中心控制室的抗爆设计探讨

胡兰青

(上海电气集团国控环球工程有限公司，山西 太原 030006)

引 言

中心控制室的控制系统是石化企业在生产过程中最重要的领域，科学技术的加强使新一代的控制技术得以飞速发展，石化企业在中心控制室的设计中，也广泛应用这些先进技术，并收到良好的安全防爆效果。现代化的石油生产项目中，控制环节只设置一个相关的中心控制室，在控制室的核心位置，有很多涉及相关生产环节的设备，并且有许多需要特别保护的精密仪器，因此，在中心控制室配备了专门负责设备与仪器安全的系统安全员。随着生产任务的加强，安全隐患也随之增加，因此，生产人员应该将安全生产放在一切工作的首位。安全意识的提升，对中心控制室的要求也越来越高，抗爆设计也越来越重要。爆炸作为一种荷载伤害，具有动态性，伤害性极强，持续时间虽不长但威力巨大，可在短时间内造成巨大的生命以及财产损失，因此，中心控制室的抗爆设计是生产环节中最重要的部分。

1 石油化工企业中心控制室抗爆安全设计的重要性

石化生产一直是诸多生产行业中危险性极高的生产行业，因为在化工生产中会挥发出有毒、有害气体，并且有些气体存在爆炸危险，一旦发生爆炸，后果不堪设想。随着全球经济化发展，国家以及各行各业对化工产品的需求日益增大，石油化工产业也不断拓展，生产工艺也随科技不断深化，事故发生的概率随工艺的复杂化逐年递增。中央控制室是石化厂生产和指挥总部，工厂或整个生产群组的运行监控和操作基本上是在中央控制室计算机上进行的，并且操作员会定期访问现场进行检查。机房形成一个独立的工作空间，是一个独立的生产系统，中央控制室的操作人员和管理人员相对集中。中央控制室的设计尤为重要，因为在设施的特定设备发生爆炸的情况下，中央控制室通常可以命令安全停止该设备，并可以直接将安全系数提升到最高级别。

2 石油化工中心控制室抗爆设计范围

目前中控室的抗爆性设计规定还有许多空白。比如，若从距离上量化，装置的爆炸力与装置的规模大小、物料特性、操作条件等诸多因素有关，需要安全专业进行抗爆强度计算。距离相同时，不同装置产生的爆炸力不同，但目前这方面缺乏充分依据。在石化中心控制室的设计中，每一个石化企业都有自己的设计规范，这些规范之间有相同地方，但也有差异性存在。例如，某石化企业的中心控制室抗爆设计规定范围如下：

1) 坚决执行国内石化行业建设项目的普遍标准；

2) 对于国外引进项目，执行设计文件中对中心控制室的设计要求；

3) 建设方对项目提出的抗爆设计要求；

4) 相关政府部门以及消防安全部门对项目提出的安全抗爆设计要求。

3 石油化工抗爆控制室的工程设计

3.1 建筑结构以及建筑形式设计要求

爆炸时产生的荷载是中心控制室强度以及结构设计的关键，一般爆炸力会直接损坏控制室墙体，造成坍塌。因此，在设计中，应考虑整体抗爆强度，以及控制室钢筋混凝体承受的爆炸荷载，并出于防坍塌考虑，设计成矩形箱体结构，这样即使发生爆炸，也不会出现垮塌局面[1]。

