摘 要: 本文根据爆炸发生的原理, 阐述了工业建筑设计中主要采用的防爆技术措施, 一方面以排除爆炸事故的根源为主, 另一方面要考虑减轻爆炸事故危害的方法。
关键词:爆炸 防爆设计 措施
工业建筑在生产储存过程中,存在许多可燃气体、可燃蒸汽、可燃粉尘一类物质, 在“跑、冒、滴、漏”现象下, 非常容易与空气混合在一起,逐渐形成浓度达到爆炸极限的混合物,遇到火源立刻就会引起爆炸,造成人身伤亡和财产损失。根据爆炸发生的原理,在建筑设计中采取一系列防爆措施可有效的防止爆炸事故的发生。
1 排除爆炸事故的根源
爆炸需要三个条件: 可燃物、助燃物( 如空气,并混合达到一定的浓度爆炸极限)和点火源,当三个条件同时满足时,就可能发生爆炸事故,所以设计中要围绕这三个方面来排除爆炸的形成。
1.1 排除形成爆炸的条件
采取自然通风措施,特别是利用穿堂风,可以排除形成爆炸的条件。厂房在工艺操作许可的条件下,最好是采用开敞建筑或半开敞建筑,这样生产过程中可燃物质很快稀释扩散,浓度很难达到爆炸极限,不容易形成爆炸混合物,有效地排除爆炸的发生。仓库可设通风用门和在勒脚处设置进风窗。在总平面布置时此类厂房和仓库的平面纵轴,应与全年主导风向垂直或不小于45°交角,以便利用穿堂风;在山区建厂,应布置在迎风山坡一面,并应位于自然通风良好的地方。
对物品互相接触能起化学变化引起爆炸的,要采取分类分车间生产和分仓库储存的措施。当生产规模和储存量小时,可设防爆墙分隔生产车间和储存仓库。
1.2 采取隔热降温措施,防止日光曝晒
生产或储存的化学物品,在受热升温作用时能起化学变化引起爆炸,采取隔热降温措施可以排除形成爆炸的条件。(1)可以通过屋面保温隔热降温,保温隔热能隔绝大部分的太阳光辐射和传导热量,减轻室内形成温室效应,从而极大的降低室内温度。具体方法有:在屋面上做保温层、在屋面板上喷高效的隔热反光涂料、设架空隔热层等。(2)采用通风式屋顶和强制降温措施等。
防止日光曝晒可设置遮阳板、百叶窗等设施,排除阳光直射使易燃化学物质受热升温自然引起爆炸。外墙门窗可选用磨砂玻璃,经过磨砂加工的平板玻璃能起扩散阳光的作用,以避免阳光聚焦。
1.3 排除火源引起爆炸的措施
(1)设计采取隔离明火措施
总平面布置中有爆炸危险的厂房和仓库要远离有明火的厂房、露天生产设备、煤气发生炉、锅炉、烟囱、火炬、变电所、食堂厨房等设施。当受条件限制时,有爆炸危险的建筑与周围建筑物、构筑物应保持一定的防火间距, 并符合有关设计技术规范的规定。在有爆炸危险的厂房和仓库内需要设置电动机、照明灯具、开关等电气设备时,应按照爆炸危险场所类别和等级, 分别选用防爆型、防爆充气型、防爆充油型、安全火花型等电气设备,以排除产生电火花引起爆炸事故。
(2)采取设置导除静电和避雷措施
对建筑物中容易产生静电的部位设置导除静电接地装置,接地装置要连接形成环形接地网,以避免单根接地装置断路失效。危险性建筑物,必须根据建筑物的防雷等级按《建筑物防雷设计规范》的规定, 采取防雷措施。
(3)采用不发火地面的措施
不发火地面可以排除与地面发生摩擦、撞击产生火花而引起的爆炸。不发火地面按材料的性质可分为金属地面和非金属地面。不发火金属地面一般常用铜板、铝板、铅板等有色金属材料,根据使用要求采取局部铺设在水泥砂浆地面上,以节约材料降低造价。不发火非金属地面可分为有机材料地面和无机材料地面。
