侯守強
(山西焦煤汾西同達工程設計有限責任公司,山西 介休 032000)
煤礦地面工業車間中有爆炸威脅的環境許多,如洗煤廠、發電廠的粉煤磨碎車間、瓦斯抽放泵站車間,都屬于甲、乙類車間。面對甲、乙類車間的防爆安全設計與管理就必須嚴格執行。
洗煤廠的粉煤磨碎車間中主要生產煤粉末,易產生漂浮的細小微粒煤粉,根據《建筑設計防火規范》火災危險性分類,煤粉屬于乙類。
汾西礦業某礦洗煤廠煤粉磨碎車間位于該礦地面工業廣場,廠房四周設置環形消防車道,其凈寬度和凈空高度為4.5m。廠房采用單層廠房,且未布置在地下半地下;洗煤廠廠房平面結構應布置成矩形,與主導風向垂直或夾角不小于45°;有貴重的供電、控制設備的配電及控制室和有人員值班的分析室、化驗室及辦公室等車間集中布置在廠房外墻,采用防爆墻分隔,設置獨立的安全出口;有爆炸危險的設備、器材、車間宜集中布置,且靠外墻,周圍卸壓部分應設置在無人員和車輛通行的空曠位置,其中廠房中的總控制室應獨立設置。在防火墻上設置門斗,門斗上設置兩個門錯開,安設甲級防火門。有爆炸危險的廠房與與非防爆廠房分開設置,若需貼鄰只能一面的防爆墻隔開。
某礦洗煤廠粉煤磨碎車間分A、B兩個車間,詳見圖1、2。廠房耐火等級采用二級,采用敞開式結構獨立設置,其承重結構采用鋼筋混凝土結構柱,圍護墻和頂蓋采用彩鋼板制作;廠房跨度:A段16.0m,B段13.0m;廠房長度:A段30.0m,B段24.0m;廠房平均高度:A 段8.0m,B段7.0m。
根據《建筑設計防火規范》和防隔爆要求:爆炸危險的甲、乙類廠房的泄壓面積宜按公式A=10CV2/3計算;若廠房的長徑比大于3時,宜將該建筑劃分為長徑比小于等于3的多個計算單元,再按公式A=10CV2/3計算泄壓面積,計算單元間公共面不得作為泄壓面積。查表3.6.3,該廠房的危險物質為煤粉C=0.055,計算該廠房的兩段的長徑比:
A段:30×(16+8) ×2/(4×16×8) =2.81<3 B段:24×(13+7) ×2/(4×13×7) =2.63<3
滿足長徑比的要求根據公式計算:
A段需要的泄壓面積:10CV2/3=10×0.055×(16×30×8)2/3=134.87m2
B段需要的泄壓面積:10CV2/3=10×0.055×(13×24×7)2/3=92.58m2
其中圖中的虛線部分,不得做為泄壓面積考慮。A段利用圍護墻和頂蓋設置的泄壓面積不小于134.87m2,B段設置的泄壓面積不小于92.58m2。用圍護墻和頂蓋上平均地設置泄壓窗。爆炸危險的煤粉磨碎車間泄壓設施宜采用屋頂泄壓,采用防冰雪集聚措施。
該洗煤廠磨碎廠房進深長、跨度大,設置可開啟的天窗和軸流通風器等,并設置設置事故通風機,實現機械通風;危險區域內事故狀態下通風,其空氣流量能使易燃物質很快稀釋到爆炸下限25%以下,換氣次數不應小于12次/h。煤粉屬于比空氣重的可燃固體粉塵,采用下部百葉窗等措施。如破碎車間高低跨組合的廠房,在剖面設計考慮泄壓、抗爆相互影響。
散發較空氣重、有粉塵爆炸危險的煤粉廠房屬于乙類廠房,門窗采用甲級防爆門,其門設置安全玻璃。有沉積可燃煤粉塵的車間內墻面應油漆,及時進行水洗,防止可燃粉塵的集聚。圍護墻和頂蓋采用單位質量≤60kg/m2的輕質屋面板和墻體卸壓,且門窗應向外開啟。多層設備廠房的樓板應盡量采用格柵樓板。地板采用細石混凝土、水磨石等不發火花樓地面,亦可用不產生靜電作用的絕緣材料作成整體面層。爆炸危險的煤粉磨碎車間不宜設置地溝,必須設置時,其蓋板應嚴密,地溝應采取防止可燃粉塵在地溝集聚的有效措施,且與相鄰廠房連通處應采用防火材料密封。
在爆炸危險區域連接區設置門斗,門斗的隔墻采用耐火極限不低于2h的防火隔墻,并設置了甲級防火門與樓梯間的門錯位設置。所有有爆炸危險的房間均采用甲級抗爆防護門,門框能最大程度地中和爆炸產生的沖擊波。
無論是煤礦地面洗煤廠、發電廠的粉煤磨碎車間和瓦斯抽放泵站車間,還是其他甲乙類工業廠房的防爆設計條件各異,情況復雜,但它們的性質相同,必須進行防火防爆設計。廠房采用更好的防爆設置和安全設計,以防患于未然,才能有效的控制火災及爆炸對人員的傷害。