醫(yī)藥潔凈廠房爆炸危險(xiǎn)區(qū)域電氣設(shè)計(jì)研究

【摘要】醫(yī)藥潔凈廠房生產(chǎn)所用的各種生產(chǎn)材料普遍帶有易燃、易爆特性。爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的電氣設(shè)計(jì)是否規(guī)范并安全，將直接影響到醫(yī)藥潔凈廠房的安全以及產(chǎn)品質(zhì)量。文中對(duì)醫(yī)藥潔凈廠房爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，探討了爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的劃分。結(jié)合醫(yī)藥潔凈廠房爆炸危險(xiǎn)區(qū)域電氣設(shè)計(jì)原則，分別從電氣設(shè)備安裝、防靜電接地、氣體檢測(cè)預(yù)警、布線以及消防五個(gè)方面分析了設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】醫(yī)藥潔凈廠房；爆炸危險(xiǎn)區(qū)域；電氣設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】TU276.91 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）05-0040-03

0 引言

目前醫(yī)藥潔凈廠房在生產(chǎn)過程中所使用的各項(xiàng)工藝都與危險(xiǎn)化學(xué)品之間有著密切的聯(lián)系，有關(guān)醫(yī)藥生產(chǎn)的滅菌以及提取制劑環(huán)節(jié)，會(huì)使用環(huán)氧乙烷、乙烯、丙酮這類物質(zhì)，再加之使用空氣凈化技術(shù)環(huán)境場(chǎng)所封閉性較高，使得內(nèi)部的工藝設(shè)備格局布置較為緊湊。廠房?jī)?nèi)的危險(xiǎn)化學(xué)品功能房間面積較為狹小，爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的劃分對(duì)于附近區(qū)域的影響卻十分明顯。醫(yī)藥潔凈廠房爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的電氣設(shè)計(jì)工作，同樣會(huì)對(duì)廠房的自身生產(chǎn)以及安全性產(chǎn)生影響。

1 醫(yī)藥潔凈廠房爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的特點(diǎn)

現(xiàn)階段醫(yī)藥潔凈廠房的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域普遍具備如下特點(diǎn)：一是原材料的易燃易爆特性。醫(yī)藥潔凈廠房所使用的生產(chǎn)原材料，在不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中通常會(huì)產(chǎn)生壓縮空氣、酒精、高溫蒸汽這類化學(xué)物品，普遍帶有易燃易爆的特性，如表1所示。在醫(yī)藥潔凈廠房特殊的環(huán)境中，尤其是制劑和滅菌工藝的火焰生產(chǎn)環(huán)境中爆炸概率有所提升[1]。二是可燃物數(shù)量較多。在醫(yī)藥潔凈廠房生產(chǎn)中，醫(yī)藥產(chǎn)品的包裝工序較為復(fù)雜，會(huì)使用數(shù)量較多的泡沫、紙板、棉花這類物品，帶有明顯的易燃性。我國(guó)現(xiàn)行的《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 5016―2014）規(guī)定，甲類、乙類、丙類的中間倉(cāng)庫在與其他部位分隔時(shí)，需要使用防火墻以及耐火極限大于1.5 h的不燃性樓板。但部分業(yè)主卻基于某種原因取消了防火墻，只采用彩鋼板和巖棉進(jìn)行疊加施工，使爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的耐火極限時(shí)間下降十分明顯。三是風(fēng)管的貫通特性。醫(yī)藥潔凈廠房中分布的工藝、電氣線路以及通風(fēng)空調(diào)管線組成較為復(fù)雜，并且工作間相互連通。一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)會(huì)以最快速度蔓延。因?yàn)椴糠止芫€在廠房?jī)?nèi)分布較為隱蔽，無法在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)火災(zāi)現(xiàn)象。

