)獨(dú)立設(shè)置的雙電源切換箱供電。理由是事故風(fēng)機(jī)不屬于消防負(fù)荷，如果消防負(fù)荷、非消防負(fù)荷共用終端配電箱，那么由于存在短路、熱過(guò)載、平時(shí)的人為操作等因素，會(huì)影響消防供電設(shè)備的供電可靠性。

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016-2014)的10.1.9條也規(guī)定：“按一、二級(jí)負(fù)荷供電的消防設(shè)備，其配電箱應(yīng)獨(dú)立設(shè)置；按三級(jí)負(fù)荷供電的消防設(shè)備，其配電箱宜獨(dú)立設(shè)置?！惫P者認(rèn)為，其目的就是保證消防用電設(shè)備配電箱的獨(dú)立性、防火安全和使用的可靠性。

3.2 火災(zāi)時(shí)事故風(fēng)機(jī)應(yīng)確保及時(shí)斷電

當(dāng)粘膠纖維工廠發(fā)生火災(zāi)時(shí)，事故風(fēng)機(jī)的供電應(yīng)當(dāng)被切斷。如果事故風(fēng)機(jī)從就近的普通電源箱或非消防雙電源箱供電，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后，其電源由于消防聯(lián)鎖的關(guān)系會(huì)被切斷，事故風(fēng)機(jī)就無(wú)法正常工作。如果恰巧此時(shí)發(fā)生有毒、有害氣體泄漏，事故風(fēng)機(jī)就無(wú)法啟動(dòng)。但由于消防警報(bào)已經(jīng)響起，按照人們常規(guī)的認(rèn)知，相關(guān)區(qū)域的人員應(yīng)該已經(jīng)開(kāi)始疏散或疏散完畢，故出現(xiàn)大面積人員中毒概率不大。

反之，如果事故風(fēng)機(jī)從就近的消防電源箱供電，或因?yàn)槟撤N原因，沒(méi)有被斷電，此時(shí)發(fā)生有毒、有害氣體泄漏，則事故風(fēng)機(jī)會(huì)啟動(dòng)。事故風(fēng)機(jī)的風(fēng)量非常大，會(huì)在該局部區(qū)域內(nèi)形成負(fù)壓，從而導(dǎo)致與此時(shí)正在運(yùn)行的消防排煙風(fēng)機(jī)產(chǎn)生氣壓“競(jìng)爭(zhēng)”，火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的高溫?zé)煔庖矔?huì)更早地涌向該區(qū)域——這樣完全不利于人員的疏散，也完全不利于火勢(shì)的控制，甚至?xí)l(fā)更嚴(yán)重的次生事故。

4 事故通風(fēng)系統(tǒng)熱保護(hù)功能的電氣設(shè)計(jì)

4.1 消防風(fēng)機(jī)熱過(guò)載只報(bào)警不脫扣

過(guò)載脫扣設(shè)置的目的是保護(hù)供電線路不至于因過(guò)載發(fā)熱而加速絕緣的老化、碳化，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)。但在消防設(shè)備的供電回路中，我們一般采用熱繼“只報(bào)警，不脫扣”的處理方式。這是因?yàn)椋?dāng)消防設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，區(qū)域內(nèi)已發(fā)生了火災(zāi)，再通過(guò)過(guò)載脫扣去防止線路老化、避免火災(zāi)已無(wú)現(xiàn)實(shí)意義。

4.2 事故風(fēng)機(jī)熱過(guò)載要脫扣

事故風(fēng)機(jī)則不同，參考圖集《常用風(fēng)機(jī)控制電路圖》(16D303-2)的89～96頁(yè)介紹的4種平時(shí)兼事故兩用單速風(fēng)機(jī)的電路原理圖中，均包含了熱過(guò)載繼電器，且該繼電器動(dòng)作后將直接切斷事故風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，并不會(huì)報(bào)警。在實(shí)際的設(shè)計(jì)和施工當(dāng)中，事故風(fēng)機(jī)只會(huì)使用普通的ZA-YJV電纜供電，如果過(guò)載時(shí)無(wú)熱保護(hù)，則會(huì)使得事故風(fēng)機(jī)的供電線路由于過(guò)載發(fā)熱而加速老化，甚至最終可能引發(fā)火災(zāi)。而且，事故風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，必然沒(méi)有發(fā)生火災(zāi)。這是因?yàn)榍懊嫣岬搅?，發(fā)生火災(zāi)后需要切斷事故風(fēng)機(jī)的供電，事故風(fēng)機(jī)若能啟動(dòng)，表明此時(shí)還未發(fā)生火災(zāi)。既然還沒(méi)有發(fā)生火災(zāi)，當(dāng)然需要消除引發(fā)火災(zāi)的誘因。因此，當(dāng)事故風(fēng)機(jī)熱過(guò)載時(shí)，應(yīng)當(dāng)將其脫扣、斷電。