3.2 中心控制室建筑配件抗爆要求

3.2.1 中心控制室外门设计

外门一般是控制室最薄弱环节，因此，在设计中要重点考虑，不仅要考虑外门的单模数量，还需要考虑外门的尺寸，这些重要环节都需要进行严格的控制。外门的朝向应远离爆炸方位，布置在控制室侧面或者背面，强度与刚度要与防护墙相一致，这样可以抵制一定程度的爆炸冲击。为保证在爆炸时相关人员的进出需求，外门设计中也要将门的用途进行分门别类，例如，设备门、紧急通道等，这样的区别可以使危险发生时，人员能够从相关通道进入，争取时间。以设备门的设计为例，设备门是专门安装的通道，可轻松安装和维护计算机、仪表板、空调设备等以进出中心控制室。其尺寸应根据设备的具体尺寸而定，但通常开口应大于1.8 m×2.5 m，并以双门形式维护。无需在专用设备的门上安装门轴，不用时可以完全关闭。如果该门同时还用作检修门，则必须关闭其中一个门，以确保另一扇门具有所有检修门的性能。检修门通常是操作员可以通过其进入和离开的通道。门斗放置在通道门的内部，以确保门斗的所有内门都能承受正负高压的影响。为了确保建筑物的正压环境，还必须在与门斗相通的所有门上安装自动闭门器。

3.2.2 中心控制室外窗设计

因为爆炸会产生热浪、有毒气体等，对通过爆炸后留下的洞口进入建筑物，因此，在中心控制室抗爆墙设置窗户。特别是中心控制室的精密设备室以及相关人员工作休息室，这些人员集中场所都是中心控制室的“心脏”，处于绝对的安全考虑，不应设置窗户。在实际设计中为了进行散热考虑，可以设置双侧玻璃窗，保证安全。必须使用钢夹将玻璃固定到窗台上，以便将爆炸产生的压力从玻璃板传递到周围的结构上。不能使用塑料或铝质窗框，因为它们的强度不能承受爆炸的超压，塑料窗框在发生火灾时会产生强烈的刺激性气味和有毒气体，从而影响消防和救援行动。

4 石油化工抗爆控制室通风空调系统设计

4.1 室内环境设计

大型石化企业的运营是长期的，需要高度可靠的配置，并且设备所处的环境(即工作环境)也非常重要。不论是炼油厂生产单位还是辅助设备HVAC，都需要根据设定的运行时间和运行周期进行调整，很明显，DSC中央控制室需要更苛刻的工作环境。同时，气体必须确保整个系统的完整性和组合物的使用寿命。根据季节，应对室内和室外温度之间的差异进行调整，并且相对的光照和干燥湿度也是要考虑的因素[2]。

4.2 空调系统冷热源设计

在石化企业中，中央控制室需要更稳定的工作环境，干扰因素更少，因此控制室可以长期有效运行。因此，在控制室中，一般采用冷风冷热源作为空调的设置，而制冷恒温恒湿空调主要用于达到冷热源的制冷效果。空气冷却为控制室提供了更好的环境，因为空调可以实现恒定的温度效果。

这种方法在备选设计中经常用到，效果明显。它主要是中心控制室利用恒温调节空调的温湿度，还用多级电制热，同时作为控制温湿度精度的方法。这样在这些寒冷的地方依然可以达到原来的效果，从而使DCS抗爆中心控制室通风空调系统设计技术得到很好的发挥。

4.3 新风系统设计

中心控制室作为全场的“心脏”，需要全天候24 h都有专人进行安全岗位坚守，这就需要有新鲜空气进行流转，这就需要在抗爆控制室中设计相关的新风系统。在控制室中，空气循环是重点，因此，需要在控制室设置新风系统来维持控制室的正常运行。在控制室气压正常值的前提下设置离心风机推进空气流动，排风量的设置则需要根据控制室的实际需要进行计算[3]。

5 结语

综上所述，从防爆的角度来看，建筑物的形状应为矩形，且防爆墙等不能代替结构设计的爆炸载荷。保持中央控制室周围的区域尽可能开阔，以避免会形成爆炸区域的漂浮蒸气云。对于危险区域外的普通建筑玻璃，可以考虑添加薄膜或特殊的防爆玻璃，以避免玻璃碎片的风险。中央控制室应尽量减少开口的数量和面积，通常应将窗户(例如通风孔，排气孔，新鲜空气入口等)安装在设备对面的区域中，并且不得有孔。需要设置的项目不应彼此直接面对，配备有人值班工作或重要设备的房间。