2 醫(yī)藥潔凈廠房爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分

在我國(guó)醫(yī)藥工業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張的影響下，醫(yī)藥潔凈廠房的廠房車間危險(xiǎn)品入口室、儲(chǔ)藏間這類功能房間數(shù)量也在不斷增加，屬于典型的甲類功能房間[2]。在醫(yī)藥潔凈廠房設(shè)計(jì)建造的過程中，為了全方位達(dá)成施工成本以及安全方面的要求，爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的面積需要盡可能進(jìn)行控制。我國(guó)現(xiàn)行《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50058―2014）要求，如果醫(yī)藥潔凈廠房分別控制工藝設(shè)備容積≤95 m3，壓力數(shù)值≤3.5 MPa，且流量＜38 L/s，這類生產(chǎn)裝置便可視為第2級(jí)釋放源，以其圓心半徑4.5 m的范圍內(nèi)便是二類區(qū)域。故此，在醫(yī)藥潔凈廠房爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分設(shè)計(jì)的過程中，需要以相關(guān)的功能條款作為基礎(chǔ)，對(duì)于不同專業(yè)設(shè)備布局進(jìn)行調(diào)整，以此滿足危險(xiǎn)爆炸區(qū)域面積最小化的要求，如圖1所示。以我國(guó)現(xiàn)行《易燃液體、氣體或蒸氣的分類及化工生產(chǎn)區(qū)域中電氣安裝危險(xiǎn)區(qū)的劃分》（SY/T 6519―2017）規(guī)定，有關(guān)醫(yī)藥潔凈廠房的甲苯、環(huán)氧乙烷這類功能房間需要在滿足已有容積和壓力具體條件要求的前提下，按照7.5 m的半徑對(duì)爆炸區(qū)域進(jìn)行劃分。

在醫(yī)藥潔凈廠房前期的區(qū)域設(shè)計(jì)工作中，需要保障工藝、建筑、電氣等工作專業(yè)彼此協(xié)調(diào)，保障危險(xiǎn)化學(xué)品的功能用房能夠在醫(yī)藥潔凈廠房的相對(duì)獨(dú)立位置進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)利用相應(yīng)措施與其他功能房間進(jìn)行分隔。如果醫(yī)藥潔凈廠房自身的功能較為復(fù)雜，并且規(guī)模明顯較大，需要將獨(dú)立防火分區(qū)設(shè)置在靠近外墻處，并設(shè)置緩沖間，借此控制爆炸危險(xiǎn)區(qū)域突發(fā)事件發(fā)生對(duì)于其他場(chǎng)所產(chǎn)生的負(fù)面影響。

3 醫(yī)藥潔凈廠房爆炸危險(xiǎn)區(qū)域電氣設(shè)計(jì)原則

（1） 規(guī)范性原則。隨著我國(guó)醫(yī)藥行業(yè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)張，再加之人民群眾健康意識(shí)的持續(xù)覺醒，醫(yī)藥潔凈廠房的生產(chǎn)規(guī)模也在持續(xù)增加，電氣設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量對(duì)于設(shè)備的安全運(yùn)行影響逐漸凸顯。同時(shí)，我國(guó)相關(guān)部門還出臺(tái)了《易燃液體、氣體或蒸氣的分類及化工生產(chǎn)區(qū)域中電氣安裝危險(xiǎn)區(qū)的劃分》《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》等文件，為爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的電氣設(shè)計(jì)提供了必要指引。相關(guān)人員需要在規(guī)范性原則指導(dǎo)下，深入閱讀相關(guān)文件要求，確保電氣設(shè)計(jì)工作能夠符合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)要求，提高電氣運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（2） 經(jīng)濟(jì)性原則。醫(yī)藥潔凈廠房在生產(chǎn)過程中需要投入的成本種類較為復(fù)雜，為了有效控制成本投入，必須對(duì)設(shè)備的生產(chǎn)狀況實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且電氣設(shè)備也需要滿足經(jīng)濟(jì)性原則要求，在保障電氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，選擇性能較為穩(wěn)定且具備經(jīng)濟(jì)性的設(shè)備以及材料，降低醫(yī)藥潔凈廠房在生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)中的成本投入。

