氧气站工程设计执行规范之解读

周 亮，邓 峥，孙晓成，苏苗印

（杭州杭氧化医工程有限公司，浙江杭州 310014）

引言

随着中国经济的快速发展，工业气体作为石化、化工、冶金、医疗和食品等行业不可或缺的原料，在国民经济中有着重要的地位和作用，被喻为现代工业的“血液”。高品质、稳定可靠的气体供应是钢铁冶金、石油化工、煤化工等行业正常生产的前提保证。根据空气的组成和特性，低温精馏法是进行工业气体分离的首选，即除去空气中的机械杂质、水蒸气、二氧化碳、氧化亚氮、乙炔及其它碳氢化合物，将纯净的空气经过压缩、热交换、膨胀制冷等流程降温至液态，再根据空气中氧氮等组分沸点不同的特点，用精馏的方法将空气分离出液氧、液氮、液氩等，再经换热器复热，通过管道向外输送氧气、氮气等产品。

近年来，随着工业气体用户生产规模的扩大，使氧气、氮气、氩气等工业气体的分离装置规模由中等型向大型、超大型发展，形成空分岛群，特别是当氧气站中液氧贮槽内的氧总量达到200 t时，其储存单元即构成了危险化学品重大危险源，对氧气站的工程设计和安全管理提出了更高的要求。氧气站工程设计应严格执行国家的法律、法规和标准、规范，但目前专业的法规、标准存在覆盖广度不到位，部分重复、相互矛盾等诸多问题，致使众多设计人员在设计氧气站时较为迷茫，亟需统一认知，多角度、深层次地解读规范。

1 氧气站工程设计应执行的规范

长期以来，设计人员在进行工业氧气及相关气体生产的工程设计时，遵守的国标规范有：《氧气站设计规范》（GB 50030）、《深度冷冻生产氧气及相关气体安全技术规程》（GB 16912）。二本规范适用于为国内各行各业配套供气的氧气站工程设计。

2013 年6 月20 日，原国家安全监管总局、住房城乡建设部颁发的“关于进一步加强危险化学品建设项目安全设计管理通知”（安监总管三〔2013〕76号）中明确：严格建设项目设计单位资质要求、落实建设项目安全管理职责、强化安全设计过程管理、安全设计实施要点。对涉及“两重点一重大”的建设项目，应满足8 类设计规范中最严格的安全条款为准，特别是《石油化工企业设计防火标准》（GB50160）。

随着人们对安全生产意识的不断提高，氧气站内生产单元或储存单元的氧存在量超过临界值构成危险化学品重大危险源时，设计人员更倾向于执行《石油化工企业设计防火标准》（GB50160，以下简称《石化防火标准》）规定的防火间距进行总平面布置。但是，《石化防火标准》的适用范围为石油化工企业，系以石油、天然气及其产品为原料，生产、储运各种石油化工产品的炼油厂、石油化工厂、石油化纤厂或其联合组成的工厂。采用深冷技术进行空气分离制取氧氮氩气体的空分装置系为不直接参加石油化工生产过程，属于在石油化工生产过程中仅对生产起辅助作用的公用和辅助生产设施。《石化防火标准》也仅对氧气站中的空气分离装置有明确的规定，根据《石化防火标准》1.0.3 条文解释，已有明确规定的均应按石化防火标准执行，未作规定的应执行国家现行的相关标准规范。因此，笔者认为应审慎执行《石化防火标准》，根据建设项目危险特点，合理选择氧气站工程设计所执行之规范。

2 为不同行业配套的氧气站设计规范选择建议

在我国，冶金和化工行业的工业气体需求量占据整个空分行业产能的60%左右，为不同生产性质企业配套的氧气站，其在工程设计中所采用的规范应有不同，如何执行设计规范，提出如下建议：

（1）氧气站作为钢铁冶金企业配套的辅助生产设施或作为一个为钢铁冶金企业提供工业气体的独立气体公司时：

（a）当氧气站中的生产单元或储存单元未构成重大危险源时，工程设计各专业按《建筑设计防火规范》（GB 50016，以下简称《建规》）《钢铁冶金企业设计防火标准》（GB 50414，以下简称《钢铁冶金防火标准》）、《氧气站设计规范》《深度冷冻生产氧气及相关气体安全技术规程》进行设计；

