消防安全技术实务第二篇通用建筑防火第八章建筑防爆

第一节 建筑防爆基本原则和措施

一、防爆原则

根据物质燃烧、爆炸原理,防止发生火灾爆炸事故的基本原则是:控制可燃物和助燃物浓度、温度、压力及混触条件,避免无聊处于燃爆的危险状态;消除一切足以引起起火爆炸的电火源;采取各种阻隔手段,阻止火灾爆炸事故的扩大。

二、防爆措施

(一)预防性技术措施

1.排除能引起爆炸的各类可燃物质

(1)在生产过程中尽量不用或少用具有爆炸危险的各类可燃物质。

(2)生产设备应尽可能保持密闭状态,防止“跑冒滴漏”。

(3)加强通风除尘。

(4)预防可燃气体或易挥发性液体泄漏,设置可燃气体浓度报警装置。

(5)利用惰性介质进行保护。

(6)防止可燃粉尘、可燃气体积聚。

2.消除或控制能引起爆炸的各种火源

(1)防止撞击、摩擦产生火花

(2)防止高温表面成为电火源

(3)防止日光照射

(4)防止电气故障

(5)防雷电火花

(6)消除静电火花

(7)防止明火

(二)减轻性技术措施

1.采取泄压措施

2.采用抗爆性能良好的建筑结构

3.采取合理的建筑布置

第二节 爆炸危险性厂房、库房的布置

一、爆炸危险区域的等级划分

(一)爆炸危险区域的等级

1.爆炸性气体环境危险区域等级

(1)0级区域(简称0区)。在正常运行情况下,爆炸性气体混合物连续出现或长期出现的环境。

(2)1级区域(简称1区)。在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境。

(3)2级区域(简称2区)。在正常运行时不太可能出现爆炸性气体混合物的环境,或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。

2.爆炸性粉尘环境危险区域等级

(1)20区:空气中的可燃性粉尘持续地、场地地或频繁地出现于爆炸性环境中。

(2)21区:在正常运行时,空气中的可燃性粉尘云很可能偶尔出现于爆炸性环境中。

(3)22区:在正常运行时,空气中的可燃性粉尘云一般不可能出现于爆炸性粉尘环境中,即使出现,持续时间也是短暂的。

(二)爆炸危险区域的划分

1.爆炸性气体环境危险区域划分

(1)按释放源的级别划分要求。

1)存在持续级释放源的区域可划为0区。一是没有用惰性气体覆盖的固定顶储罐中的可燃液体的表面;二是油、水分离器等直接与空间接触的可燃液体的表面;三是经常或长期向空间释放可燃气体或可燃液体蒸汽的排气孔和其他孔口。

2)存在一级释放源的区域可划为1区。一是在正常运行时,会释放可燃物质的泵、压缩机和阀门等的密封处;二是储存有可燃液体的容器上的排水口处,在正常运行中,当水排掉时,该处可能会向空间中释放可燃物质;三是正常运行时,会向空间释放可燃气体或蒸汽的取样点;四是正常运行时,会向空间释放可燃气体或蒸汽的泄压阀、排气口和其他孔口。

3)存放二级释放源的区域可划为2区。一是正常运行时不能释放可燃气体或蒸汽的泵、压缩机和阀门的密封处;二是正常运行时不能释放可燃气体或蒸汽的法兰、连接件和管道接头;三是正常运行时不能向空间释放可燃气体或蒸汽的安全阀、排气孔和其他孔口处;四是正常运行时不能向空间释放可燃气体或蒸汽的取样点。

(2)根据通风条件调整爆炸危险区域划分要求

1)当通风良好时,应降低爆炸危险区域等级(爆炸危险区域内的通风,其空气流量能使可燃物质很快稀释到爆炸下限值的25%以下时,可定为通风良好);当通风不良时,应提高爆炸危险区域等级。