（3） 動(dòng)態(tài)性原則。目前醫(yī)藥潔凈廠房的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，爆炸危險(xiǎn)區(qū)域邊界也會(huì)出現(xiàn)變化，電氣設(shè)計(jì)工作要在動(dòng)態(tài)性原則的指引下，預(yù)留出相應(yīng)的系統(tǒng)更新以及新裝置添加的空間，確保能夠根據(jù)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的調(diào)整以及企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的變化進(jìn)行優(yōu)化，保障電氣系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

4 醫(yī)藥潔凈廠房爆炸危險(xiǎn)區(qū)域電氣設(shè)計(jì)

4.1 電氣設(shè)備安裝

考慮到醫(yī)藥潔凈廠房在生產(chǎn)過程中所使用的有機(jī)材料數(shù)量較多，生產(chǎn)工藝無形中提高了燃燒爆炸事故的發(fā)生概率，《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》為爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的電氣設(shè)計(jì)工作提供了理論支持。在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域中分布的電氣設(shè)備，其保護(hù)級(jí)別以及對(duì)應(yīng)關(guān)系以及電氣保護(hù)級(jí)別和防爆結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，都需要符合該規(guī)范的具體要求。在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域中設(shè)置的防爆電氣設(shè)備，其級(jí)別和組別要與該氣體環(huán)境內(nèi)氣體混合爆炸物的級(jí)別和組別保持一致或者是略微提高。如果醫(yī)藥潔凈廠房的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)部的爆炸性混合物是由兩種以上可燃物組成，需要以經(jīng)過處理之后的爆炸物的級(jí)別和組別科學(xué)地選擇防爆電氣設(shè)備。在缺乏判斷依據(jù)，并且不可能進(jìn)行親身實(shí)驗(yàn)的情況下，可以從危險(xiǎn)度最高的級(jí)別和組別出發(fā)選擇對(duì)應(yīng)的防爆電氣設(shè)備類型。

4.2 防靜電接地系統(tǒng)

在傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)的影響下，為了從源頭上降低靜電現(xiàn)象的發(fā)生概率，通常都會(huì)使用介質(zhì)速度降低以及接觸面積減少這類方法，但對(duì)于最終的生產(chǎn)效率卻會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。故此，選擇使用接地和等電位連接方法對(duì)于靜電現(xiàn)象進(jìn)行控制。這種接地方法能夠保障靜電在發(fā)生之時(shí)以最快的速度導(dǎo)入到大地，并且等電位連接能夠?qū)?dǎo)體之間存在的電位差進(jìn)行協(xié)調(diào)以及消除，避免出現(xiàn)放電現(xiàn)象。

在危險(xiǎn)爆炸區(qū)域的電氣防靜電接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員要為固定的設(shè)備金屬外殼需要設(shè)置最少一處靜電接地，生產(chǎn)過程中可燃式粉塵收集以及除塵裝置的袋體需要使用金屬絲進(jìn)行接地處理。金屬儲(chǔ)罐的防雷接地需要同時(shí)發(fā)揮其防靜電接地的功效，并將人體靜電消除裝置在燈梯口、取樣口[3]。

4.3 氣體監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

在醫(yī)藥潔凈廠房生產(chǎn)過程中，很有可能會(huì)使用到各種燃燒以及助燃?xì)怏w、液體材料，在這類氣體的儲(chǔ)存、使用場(chǎng)所和管道入口位置介質(zhì)泄漏現(xiàn)象發(fā)生概率較高。一旦無法及時(shí)進(jìn)行處理，必然會(huì)引發(fā)火災(zāi)爆炸以及其他人身傷害事件。故此，爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的電氣設(shè)計(jì)工作，同樣需要添加氣體的檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)?？扇肌⒂卸練怏w的檢測(cè)器在開放場(chǎng)所中應(yīng)用，需要和氣體釋放源的距離控制在10 m以及4 m以內(nèi)。如果場(chǎng)所保持封閉狀態(tài)或者是通風(fēng)狀況較差，則可燃以及有毒氣體的檢測(cè)器和釋放源之間的距離要控制在5 m和2 m以內(nèi)，如表2 所示。如果這種可燃?xì)怏w以及有毒氣體的重量明顯輕于空氣，需要在場(chǎng)所的頂部設(shè)置探測(cè)器，與釋放源的空間距離要控制在500 mm以內(nèi)。在系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)可燃以及有毒氣體泄漏問題之后，需要向消防控制室發(fā)送報(bào)警信號(hào)，同時(shí)這類報(bào)警信號(hào)需要和事故排風(fēng)機(jī)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)。