5 事故通風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行的電氣設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)粘膠纖維工廠事故通風(fēng)系統(tǒng)主要設(shè)置在原液車間的黃化間、紡練車間的二硫化碳沉降間、二硫化碳儲(chǔ)罐區(qū)、廢氣處理等部位。

筆者認(rèn)為，在上述相應(yīng)區(qū)域，要同時(shí)設(shè)計(jì)設(shè)置各自獨(dú)立的有毒有害檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，主要是及時(shí)探測(cè)防范硫化氫及二硫化碳等氣體的出現(xiàn)并采取相應(yīng)對(duì)策。

5.1 設(shè)置固定式硫化氫報(bào)警器

固定式硫化氫報(bào)警器由兩部分組成：一部分是氣體報(bào)警控制器，一部分是硫化氫氣體探測(cè)器。報(bào)警器采用三芯或四芯屏蔽電纜把探測(cè)器和控制器上的接線端子連接起來(lái)，起到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的作用。硫化氫報(bào)警器根據(jù)控制方式可分為總線式控制器和分線式控制器?？偩€式控制方式只需從探測(cè)器引出一根四芯線纜將所有探測(cè)器并聯(lián)即可，而分線式控制方式要求每臺(tái)探測(cè)器都要引出一根三芯線纜連接到控制器。因此，需要安裝多臺(tái)探測(cè)器時(shí)，工作人員要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，選擇合適的連接方式。

5.2 設(shè)置二硫化碳探測(cè)器

二硫化碳探測(cè)器為無(wú)干擾的“智能型”探測(cè)器。探測(cè)器由一個(gè)位于電解法拋光不銹鋼結(jié)構(gòu)外殼內(nèi)的插入式電化學(xué)傳感器、一個(gè)環(huán)氧樹(shù)脂封裝的智能型變送模塊和一個(gè)傳感器防濺罩組成。這個(gè)插入式的智能傳感器能自動(dòng)識(shí)別，并能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)的無(wú)縫連接。操作人員可通過(guò)一個(gè)磁棒進(jìn)行操作，其中的一個(gè)主要特性是它的軟件可以引導(dǎo)用戶按照程序和LED顯示的菜單進(jìn)行操作。

5.3 設(shè)置有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)

當(dāng)有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)中的有毒氣體探測(cè)器檢測(cè)到區(qū)域中的有毒氣體濃度大于預(yù)先設(shè)置好的第二級(jí)報(bào)警設(shè)定值時(shí)，探測(cè)器的事故信號(hào)動(dòng)合觸點(diǎn)會(huì)閉合，從而啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的事故風(fēng)機(jī)并保持運(yùn)行。同時(shí)，探測(cè)器將數(shù)據(jù)傳輸給氣體報(bào)警控制器，由氣體報(bào)警控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并發(fā)出聲光報(bào)警，起到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的作用。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)異常情況排除后，即現(xiàn)場(chǎng)的有毒氣體濃度恢復(fù)到正常水平后，探測(cè)器的事故信號(hào)動(dòng)合觸點(diǎn)會(huì)斷開(kāi)。但此時(shí)，事故風(fēng)機(jī)仍然不會(huì)停止運(yùn)行，需要人工在事故風(fēng)機(jī)配電柜上按下停止按鈕，或者在事故風(fēng)機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)操作箱上旋轉(zhuǎn)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，事故風(fēng)機(jī)才會(huì)停止運(yùn)行。

6 總結(jié)

在設(shè)計(jì)粘膠纖維工廠的事故通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，一方面應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到其具有不可替代的重要性，但同時(shí)也應(yīng)做到不人為地、過(guò)高地提高其供電等級(jí)，應(yīng)按其所在建筑物的最高供電等級(jí)設(shè)計(jì)供電，從而合理、經(jīng)濟(jì)地提高事故通風(fēng)系統(tǒng)的供電可靠性。

同時(shí)，也不應(yīng)設(shè)計(jì)由終端消防配電箱供電，且在啟動(dòng)回路設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)設(shè)置熱過(guò)載繼電器，以保障事故風(fēng)機(jī)熱過(guò)載時(shí)能可靠脫扣、斷電。