?爆炸危險區為什么要裝防爆空調？
爆炸危險區內的建筑物空調通風(fēng)設計,是石油化工廠(chǎng)設計的主要內容之一。
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和新工藝、新設備的應用,爆炸危險區內設置的建筑物(如在線(xiàn)分析室、操作室、控制室、低溫庫等)日益增多。本文結合近年來(lái)北京石化工程公司與外商合作設計工程,就爆炸危險區內建筑物的空調通風(fēng)設計問(wèn)題,作一綜述。
在進(jìn)行爆炸危險區建筑物空調設計中必須首先對爆炸危險區有一個(gè)明確的概念。一些石油化工和制藥裝置在生產(chǎn)過(guò)程中泄漏的易燃物質(zhì),與空氣混合后,形成爆炸混合物,一旦有火花、電弧或高溫存在,便會(huì )導致燃燒或發(fā)生爆炸。在規范中,將可能發(fā)生爆炸的區域稱(chēng)為爆炸危險區。GB50058一92《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規范》對爆炸危險區的解釋是“爆炸性混合物出現的或預期可能出現的數量達到足以要求對電氣設備的結構、安裝和使用采取預防措施的區域。”
GB50058一92《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規范》和美國石油學(xué)會(huì )標準AIP一IQP一500以及IEC規范等,根據爆炸性混合物出現的頻繁程度和持續時(shí)間,將危險區劃為。區、1區和2區。
O區:連續出現或長(cháng)期出現爆炸性氣體混合物的環(huán)境。
1區:在正常運行時(shí)可能出現爆炸性氣體混合物的環(huán)境。
2區:在正常運行時(shí)不可能出現爆炸性氣體混合物的環(huán)境,或即使出現也僅是短時(shí)存在的爆炸性氣體混合物的環(huán)境。
O區是極個(gè)別的,多數危險區是2區。
1正壓室內安設普通空調機
在正壓室內安設普通空調機,是一個(gè)傳統的爆炸危險區內建筑物空調設計方案。它將正壓通風(fēng)與空調結合一起,用正壓通風(fēng)系統使房間成為正壓房間,防止周?chē)ㄎｋU性氣體進(jìn)入,再安裝普通空調機(水冷式)來(lái)實(shí)現空調。
圖1是70年代建設的一個(gè)位于危險區內的控制室的空調設計原理圖。
控制室內安裝的自控儀表、電氣開(kāi)關(guān)等均為非防爆型.
設計空調要求如下:
室內溫度24士1℃
室內正壓30Pa
換氣次數6次/時(shí)
爆炸危險級別按API一500為l級2區D組
(1)設計一套正壓通風(fēng)系統,使控制室成為正壓房間。即在非爆炸危險區吸取新風(fēng),粗效過(guò)濾后用通風(fēng)機經(jīng)長(cháng)距離室外通風(fēng)道送至控制室內,使室內有10一30Pa正壓。為保持室內正壓,設置了風(fēng)機事故自動(dòng)啟動(dòng)、差壓報警聯(lián)鎖PDIAS、電源程序聯(lián)鎖KS和二道外門(mén)開(kāi)關(guān)失壓報警ZA等安全保證設施。
(2)室內設置一套非防爆型恒溫恒濕空調機(水冷式),循環(huán)水冷卻塔也設置在非爆炸危險區內。設備運行后,控制室內溫度、濕度達到要求。由于各種原因,室內正壓控制問(wèn)題較多。
正壓室內安設普通空調機的設計方式,適用于爆炸危險區建筑物中的各種沒(méi)有采取防爆措施或防爆措施不完備的場(chǎng)所。