2)局部机械通风在降低爆炸性气体混合物浓度方面比自然通风和一般通风更有效时,可采取局部机械通风降低爆炸危险区域等级。

3)在障碍物、凹坑和死角处,应局部提高爆炸危险区域等级。

4)利用堤或墙等障碍物,限制比空气重的爆炸性气体混合物的扩散,可缩小爆炸危险区域的范围。

2.爆炸性粉尘环境危险区域的划分

对于爆炸性粉尘环境,其危险区域的划分应按爆炸性粉尘的量、爆炸极限和通风条件确定。

二、爆炸危险性厂房、库房的布置

(一)总平面布局

(1)有爆炸危险的甲、乙类厂房、库房宜独立设置,并宜采取敞开或半敞开式,其承重结构宜采取钢筋混凝土或钢框架、排架结构。

(2)有爆炸危险的厂房、库房与周围建筑物、构筑物应保持一定的防火间距。例如,甲类厂房与民用建筑的防火间距不应小于25m,与高层、重要公共建筑的防火间距不应小于50m,与明火或散发火花地点的防火间距不应小于30m。甲类库房与高层公共建筑、重要公共建筑的防火间距不应小于50m,与其他民用建筑(裙房、单、多层)和明火或散发火花地点的防火间距按其储存物质性质不宜同为25~40m。

(3)有爆炸危险的厂房平面布置最好采取矩形,与主导风向宜垂直或夹角不小于45度,以有效利用穿堂风吹散爆炸性气体,在山区宜布置在迎风坡一面且通风良好的地方。

(4)有爆炸危险的厂房必须与无爆炸危险的厂房贴邻时,只能一面贴邻,并在两者之间用防火墙或防爆墙隔开。相邻两个厂房之间不应直接有门相通,以避免爆炸冲击波的影响。

(二)平面和空间布置

1.地下、半地下室

(1)有爆炸危险的甲、乙类生产场所不应设置在地下或半地下。

(2)有爆炸危险的甲、乙类仓库不应设置在地下或半地下。

2.中间仓库

(1)厂房内设置甲、乙类中间仓库时,其储量不宜超过一昼夜的需要量。单由于生产规模、产品不同,对于易燃易爆的甲、乙类物品需用量较少的厂房,可适当放宽为存放1~2昼夜的用量。

(2)甲、乙类中间仓库应靠外墙布置,并应采用防火墙或防爆墙和耐火极限不低于1.50h的不燃性楼板与其他部位分隔,中间仓库最好设置直通室外的出口。

3.办公室、休息室

甲、乙类厂房内不应设置办公室、休息室。当办公室、休息室必须与本场房贴邻建造时,其耐火的呢个及不应低于二级,应采用耐火极限不低于3.00h的防爆墙隔开并设置独立的安全出口。甲、乙类仓库内严禁设置办公室、休息室等,并不应贴邻建造。

4.变、配电站

(1)不应将变、配电站设在有爆炸危险的甲、乙类厂房内或贴邻建造,且不应设置在具有爆炸性气体、粉尘环境的危险区域内。如确有需要,允许在厂房的一面外墙贴邻建造专为甲类或乙类厂房服务的10kV及以下的变、配电站,但应用无门、窗、洞口的防火墙隔开。

(2)对乙类厂房的配电所,如氨压缩机房的配电站,允许在配电站的防火墙上设置采用不燃材料制作且不能开启的甲级防火窗。

5.总控制室与分控制室

有爆炸危险的甲、乙类厂房的总控制室,应在爆炸危险去外独立设置。有爆炸危险的甲、乙类厂房的分控制室手条件限制时可与厂房贴邻建造,但必须靠外墙设置,并采用耐火极限不低于3.00h的防火隔墙与其他部位分隔开,在面向爆炸危险区域一侧应采用防爆墙。

6.有爆炸危险的部位

(1)有爆炸危险的甲、乙类生产部位,宜设置在单层厂房靠外墙的泄压设施或多层厂房顶层靠外墙的泄压设施附近。有爆炸危险的设备宜避开厂房的梁、柱等主要承重构件布置。有爆炸危险的设备应尽量放在靠近外墙靠窗的位置或露天设置,以减弱其破坏力。

