某甲类厂房电气设计

李培智，李尚飞，吴祥军

（机械工业第一设计研究院，合肥 230601）

某甲类厂房电气设计

李培智，李尚飞，吴祥军

（机械工业第一设计研究院，合肥 230601）

根据爆炸危险环境电气设计的相关规范，结合工程设计实践，介绍爆炸及火灾危险环境厂房的电气设计，包括照明、配电、火灾报警、消防设备联动等。

爆炸及火灾危险环境；电气设计；消防联动控制

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.019

1 引言

笔者承接了1个数码材料热转印碳带生产车间的设计任务，布置见图1。

图1 生产车间布置图

该项目总占地面积约15000m2，建筑面积约27 000m2。车间左侧为油墨制造区域，右侧部分为热转印碳带生产及储存区域，中间有10m通道作为分割。

生产过程中，存在的易燃易爆材料种类繁多，生产、储存、运输等环节复杂多变，释放源种类繁多，爆炸危险因素难以分析判定。所以，对防爆电气设备的选型、安装和使用维护也复杂多变。本文依据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》，结合本工程设计实况，对上述问题进行分析，希望能引起同行们的讨论，把问题引向深入，起到抛砖引玉的作用。

2 项目概况

本项目数码材料公司年产15伊108m2热转印碳带（TTR）生产线项目，为中韩合资，车间工艺为韩方设计，主要工艺流程如图2。

其核心内容如下：

1）制墨工段：将原料如：甲苯、丁酮、异丙醇由储罐通过密闭管道按一定比例混合后打入化料釜中，各种辅料经过研磨机后与由化料釜来的物料一同研磨，即成油墨。

图2 热转印碳带生产工艺流程

2）涂布工段：将油墨通过密闭管道输送到车间生产线的涂布机油墨储槽中，BOPET聚酯薄膜被输入到涂布机，在一定的压力和温度状况下在薄膜上均匀涂上1层油墨，然后由传送装置送入烘干系统进行烘干，产出各种热转印碳带，由卷纸机包卷。烘干系统中产生的含油墨溶剂成分的废气被送入SRS溶剂回收系统。涂布机工艺流程见图3。

图3 涂布机工艺流程图

3）溶剂回收工段：油墨中的油墨溶剂（甲苯、丁酮、异丙醇）在涂布烘干工段汽化，会产生烘干系统废气。故设置1套溶剂回收系统，采用吸附、解吸、蒸馏的回收工艺。回收产生的甲苯、丁酮、异丙醇回用于油墨生产，分离出的有机废水则排入废水处理设施进行后续处理。

4）分切工段：将包卷后的碳带送入分切机按不同规格分切，经修整检验后包装入库。

从工艺流程中可以了解到，生产过程中用到的化学危险品见表1。

表1 生产过程中用到的化学危险品

这些原材料都具有爆炸、火灾危险，在其生产、加工和储运过程中不可避免地会出现爆炸性混合物或火灾危险物质。而电气设备和线路在运行过程中因过载、短路漏电、电火花或电弧等产生的火源也常常是引起爆炸事故的原因，因此，本工程与普通场所的电气设计相比，在电气安全方面有较高的要求。

车间工艺设备及配电是由韩方自行设计，但设计方案是按照韩国规范来执行，与我国的国家标准要求有一定的不同，故二次深化设计时，需根据我国国家设计规范要求，做相应的调整及变动。

3 电气设计

由于生产所使用原料的危险性，将车间划分为左右两部分，按火灾危险性分类，左侧部分（油墨制造、存储车间）为甲类，右侧生产车间考虑实际使用时所占建筑面积比例小于5%，且涂布工艺（国内规范空白）与印刷厂的印刷车间类似，在与当地消防部门联合论证后，定性为丙类。火灾危险性特征见表2。

相应的电气按《爆炸危险环境电力装置设计规范》设计。根据原料挥发后爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间，分为：

0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境；

表2 火灾危险性特征

1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境；

2区：在正常运行时不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间存在的爆炸性气体混合物的环境。

因国内尚未有过如此大规模的油墨热转印碳带车间，国家标准、规范仍属空白。根据工艺的生产流程来看，与印刷行业及其相似，故参考印刷行业设计标准，结合本工程实际情况，不仅满足国家及地方标准的规定，还从用户的角度出发，尽可能地考虑到用户在安装、使用、维护过程中出现的问题。主要考虑的设计方面有：

油墨制造车间（甲类）

1）在油墨制造区上侧附房内设置电气控制室，将配电箱及控制箱集中设置在控制室内，火灾危险等级较低，既便于管理，也增加了安全性。箱体外壳采用优质钢板焊接成型，表面高压静电喷塑，配不锈钢外露紧固件。制作成面板上直接操作。

