化工建筑防火防爆设计常见问题浅析

马小满

摘要：化工制造业在我国国民经济中占有举足轻重的地位，化工业建筑由于其生产工艺的特点在爆炸、火灾等方面存在着巨大的风险隐患，因此化工建筑消防设计具有难度大、变化多的特点。目前广大设计人员存在着对相关规范应用出现偏差。对防火分区划分错误、安全疏散不合理、泄爆设计疏漏等问题，进行原因分析及对错误规避的建议。本文对设计人员合理的开展消防设计具有较高的工程参考价值。

关键词：化工建筑；防火；防爆；设计

引言

近年来随着我国化工制造业的蓬勃发展，化工类厂房建设量迅速增加。这些化工企业中既有进行基础化学工业生产的石油天然气化工、煤化工、生物化工、无机化工等企业，也有对基础化学工业生产的初级或次级产品进行深加工而制成有高附加值产品的精细化工生产企业。由于这些化工产品种类繁多、生产方式各不相同，对厂房及附属设施的使用要求也各有不同。这些建筑均具有发生火灾及爆炸的可能，并且风险远高于其他制造业厂房。因此，化工建筑消防设计是设计师面临的重要课题。化工建筑消防设计具有难度大、变化多的特点，在对其消防设计的审查过程中出现了选用规范错误、防火分区划分错误、安全疏散不合理、泄爆设计疏漏等问题，现在此归纳总结并与大家一同探讨。

一、建筑防爆设计准则

（一）建筑平面设计

存在爆炸隐患的建筑平面设计中理应先要符合制造工艺过程的要求，然后尽量将设计简易化，通常体现为单层、跨度小，屋顶尽量采用轻质泄压屋顶。生产设施的摆置尽量选在门、窗口流动风向的下风面，这样一来有助于工作人员在上风作业，从而起到保持其身体良好的作用，如果发生爆炸还有利于其快速撤离现场。单层、跨度较大的建筑平面设计中，跨度最大不应超出18m。

（二）建筑构造设计

为杜绝防爆建筑坍塌导致的人力、财力、物力损失，框架构造是一种十分有效的手段。鉴于此，使用易于泄压的门、窗，轻质墙体，把建筑周围的保护构造尽可能都视为泄压面积，那么一旦建筑内部普遍性的气体融合物爆炸时，形成的威胁较低，大大降低全部建筑连带受损的几率，继续投入工作生产较快。打造框架构造，仅需要确保内部建造得稳定、可靠、安全，便可以形成优质的防爆系统，性能远远超过砖混构造[1]。

二、执行规范选择错误

由于化工企业工艺流程复杂，专业性强，对于厂房及为其附属建筑的功能提出了繁多的差异化要求。在这些建筑的设计过程中，因工艺的专业性强所导致的工艺及生产流程、规模概念不清，从而使选择执行规范错误的情况时有发生。

（一）化工专业规范的选用问题

若正确选用化工专业规范，首先要对化工企业设计经常执行的两本规范进行了解。《石油化工企业设计防火标准（2018年版）》（GB50160-2008）这是一本针对化工生产的特殊性制定的规范，它更适用于生产规模较大的基础化学工业生产，包括以石油、天然气及其产品为原料进行生产的炼油厂、石化厂、石油化纤厂等企业。而近年来，社会对于精细化学品、专用化学品的需求不断增加，产量较小、生产高附加值产品的精细化学企业越来越多。因为这类企业的生产规模小，原料及产品的存储量也无法与基础化学生产的石化企业相比，所以这些企业执行《石油化工企业设计防火标准》会导致土地等资源的大量浪费。因此，国家在2020年1月发布了《精细化工企业工程设计防火标准》（GB51283-2020）。这本规范适用于生产规模较小，液化烃总储量不超过3000m3，单罐储量不超过100m3；甲B类和乙类液体总储量不超过5000m3，单罐储量不超过1000m3；丙类液体总储量不超过25000m3，单罐储量不超过5000m3；可燃气体总储量不超过5000m3，单罐储量不超过1000m3的化工生产企业。这类企业火灾与爆炸源总量小，一旦爆炸波及范围也要小很多。因此《精细化工企业工程设计防火标准》对建筑防火间距的要求要比《石油化工企业设计防火标准》小很多，表1可见两规范主要建筑防火间距要求的对比。由此可见选择执行不同的规范会对厂区规划与用地提出不同的要求[2]。