（b）当氧气站中的生产单元或储存单元构成重大危险源时，对站内火灾危险性分类为乙类的设备设施、建构筑物与站外企业或设施的防火间距按《石化防火标准》要求执行；站内的装置、设备、建筑物平面布置的防火间距按《石化防火标准》表5.2.1、《钢铁冶金防火标准》《建规》及《氧气站设计规范》《深度冷冻生产氧气及相关气体安全技术规程》等行业规范要求执行。

(2)氧气站作为一个为石油化工企业配套的公用和辅助生产设施时，其与石化企业内的其它工艺装置、设施之间的防火间距按《石化防火标准》表4.2.12 的要求执行；氧气站内的装置、设施、建筑物平面布置的防火间距按《石化防火标准》表5.2.1、《建规》及《氧气站设计规范》《深度冷冻生产氧气及相关气体安全技术规程》等行业规范要求执行。

(3)氧气站作为一个为石油化工企业或煤化工企业提供工业气体的独立气体公司时，氧气站与化工企业的装置、设施防火间距按《石化防火标准》表4.1.10 的要求执行；氧气站内的装置、设备、建筑物平面布置的防火间距按《石化防火标准》表4.2.12、《氧气站设计规范》《深度冷冻生产氧气及相关气体安全技术规程》等规范要求执行。

(4)当氧气站作为石油化工园区的公用设施服务于石油化工企业时，氧气站与石油化工企业装置或设施的防火间距按《石化防火标准》表4.1.11的要求执行；氧气站内的装置、设备、建筑物平面布置的防火间距按《石化防火标准》表5.2.1、《建规》及《氧气站设计规范》《深度冷冻生产氧气及相关气体安全技术规程》等行业规范要求执行。

(5)当氧气站服务于非化工园区时，其与园区企业装置、设施的防火间距按《建规》《钢铁冶金防火标准》的要求执行；站内的装置、设备、建筑物平面布置的防火间距按《石化防火标准》表5.2.1、《建规》及《氧气站设计规范》《深度冷冻生产氧气及相关气体安全技术规程》等行业规范要求执行。

3 氧气站工程设计选用《建规》或《石化防火标准》之细节与解读

(1)对于氧气站中设置有制氧站房等以建筑物为主的工程设计项目，宜根据《建规》第3章节-厂房与仓库、第4章节中有关液体、气体储罐（区）的相关条文考虑氧气站的建筑、设备设施之间的防火间距。对于空分装置不设制氧站房，配套的压缩机仅设隔音罩或露天布置，那么在进行氧气站总平面布置时宜选《石化防火标准》。在一个企业或项目中，防火间距尽量执行同一个规范，不宜这个区块执行《石化防火标准》而另一个区块执行《建规》。

(2)氧气站工程建设项目是否认定为具有爆炸危险性的建设项目，应由设计、评价单位共同予以分析确定，不应盲目。对于具有爆炸危险性的建设项目，要严格执行安监总管三[2013]76 号文的有关规定，其总平面布置至少满足《石化防火标准》中要求的防火间距。当《石化防火标准》中没有明确要求时，可按《建规》的相关要求执行，或采用定量风险分析法计算确定装置或设施之间的安全距离。对于发生火灾时可能造成人身重大伤亡的装置或设施，按《石化防火标准》中全厂性重要设施计算间距。执行《石化防火标准》确有困难时，可适当放宽要求，进行分析计算并取得主管部门的认可。

(3)《石化防火标准》系与石油化工企业相关的单位为主导起草的标准，侧重于设备装置与各类液体罐组等，与氧气站有关的描述仅为“助燃气体（氧气）、空分站”；对氧气站内厂房、建筑物等宜按《建规》及《氧气站设计规范》《深度冷冻生产氧气及相关气体安全技术规程》等行业规范要求考虑防火间距。