由于這種防爆空調設計包括有正壓通風(fēng)、空調機、循環(huán)水冷卻和復雜的壓力控制、聯(lián)鎖報警等系統,使得設計、施工和使用都比較復雜和不便。而其防爆安全保證的核心是保持室內的正壓力、防止危險氣體的進(jìn)入。實(shí)際投產(chǎn)使用后,由于各種原因,室內壓力都難以達到10一30Pa的要求。所以說(shuō)其安全保障率不高,只能在二區、附加二區及防爆要求不太嚴格的場(chǎng)所應用。
70年代建設的一個(gè)位于危險區內的控制室的空調設計原理圖
2.應用防爆空調機和防爆增壓機組
當爆炸危險區1區或2區的建筑物室內所有的設施均采取防爆措施后,空調和通風(fēng)設計采用就地安裝防爆空調機或防爆增壓機組,便會(huì )使得設計簡(jiǎn)單又安全。
近期建成的一個(gè)位于危險區內的在線(xiàn)分析室空調通風(fēng)設計原理圖
圖2為近期建成的一個(gè)位于危險區內的在線(xiàn)分析室空調通風(fēng)設計原理圖。分析室內裝有質(zhì)譜儀等檢測分析儀表,可隨時(shí)檢測生產(chǎn)過(guò)程中的物料參數,并遠傳至主控室內。因分析室內也存在爆炸危險氣體,所以也裝設了防爆型儀器儀表。
空調設計要求:
室溫 20士5℃
換氣次數10次/時(shí)
正壓30一SOPa
爆炸危險級別
按API一500標準,l級2區B組T3
該分析室采用了就地安裝防爆空調機控制室內溫度與安裝防爆型增壓機組以穩定室內正壓力的方案。
(l)在墻上安裝兩臺大容量的防爆型窗式空調器WACX一50一2401一EH一2388(冷量7KW,熱量7,OKW),一臺工作,一臺備用;一臺停機時(shí)另一臺自動(dòng)啟動(dòng)工作。
在分析室新風(fēng)引入管上,安裝有危險氣體檢測器,當爆炸性氣體濃度達到爆炸下限的23/時(shí),發(fā)生報警信號,并停止窗式空調機運行。
窗式空調機是直接蒸發(fā)式,裝有電加熱,供冬季使用。空調機還帶有空氣過(guò)濾器和溫度控制器(TC)。
由于容量大,重量達150千克,所以只能安裝在外墻上。
(2)分析室內裝有兩臺防爆型增壓機組(風(fēng)量4000m,/h),一臺工作,一臺備用,當一臺停機時(shí),另一臺自動(dòng)啟動(dòng)工作。
增壓機組由高空吸風(fēng)管、組合式過(guò)濾段風(fēng)機段組成,通風(fēng)機是由帶變速器(SC)的電動(dòng)機驅動(dòng)的;變速器受室內外壓差傳感器(PDT)控制,當室內壓力降低時(shí),PDT控制變速器加快風(fēng)機轉速,增大風(fēng)量,提高室內壓力;當室內壓力超過(guò)50Pa時(shí),PDT控制變速器降低風(fēng)機轉速,減小風(fēng)量,以維持室內壓力30一50P。
防爆增壓機帶有一個(gè)防爆型控制箱(Ho),箱上裝有①壓差傳感器;②壓差設定值控制器;③室內外壓差指示器,用以顯示壓差數字;④壓力降報警器,信號可遠傳至主控制室;⑥機組開(kāi)關(guān)。
防爆增壓機組的大風(fēng)量是按分析室打開(kāi)門(mén)時(shí)流經(jīng)門(mén)洞及室內其他孔洞中風(fēng)速不小于0.3ms/來(lái)計算的。
由于分析室開(kāi)門(mén)次數較少,且時(shí)間短,所以開(kāi)門(mén)瞬間的室溫降低或升高是允許的。空調機負荷是按正常工作條件確定的。
3單獨應用防爆空調機
危險區的現場(chǎng)操作室空調設計原理圖
現場(chǎng)操作室空調設計原理圖