(2)单层厂房中如某一部分用于有爆炸危险的甲、乙类生产部位靠外墙设置。

(3)在厂房中,有爆炸危险的车间和其他危险性小的车间之间,应用防火墙隔开。为了车间之间的联系,宜在外墙上开门,利用外廊或阳台联系;也可在防火墙上设置双门斗,尽量使两个门错开,用门斗来减弱爆炸冲击波的威力。

(4)生产、使用或储存相通爆炸物品的房间应尽量集中在一个区域,以便对防火墙等防爆建筑结构进行处理。性质不宜同的危险物品的生产应分开。

7.其他平面布置与防爆措施

(1)厂房内不宜设置地沟,必须设置时,其盖板应严密,并采取防止可燃气体、可燃蒸汽及粉尘、纤维在地沟积聚的有效措施吗地沟与相邻厂房连通处应采用防火材料封堵。

(2)使用和生产甲、乙、丙类液体厂房的管、沟不应和相邻厂房的管、沟相通,该厂房的下水道应设置隔油设施。但是,对于水溶性可燃、易燃液体,应根据具体生产情况采取相应的排放处理措施。

(3)甲、乙、丙类液体仓库应设置防止液体流散的设施。遇湿会发生燃烧、爆炸的物品仓库应设置防止水浸渍的措施。

防止液体流散的基本作坊:一是在桶装仓库门洞处修筑漫坡,一般高为150~300mm;二是在仓库门口砌筑高度为150~300mm的门槛,再在门槛两边填沙土形成漫坡,便于装卸。

金属钾、钠、锂、钙、锶及化合物氢化锂等遇水会发生燃烧、爆炸的物品的仓库要求设置防止水浸渍的设施,如使室内地面高出室外地面、仓库屋面严密遮盖,防止渗水,装卸这类物品的仓库栈台设防雨水的遮挡等。

第三节 爆炸危险性建筑的构造防爆

一、泄压

(一)泄压面积计算

泄压面积按下列公式计算,但当厂房的长径比大于3时,宜将该建筑划分为长径比小于或等于3的多个计算段,各计算段的公共截面不得作为泄压面积。

消防安全技术实务第二篇通用建筑防火第八章建筑防爆
泄压面积计算公式
消防安全技术实务第二篇通用建筑防火第八章建筑防爆
长径比的计算方法
厂房内爆炸性危险物质的类别与泄压比规定值(公式中C的取值,通常考试时会直接给出,因此此表不用记忆)
厂房内爆炸性危险物质的类别与泄压比规定值(公式中C的取值,通常考试时会直接给出,因此此表不用记忆)

(二)泄压设施

1.泄压设施的设置

为尽量减轻事故的破坏程度吗必须在建筑物或装置上预先开设面积足够大的、用地强度材料做成的压力泄放口。

2.泄压设施的选择

泄压设施可为轻质的屋面板、轻质墙体和易于泄压的门、窗等,优先采用轻质屋面板,不应采用非安全玻璃。对泄压构件和泄压面及其设置的要求如下:

(1)泄压轻质屋面板。根据需要可分别由石棉水泥波形瓦和加气混凝土等材料制成,分为有保温层或防水层、无保温层或防水层两种。

(2)泄压轻质外墙分为有保温层、无保温层两种形式。

(3)泄压窗可以有多种形式。窗户应采用安全玻璃。要求泄压窗能在爆炸力递增稍大于室外风压时,能自动向外开启泄压。

(4)泄压设施的泄压面积按计算确定。

(5)作为泄压设施的轻质屋面板和轻质墙体的质量每平方米不宜大于60kg。

(7)散发较空气轻的可燃气体、可燃蒸汽的甲类厂房(库房)宜全部或局部轻质屋面板作为泄压设施。顶棚应尽量平整、避免死角,厂房上部空间应通风良好。

(7)泄压面的设置应避开人员密集场所和主要交通道路或贵重设备的正面或附近,并宜靠近容易发生爆炸的部位。

(8)当采用活动板、窗户、门或其他铰链装置作为泄压设施时,必须注意防止打开的泄压孔由于在爆炸正压冲击波之后出现负压而关闭。

(9)爆炸泄压孔不能受到其他物体的阻碍,也不允许冰、雪妨碍泄压空和泄压窗的开启,需要经常检查和维护。

(10)泄压面在材料的选择上除了要求质量轻以外,最好具有在爆炸式易破碎成碎块的特点,以便于泄压和减少对人的危害。

(11)对于北方和西北寒冷地区,应采取适当措施防止积雪和冰冻。

二、抗爆

(一)防爆结构形式的选择

耐爆框架结构一般有以下三种形式:

(1)现浇式钢筋混凝土框架结构。这种耐爆框架结构的厂房整体性能好、抗爆能力强,但工程造价高,通常用于抗暴能力压迫求高的防爆厂房。

(2)装配式钢筋混凝土框架结构。这种框架结构的抗爆能力不如现浇式框架结构。若采用装配式钢筋混凝土框架结构,则应在梁、柱与楼板等接点处于刘钢筋焊接头并用高强度等级混凝土现浇成刚性接头,以提高耐爆强度。

(3)钢框架结构。这种框架结构虽然抗暴强度较高,但耐火极限低,能承受的极限温度仅为400摄氏度。

(二)隔爆设施的设置

1.防爆墙

防爆墙上部的设置通风孔,不宜开门、窗、洞口,必须开时应假装防爆门、窗。

(1)防爆砖墙。只用于爆炸物质较少的厂房和仓库。构造要求包括:柱间距不宜大于6m,大于6m需增加构造柱;砖墙高度不大于6m,大于6m需增加构造梁;砖墙厚度不小于240mm;砖墙度等级不应低于MU10,砂浆强度等级不应低于M5;每0.5m垂直高度应增设构造筋;两端与钢混凝柱预埋焊接或用24号镀锌钢丝绑扎。

(2)防爆钢筋混凝土墙。防爆墙的厚度一般不应小于200mm,多为500mm、800mm,甚至1m,混凝土强度不低于C20.

(3)防爆钢板墙。以槽钢为骨架,钢板和骨架铆接或焊接在一起。

2.防爆门

3.防爆窗

(三)抗爆计算

第四节 爆炸危险环境电气防爆

一、电气防爆原理与措施

(一)电气防爆基本原理

电气设备引燃爆炸混合物有两个方面原因:一是电气设备产生的火花、电弧;二是电气设备表面发热。电气防爆就是将设备在正常运行时产生火花、电弧的部件放在隔爆外壳内,或采取浇封型、充砂型、油浸型或正压型等其他防爆形式以达到防爆目的。

(二)电气防爆基本措施

(1)宜将正常运行时产生火花、电弧和危险温度的电气设备和线路,布置在爆炸危险性较小或没有爆炸危险的环境内。

(2)采用防爆的电气设备。

(3)按有关电力设备接地设计技术规程规定的一般情况不需要接地的部分,在爆炸危险区域内仍应接地,电气设备的金属外壳应可靠接地。

(4)设置漏电火灾报警和紧急断电装置。

(5)安全使用防爆电气设备。

(6)散发较空气重的可燃气体、可燃蒸汽的甲类厂房以及有粉尘、纤维爆炸危险的乙类厂房,应采用不发火花的地面。采用绝缘材料做整体面层时,应采取防静电措施。散发可燃粉尘、纤维的厂房内表面应平整、光滑,并易于清扫。