(4)选择《建规》或《石化防火标准》首先应以制氧站的安全预评价为依据；其次应服从于氧气站为之供气或服务企业执行的行业规范为主，外部边界按总体企业要求，防火间距就高不就低；内部按专业规范，如《氧气站设计规范》《深度冷冻生产氧气及相关气体安全技术规程》等；

(5)氧气站配套控制室是否抗爆设计问题。由于氧气站不涉及甲乙类爆炸危险介质，当氧气站为石油化工、煤化工企业配套供气时，其控制室的建筑、结构应根据周边爆炸危险装置的爆炸强度分析数据，依照《石油化工控制室抗爆设计规范》GB50779 的规定开展设计；当氧气站为非化工企业配套供气时，其控制室不做抗爆设计的要求。

(6)氧气站配套的消防系统问题。对于为之供气或服务企业不属于石化企业的氧气站（空分装置），消防水量可根据《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974-2014)表3.4.8 确定。消防水量根据规模，从15～60 L/s 设计。氧气站如按《石化防火标准》执行，消防用水量规模，从90～120 L/s 设计，按《石化防火标准》要求执行。

氧气站工程项目的设备平面布置决定了该项目的建设能否达到安全要求。工艺装置、设施的布置需满足工艺流程、安全生产、环境保护、工厂总体布置，同时要满足施工安装、运行操作、检维修、消防及合理用地、减少能耗的要求，并与相邻装置和全厂总平面布置协调。最要遵守的是《建筑设计防火规范》GB50016、《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058 和《石油化工企业设计防火标准》GB50160。而《石化防火标准》无疑是最重要的一环。我们很多工程项目，往往是满足了各种要求，最后却因为消防审查、安全审查不过关而前功尽弃，需要投入大量人力物力财力进行整改与补救。

4 氧气站内部布置防火间距补充说明

近年来，装置的燃烧爆炸等安全生产事故屡屡出现，在进行事故分析时，往往需要对事故装置的“引火源”和“释放源”进行界定。在氧气站内部各设施中，对存在的“引火源”和“释放源”解读如下：

4.1 引火源

引火源主要有明火、赤热表面、电气火花、静电火花、冲击和摩擦、化学反应及发热自燃等。氧气站内各设施主要考虑以下设备或建筑物：控制室、机柜间、变配电所、化验室、办公室等建筑物。无明火设备或爆炸性气体环境。

4.2 释放源

根据现行国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058中对于释放源的规定，氧气站工程实际情况，站内各工艺装置设施的“释放源”有：原料空压机（或空压机、增压机及汽轮机）、氧气氮气压缩机房；增压透平膨胀机房；气体球罐、液体贮槽；配电系统配套油变压器下的油池、备品备件库房中压缩机备用润滑油等。

控制防火间距就是要控制释放源和引火源的间距。引火源位置确定的话，就是要根据释放源的性质，控制释放源的释放距离。在进行氧气站内各装置设施的平面布置时，主要原则和依据：

（1）与现行国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058的下列规定相协调：①释放源的位置或地点；②爆炸危险场所范围为15 m。

（2）与《石化防火标准》和《建规》中的“火灾危险性分类”相协调。

《石化防火标准》中明确了空分装置的火灾危险性分类为乙类；《建规》中亦明确了助燃气体的生产及储存的火灾危险性分类为乙类，也就是明确了氧气（含液氧）的生产及储存为乙类。

空分装置作为乙类气体生产设备，虽不是释放源，但易受外界影响而形成释放源，因此，其与明火或有电火花的地点的最小防火间距为9 m。

5 结束语

作为设计人员，氧气站工程设计中对标准或规范的应用，要在深刻理解和掌握国家法规内涵的基础上，持续深入现场调研，熟悉目前空分设备的发展趋势和应用情况，了解空分及配套企业的生产性质及管理水平。规范编制人员，不但要在标准规范中推广采用新设备、新技术，而且要搜集、汇总新设备、新技术的实际效果，以国家法律法规为基石，以事实为依据，才能使标准规范更具可操作性和实用性。