圖3是近期建的位于危險區的現場(chǎng)操作室空調設計原理圖。該現場(chǎng)操作室位于爆炸危險區1區內,操作室內安裝有防爆型操作和控制儀表,生產(chǎn)人員在室內控制生產(chǎn)。
設計條件如下
操作室溫度22士2℃
換氣次數10次/時(shí)
室內壓力5~10Pa
防爆等級
按API~500標準1級1區C組T3
空調設計選用了兩臺墻外安裝整體式防爆空調機,供冷量18KW,供熱量18KW,風(fēng)量3270m,h/,一臺工作,另一臺備用。
墻外安裝的整體式防爆空調機由上下兩部分構成,上段相當于室內機,包括蒸發(fā)器、風(fēng)機、風(fēng)過(guò)濾器、電加熱器等;下段相當于室外機,包括R一22壓縮機、風(fēng)冷冷凝器及其風(fēng)扇等。空調機帶有溫度控制器(TC),用以控制室內溫度。
因空調機配帶的循環(huán)風(fēng)機有250一400Pa余壓力,所以可以將自高空吸入的新風(fēng)由通風(fēng)管道接至循環(huán)風(fēng)機的吸入段,與室內回風(fēng)混合后,經(jīng)冷卻加熱再送入室內,即能保證新風(fēng)量,又可保證室內正壓的要求。
當室內壓力超過(guò)限定值時(shí),由裝設在外墻上的余壓閥排風(fēng)泄壓,以保持室內壓力在5~10Pa范圍。
空調機采用就地開(kāi)關(guān)操作,當一臺機組供冷、供熱能力不能滿(mǎn)足要求時(shí),也可以?xún)膳_機組同時(shí)使用。
4半防爆半隔離系統
該系統是將制冷機或分體式空調機的室外機部分設置在距有爆炸危險建筑物15m以外的非危險區域,采用非防爆設備;將制備的冷水、鹽水、乙二醇溶液等冷媒或冷凝后的制冷劑(如’R22、134a等)用管道送至危險區里的空調設備,在危險區建筑物里設置防爆型的組合式空調機或防爆型室內機,利用由非危險區送來(lái)的冷媒或制冷劑進(jìn)行空調或冷凍。
這種系統多用于危險品庫、低溫庫等危險區域較小的獨立建筑物空調或冷藏。
危險區內的低溫冷凍庫設計原理圖
圖4為近期建設的一個(gè)位于危險區內的低溫冷凍庫設計原理圖。庫內設施均采取防爆措施。
設計條件如下:
庫溫一7士3℃
存放物過(guò)氧化物
設計選用兩套冷凍空調系統,一臺工作,另一臺備用,帶蒸發(fā)器的室內機采用防爆型,室外機(壓縮機、冷凝器和風(fēng)機)采用非防爆型,設置在15m以外的地方。
室內設防爆型控制箱,帶有溫度控制器,控制制冷系統,保證室內溫度符合要求。
為防止危險氣體在室內聚集,設有防爆型事故排風(fēng)機,定期排風(fēng).
5結語(yǔ)
爆炸危險區建筑物空調設計,是一項比較復雜的多專(zhuān)業(yè)的設計,只有與化工工藝、電氣儀表控制等專(zhuān)業(yè)一起協(xié)作設計,才能成功.進(jìn)行空調設計時(shí)首先要明確設計工程執行的防爆標準,如國標GB50058一92或API一RP一500、IEC等。其次,要明確空調設計房間所處的危險區級別、區域、危險物類(lèi)別及環(huán)境溫度。另外,還要明確空調房間專(zhuān)業(yè)的防爆措施,以便采取合適的空調方案。選用防爆設備時(shí),必須選用由國家或國際有關(guān)部門(mén)批準認定的產(chǎn)品。防爆空調系統的閥門(mén)、活動(dòng)風(fēng)口等,必須選用撞擊時(shí)不產(chǎn)生火花的材料制作。防爆空調通風(fēng)系統的風(fēng)管,應采用鍍鋅薄鋼板制作,不應采用玻璃鋼材料。
南陽(yáng)中通智能科技集團有限公司