（二）化工专业规范的补充规范选用

上面这两本规范的要求主要针对火灾、爆炸危险较大的甲乙丙类厂房、仓库及附属建筑。而火灾、爆炸危险较小的丁戊类厂房、仓库及附属建筑则应执行防火设计的基本规范《建筑设计防火规范（2018年版）》（GB50016-2014）。当《石油化工企业设计防火标准》与《精细化工企业工程设计防火标准》未提及要求的问题如《建筑设计防火规范（2018年版）》有要求则应按《建筑设计防火规范（2018年版）》执行。

（三）规范要求不一致时的优先原则

在《石油化工企业设计防火标准》与《精细化工企业工程设计防火标准》中的要求与基本性的《建筑设计防火规范》不一致时应优先选择执行专业性规范与要求高的规范条文。执行规范时严谨高效才可保证建筑物安全[3]。由此可见，根据企业生产规模、结合建筑的火灾危险性才可合理、合规选择规范、合理经济地建设厂区。

三、防火防爆分区划分不合理

在建筑设计中，划分防火防爆分区，隔绝各分区间火灾、爆炸的相互影响是建筑防火设计中重要的一环。合理划分防火防爆分区是阻止火灾蔓延，防止爆炸造成重大损失的重要手段。化工企业其特殊的生产方式，由于其常常使用和生成火灾和爆炸危险性大的化学物质，造成了化工建筑多为生产的火灾危险性为甲、乙类的高危型建筑。这类建筑允许的防火分区面积比较低火灾危险性的建筑要小，而其工艺设备复杂，多为多层复式结构，造成防火分区划分困难。

（一）多层厂房的防火分区划分

在工程中常常出现因反应釜跨上下层，而反应釜与楼板间无法进行有效防火封堵。而设计对此考虑不足，未考虑上下层联通无法按通常做法每层划分为一个防火分区，造成事实上防火分区面积超限的情况。这类情况改造困难，拆改量大会造成很大经济损失，延误工期。因而在设计方案阶段，应充分考虑，按竖向划分防火分区，并在平面中为每个防火分区考虑足够的安全出口[4]。

（二）单层厂房的防火分区划分

在未采用楼板分隔各层空间，而采用操作平台分隔各层空间时，操作平台面积是否计入防火分区面积的问题成为了设计经常出现错误的重灾区。由于操作平台多为钢结构搭建，多由设备安装单位负责，因此设备平台选用多考虑使用方便、造价经济，而很少考虑面积计入防火分区的问题。很多厂房在建筑图上看是单层、小面积厂房，而厂房在使用中设置大面积，无镂空的钢平台，形成事实上的多层、大面积厂房，在使用中形成超防火分区面积的情况。因此，在化工建筑设计阶段就应考虑操作平台的设置问题，预留防火分区面积余度；当操作人数少于10人时，采用透空率不低于50%的格栅板作为操作平台（参见《精细化工企业工程设计防火标准》第8.2.5条关于操作平台不计入防火分区面积的规定）[5]。

（三）防爆分区的划分

化工企业生产过程中，使用和产生易爆物质的情况很多以及生产情况复杂。因此，化工建筑防爆设计就成为整个建筑设计中的重要课题。防爆分区的划分是防止各分区相互间爆炸影响的主要手段。但分隔防爆分区的抗爆墙因造价高；两防爆分区间开门需设防爆门斗，影响各分区的交通联系等原因不便过多设置，因此要在保证安全与经济的情况下，合理划分防爆分区，合理设置抗爆墙。在爆炸区与非爆炸区间，在不同爆炸危险区间，均应设置抗爆墙，划分防爆分区。而在同一防火分区内，爆炸危险相同，联系紧密的区域间应根据建筑规模、生产规模、生产工艺等情况综合考量是否划分防爆分区[6]。

四、甲、乙类生产厂房疏散安全设计疏漏问题

在化工企业中甲、乙类生产厂房有较大的火灾和爆炸危险，因此厂房的避险疏散设计是建筑设计中保证工作、停留人员安全的重要问题。甲、乙类生产厂房发生火灾与爆炸危险时往往发展迅速，要求建筑能为工作、停留人员提供迅速疏散或避险的条件。