4.4 布線系統(tǒng)

在醫(yī)藥潔凈廠房的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域中，一般都會(huì)使用銅芯導(dǎo)體，且載流量是斷路器長(zhǎng)延時(shí)整定電流以及電動(dòng)機(jī)額定電流數(shù)值的1.25倍以上。如若相關(guān)人員是以機(jī)械強(qiáng)度數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行截面積的選擇，則爆炸危險(xiǎn)區(qū)域中分布的鋼管配線和電纜配線要滿足相關(guān)要求。電纜配線和鋼管配線也是目前爆炸危險(xiǎn)區(qū)域最為常見的配線方法，區(qū)域電纜溝內(nèi)需要進(jìn)行沖砂處理，并設(shè)置對(duì)應(yīng)的排水設(shè)施。如果存在電纜溝電纜橋架以及導(dǎo)管穿越墻板孔洞的現(xiàn)象，需要使用非燃燒材料進(jìn)行封堵處理。

4.5 消防系統(tǒng)

現(xiàn)有《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求，消防系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù)荷必須單獨(dú)設(shè)計(jì)供電回路，避免在發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，共用供電線路帶來的系統(tǒng)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。這里提到的專用供電回路代表從地下配電室到最末端的配電箱配電線路都需要與其他的配電線路完全分離。消防用電設(shè)備的配電線路在進(jìn)行暗敷施工時(shí)，不能在燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行施工，并且保護(hù)層的厚度要在30 mm以上。如果設(shè)計(jì)人員選擇明敷施工方法，或者是將其在吊頂內(nèi)進(jìn)行敷設(shè)施工，配電線路需要穿過金屬管以及封閉式的金屬槽，同時(shí)要在其表面覆蓋對(duì)應(yīng)的隔熱材料或者是涂刷一定厚度的防火涂料。

消防用電設(shè)備的配電干、支線不能超過防火分區(qū)，配電裝備需要設(shè)計(jì)人員在其表面設(shè)置消防字樣。如果在消防用電設(shè)備的配電線路和裝置設(shè)計(jì)過程中，保護(hù)開關(guān)需要使用剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置，則該裝置需要單純報(bào)警，不得出現(xiàn)跳閘動(dòng)作。

5 結(jié)語

醫(yī)藥潔凈廠房在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中會(huì)使用到多種具備易燃易爆特性的原材料，并且我國(guó)相關(guān)規(guī)范文件針對(duì)醫(yī)藥潔凈廠房的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分也給出了明確的要求。在電氣設(shè)計(jì)工作開始前，需要相關(guān)人員對(duì)于醫(yī)藥潔凈廠房使用的各項(xiàng)生產(chǎn)原料理化特性全方位進(jìn)行分析，綜合考慮建筑工程的布局以及生產(chǎn)工藝流程，以釋放源種類確定作為前提條件，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求合理確定爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的半徑。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員要以規(guī)范要求和廠房實(shí)際需求為基礎(chǔ)，合理地選擇各種電氣設(shè)備，并完成防靜電接地、氣體檢測(cè)、消防系統(tǒng)等多方面的設(shè)計(jì)工作，在從源頭上規(guī)避火災(zāi)事故的同時(shí)，保障在火災(zāi)事故發(fā)生之后能夠第一時(shí)間進(jìn)行處理。

參考文獻(xiàn)

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[作者簡(jiǎn)介]李浩霖（1994—），男，山東臨沂人，大學(xué)本科，助理工程師，研究方向：電氣工程自動(dòng)化。