不发火有机材料地面一般是在钢筋混凝土楼板或混凝土垫层上铺设不发火有机材料面层,面层材料常用沥青、木材、塑料、橡胶等,此类材料大部分具有绝缘性能,必须设置导出静电接地装置。不发火无机材料地面一般采用不发火水泥石砂、细石混凝土、水磨石等。
2 减轻爆炸事故的危害
2.1 合理布置总平面
要考虑有爆炸危险的建筑物,万一发生爆炸事故时, 不会危害相邻建筑物。首先, 有爆炸危险的厂区要避开居民点、学校、工业区、旅游区重点建筑物、铁路和公路运输线、高压输电线等; 其次, 对有爆炸危险的建筑物在总平面设计时应集中分区布置。有爆炸危险的建筑物尽可能布置在厂区边缘。靠山建设工厂的要充分利用地形和自然屏障,利用小山包等做自然屏障,可以节省修建防爆围堤,减轻爆炸事故的危害。厂区内建筑物、构筑物、露天生产设备互相之间, 以及生厂区、仓库区、行政区等要保持足够的防火间距,防火间距均应满足国家现行的有关设计规范、标准的要求。
2.2 建筑形式和结构选型
有爆炸危险的厂房和仓库尽量采用单层建筑。其优点是万一发生爆炸时倒塌破坏的影响范围小,同时便于设置较多的安全出口,有利于安全疏散和进行灭火抢救;另外屋顶可采用泄压轻质易碎屋盖,加大泄压面积,有利于尽快释放爆炸时产生大量气体和热量,以降低室内爆炸压力。
厂房的形式尽量采用开敞或半开敞式建筑。这样的厂房形式自然通风良好,生产过程中可燃物质很快稀释扩散,浓度很难达到爆炸极限,不容易形成爆炸混合物,有效地排除爆炸的发生。至于爆炸不可避免地发生时,开敞或半开敞式建筑泄压面积大,很快释放大量气体和热量,使厂房破坏损失大大减轻。
2.3 设置泄压措施
泄压措施是在有爆炸危险的厂房和仓库设置泄压轻质屋盖、轻质外墙、泄压窗等耐爆炸压力最薄弱的建筑构配件,当发生爆炸时它们最先遭到破坏或开启,向外释放大量的气体和热量,使室内爆炸产生的压力迅速下降,从而达到主要承重结构不破坏,整座厂房不倒塌的目的。泄压面积可根据爆炸性危险物质的类别和厂房的容积确定。
作为泄压构件在材料上要求容重轻和易破碎成碎块的特点。在《建筑设计防火规范》GB 50016-2006 中规定作为泄压设施的轻质屋面板和轻质墙体的单位质量不宜超过60kg/m2。在泄压措施中宜优先采用轻质屋盖,泄压轻质屋盖可采用石棉水泥波形瓦;泄压窗可采用木材制作, 配置3 m m 厚平板玻璃。
2.4 设置防爆措施
对防爆性质不同的生产工序、生产装置和储存性质不同物品的仓库等,要设防爆墙及防爆门窗分隔布置,万一发生爆炸事故,可以缩小爆炸范围减轻爆炸的危害。防爆墙必须具有抵御爆炸冲击波的作用,同时具有一定的耐火性能。防爆墙的厚度由结构计算决定。按照材料可分为防爆砖墙、防爆钢筋混凝土墙、防爆钢板墙等。防爆墙上不得设置通风孔,不宜开门窗洞口,必须开设时,应加装防爆门窗。
3 结语
近年来随着我国工业生产的快速发展,火灾、爆炸等重、特大事故时有发生。为了贯彻“安全第一、预防为主”的方针, 除了在安全生产过程中加强管理外,我们从设计阶段起就要重视防爆设计, 应根据生产过程中使用、产生的物质和产品的特点、闪点、爆炸极限,按照生产和储存物品的火灾危险性分类设防。
参考文献
[1] 曾清樵.建筑防爆设计.北京:中国建筑工业出版社,1981.
[2] 建筑设计资料集(第二版).北京:中国建筑工业出版社,1998.
[3] GB 50016-2006,建筑设计防火规范.