在甲、乙类生产厂房的设计中确定疏散出口数量与允许最大疏散距离应根据《建筑设计防火规范》确定。甲类生产厂房的允许最大疏散距离，单层不超过30m，多层不超过25m；乙类生产厂房的允许最大疏散距离，单层不超过75m，多层不超过50m。这些要求在大多数设计中都能得到很好的重视，出现问题并不多。问题多数都是出现在安全出口在某些细节上不满足规范要求上。如疏散楼梯与车间之间未设实体抗爆墙，如疏散楼梯在一层不能安全的直达室外，如通向疏散楼梯的安全出口未设符合规范要求的防爆门斗等[7]。

（一）疏散楼梯的安全防护措施

甲类、乙类生产厂房的疏散楼梯应采用封闭楼梯间或室外疏散楼梯，无论采用哪种楼梯形式，楼梯与车间应采用实体抗爆墙分隔，在抗爆分隔墙上不应开设直接与车间相通的门窗洞口。这样才可保证在楼梯上疏散人员不受火灾爆炸的影响，保证安全疏散。

当采用封闭楼梯间时，封闭楼梯间在首层应直通室外、采用扩大封闭楼梯间或避难走道同向室外。当发生紧急情况时，上层人员不应通过有火灾、爆炸危险的首层厂房疏散向室外。当采用扩大封闭楼梯间时，楼梯距通向室外的门不应超过15m。当采用避难走道时，避难走道应采用耐火极限不小于3h的防火隔墙与耐火极限不小于1.5h的楼板与其他部分分隔，并不应有门窗洞口开向车间。

甲类、乙类生产厂房通向疏散楼梯的出口处应设防爆门斗。当火灾爆炸发生时，防爆门斗是厂房内停留人员的避险地，在我们设计审查过的某甲类制药厂房发生火灾、爆炸事故时，防爆门斗保护了所有生产、停留人员的安全，未造成人员伤亡。由此可见设置防爆门斗是可行的，必要的。防爆门斗应采用耐火极限不小于2h的防火隔墙分隔，门应采用甲级防火门与楼梯间门错位开启。错位开门是设计中经常出现错漏的地方[8]。

错位开门是为了保证楼梯间在爆炸发生时不受冲击波的影响，我们认为在厂房首层与疏散楼梯相通时，防爆门斗的甲级门也应与室外出口错位开启。防爆门斗的设置应完备合规，这样才能使防爆门斗起到应有的保护作用。

（二）设备平台的安全疏散

部分甲类、乙类生产厂房因设备复杂而设有操作平台，当操作平台满足前文提到的不计入防火分区面积的条件时，其仍需考虑安全疏散的问题，这也是建筑设计时因不考虑设备，而常常忽略的问题。《精细化工企业工程设计防火标准》中提到，当设置操作、检修平台时，甲类设备平台面积超100m2时，乙类设备平台超150m2时，丙类设备平台超250m2时，应设两部梯。操作平台上任意一点距安全出口的距离不应超过前文所述厂房允许的最大疏散距离。而操作检修梯在通常情况下是应以1.5倍投影面积计入疏散距离的。因而在建筑设计中应充分考虑设备平台的疏散问题，为设备平台疏散留出余量，以免在建筑成型、设备安装后发现疏散距离超限，而又拆改困难。

结语

化工企业在生产中有较大的火灾与爆炸危险，因此在做化工企业的工业建筑设计时，防火、防爆是设计的主要问题。以上是我在化工企业工业建筑消防审查工作中碰到的一些问题，在此归纳整理与分析，希望可以给化工企业工业建筑设计提供有益的参考。

参考文献

[1]杨洋.化工企业消防隐患及防火策略[J].化工管理，2023（15）：98-100.

[2]刘国雄.新型化工材料防火性能测试技术[J].中国科技信息，2023（08）：84-86.

[3]张萌.化工园区消防安全现状与防火监管对策[J].化纤与纺织技术，2023，52（04）：109-111.

[4]孟硕.石油化工企业消防安全管理及防火对策[J].化工管理，2023（10）：88-90.

[5]柯贝.浅谈化工建筑防火防爆设计[J].现代物业（中旬刊），2019（05）：89.

[6]丁泓予，周超.化工建筑中钢结构防腐及防火策略浅析[J].天津化工，2016，30（04）：60-62.

[7]赵伦树，李绍芬.化工建筑防火防爆设计[J].中国新技术新产品，2015（16）：172-173.

[8]邢燕红.浅谈化工建筑防火防爆设计[J].内蒙古石油化工，2014，40（12）：77-79.