2）线路敷设符合国家标准规范，采用明敷时，穿金属导管或封闭式金属线槽保护，刷防火涂料等防火保护措施；暗敷时，穿金属导管或难燃型刚性塑料导管保护，敷设在不燃烧结构内，且保护层厚度不小于30mm。线缆部分大多采用阻燃或耐火型，低压电缆和绝缘导线，其额定电压必须高于线路的工作电压，且不得低于500V。电缆线路严禁有中间接头，电缆线路穿过不同危险区域或界壁时，必须采取隔离密封措施。防爆电气设备与线缆接线盒的进线口，也必须被弹性密封圈挤紧或被密封填料封固。

3）照明灯具

车间内选用隔爆型防爆灯，安装在金属制作的支架上，且设置防爆应急照明灯及隔爆型防爆标志灯，自带蓄电池，并可在确认火灾时强制点亮。照明箱内照明回路采用双极开关可同时切断相线及中性线。

4）消防报警

（1）火灾自动报警

油墨制造厂房选用防爆型红外对射火灾探测器，下部及附房部分采用感烟火灾探测器，各类探测器的保护面积及保护半径符合国家规范的规定。每个防火分区的出口附近设手动报警按钮，从本防火分区内的任何位置到最近的一个手动报警按钮的步行距离不大于30m。

（2）消防泵房联动控制

每只消火栓附近设有带独立地址的手动报警开关，当任一开关被敲击后，向消防控制室报警。在消防水箱消火栓系统出水管上流量开关流量大于1L/s时启动消火栓主泵；消防水泵出水干管上设置的压力开关压力低于0.83MPa时，喷淋主泵启动；消防控制室也可控制启停，并显示状态。

（3）消防风机设置

暖通专业设置消防排烟风机及送风机（箱式、屋顶式），装有防爆组合开关，采用消防电源供电，并且能与火灾报警探测器连锁启动。

本工程采用排烟/排风双速风机，平时作为车间排风使用，保证生产废气能及时排出车间；发生火灾时，切换至排烟状态，且根据当地消防部门要求，各回路风机均可由消防控制室直接手动控制。

（4）气体泄露报警

在易发生泄漏或管道连接等处设置固定式可燃气体探测器，用于各种有毒有害气体,易燃易爆气体挥发或泄漏后的精确检测并及时报警，启动事故风机，同时切断管道内正在输送的材料及其他非消防用电源遥

（5）应急广播设置

应急广播同时设置联动启动控制和手动火灾报警按钮启动方式，平时作为生产广播尧背景音乐使用，发生火灾时，系统将切换到消防应急广播状态遥

5）电源设置

（1）将车间变配电室脱离本厂房，设置于距离厂房约30m的北侧新建附房内，采用阻燃电缆沿地沟的方式送入车间。消防控制室在确认火灾后，能及时切断非消防电源，并接通报警装置及火灾应急照明灯和疏散指示灯。

（2）厂房的下列用电设备由消防电源供电：防排烟设备、消防泵站、火灾自动报警及联动控制设备、自动灭火设备、火灾疏散标志等，上述设备由消防电源系统供电，电压为AC380/220V。

（3）电动防火阀、电动排烟阀等设备由消防联动控制系统专用电源供电，电压为DC24V。

（4）消防电源的设置，消防电源采用双回路供电，一路来自厂区的低压变配电室，一路由甲方自行引自开发区另一回路，互为备用。

4 结语

有火灾危险性的防爆厂房的电气设计，要严格遵守设计规范的要求，同时，也需符合当地消防部门的规定，考虑企业自身的生产工艺特点，做好防爆电气的设计、安装、施工、验收等，才能做到安全、经济、有效。

【1】GB 50058—2014爆炸危险环境电力装置设计规范[S].

【2】GB 50016—2014建筑设计防火规范[S].

【3】GB 50116—2013火灾自动报警系统设计规范[S].

【4】中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册（第3版）[K].北京：中国电力出版社，2005.

【5】唐海洋.爆炸性环境用防爆电气设备选型及电气设计电气防爆[J]. 2007（1）：36-40.

Electrical Design of A Grade Industrial Plant

LI Pei-zhi，LI Shang-fei，WUXiang-jun
（FirstDesign&ResearchInstitute，MI China，Hefei 230601,China）

Accordingtotherelevantcodeforelectricaldesignofexplosionhazardenvironment,combinedwiththepracticeofengineering design,electrical design mainly introduces the explosion and fire dangerous environment plant，include:lighting,power distribution,fire alarmandfirelinkageequipmentetc.

explosionandfirehazardousenvironment;electricaldesign曰fire fightingcontrolsystem

TM921.02

A

1007-9467（2016）06-0081-03

2016-03-03

李培智（1983～），男，安徽祁门人，工程师，从事工程电气设计与研究，（电子信箱）6902462@qq.com。