二、爆炸危险环境区域划分

爆炸危险环境类别及区域等级
爆炸危险环境类别及区域等级

三、爆炸性混合物的分类、分级和分组

(一)爆炸性物质的分类

(1)Ⅰ类:矿井甲烷。

(2)Ⅱ类:爆炸性气体混合物(含蒸汽、薄雾)。

(3)Ⅲ类:爆炸性粉尘(含纤维)。

(二)爆炸性混合物的分级和分组

1.爆炸性气体混合物的分级分组

爆炸性混合物,按最大试验安全间隙的大小分为ⅡA、ⅡB和ⅡC三级。ⅡA安全间隙最大,危险性最小;ⅡC安全间隙最小,危险性最大。

按引燃温度分类,T1-T6六组。T6引燃温度最低,危险性相对较高,T1引燃温度最高,危险性相对较高。

2.爆炸性粉尘的分级

在爆炸性粉尘环境中,根据粉尘特性(导电或非导电等)分为ⅢA、ⅢB、ⅢC三级。ⅢA为可燃性飞絮,ⅢB为非导电性粉尘,ⅢC为导电性粉尘。

四、防爆电气设备

(一)电气设备的基本防爆类别

(1)隔爆型(d)。把设备可能点燃爆炸性气体混合物的部件全部封闭在一个外壳内。该类型设备适用于1区、2区危险环境。

(2)增安型(e)。对在正常运行条件下不会产生火花、电弧的电气设备进一步采取一些附加措施,提高其安全程度,减少电气设备产生火花、电弧和危险温度的可能性。该类型设备主要用于2区危险环境,部分种类可用于1区。

(3)本质安全型(ia、ib、ic、iD)。在设备内部的所有电路都是标准规定条件(包括正常工作或规定的故障条件)下产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的本质安全电路。该类型设备只能用于弱电设备中,ia适用于0区、1区、2区危险环境,ib适用于1区、2区危险环境,ic适用于2区危险环境,iD适用于20区、21区和22区。

(4)正压型。具有正压外壳,可以保持内部保护气体的压力高于周围爆炸性环境的压力,阻止外部混合物进入外壳。该类型设备按照保护方法可以用于1区、2区。

(5)油浸型(o),将整个设备或设备的部件浸在油内(保护液),使之不能点燃油面以上或外壳外面的爆炸性气体环境。该类型设备适用于1区、2区危险环境。

(6)充砂型(q)。在外壳内充填砂粒或其他规定特性的粉末材料,使之在规定的使用条件下,壳内产生的电弧或高温均不能点燃周围爆炸性气体环境,该类型设备适用于1区、2区危险环境。

(7)无火花型(n、nA)。正常运行条件下,不能点燃周围的爆炸性气体环境,也不太可能发生引起点燃的故障。该类型设备仅用于2区危险环境

(8)浇封型(ma、mb、mc、mD)。将可能产生引起爆炸性气体环境爆炸的火花、电弧或危险温度部分的电气部件,浇封在浇封剂中,使它不能点燃周围爆炸性气体环境。这类设备用于1区、2区危险环境。

(9)特殊性(s)。指国家标准未包括的防爆形式。可用于相应的危险环境。

(10)粉尘防爆型。采用限制外壳最高表面温度和采用“尘密”或“防尘”外壳来限制粉尘进入的方式,以防止可燃性粉尘点燃。可用于20区、21区或22区危险环境。

(二)防爆电气设备类别

(1)Ⅰ类:煤矿用电气设备。

(2)Ⅱ类:除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备。其中,Ⅱ类隔爆型“d”和本质安全型“i”电气设备又分为ⅡA、ⅡB、ⅡC类。

(3)Ⅲ类:可燃粉尘环境用电气设备。

气体、蒸气或分成分级与电气设备类别的关系
气体、蒸气或分成分级与电气设备类别的关系

(三)防爆电气设备温度组别

(四)防爆标志

(五)防爆电气设备选用原则

(1)电气设备的防爆形式应与爆炸危险区域相适应。

(2)电气设备的防爆性能应与爆炸危险环境物质的危险性相适应;当区域存在两种以上爆炸危险物质时,电气设备的防爆性能应满足危险程度较高的物质要求。

(3)应与环境条件相适应。

(4)应符合整体防爆的原则,安全可靠、经济合理、使用危险方便。

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