袁 亮，嚴(yán)福紅，付 曜，周開(kāi)翔

（中國(guó)輕工業(yè)武漢設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430060）

食品廠房的防爆設(shè)計(jì)

袁 亮，嚴(yán)福紅，付 曜，周開(kāi)翔

（中國(guó)輕工業(yè)武漢設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430060）

食品生產(chǎn)中使用的原材料、生產(chǎn)輔助材料可能為易燃易爆的物質(zhì)，這些物質(zhì)易引起火災(zāi)爆炸的事故。為避免或減少這類(lèi)事故的發(fā)生，降低事故發(fā)生后的危害，在設(shè)計(jì)食品廠房時(shí)應(yīng)考慮防爆泄爆措施，除遵照現(xiàn)行的國(guó)家規(guī)范、法規(guī)和有關(guān)規(guī)定外，同時(shí)也要采用合理的工藝和安全操作。本文從食品廠房防爆設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、平面布局、抗爆措施、泄壓措施和安全措施等幾個(gè)方面進(jìn)行歸納總結(jié)。

食品廠房；防爆設(shè)計(jì)；防爆泄爆

近年來(lái)，我國(guó)食品產(chǎn)業(yè)進(jìn)入不斷創(chuàng)新和發(fā)展新階段，市場(chǎng)規(guī)模呈幾何級(jí)的速度增長(zhǎng)，與此同時(shí)，我國(guó)食品廠房的建設(shè)也逐漸走向?qū)I(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的發(fā)展軌道。過(guò)去的食品廠房沒(méi)有復(fù)雜的功能組合，也沒(méi)有較高的形象要求，且火災(zāi)危險(xiǎn)性較低，多為丙類(lèi)或丁、戊類(lèi)，耐火等級(jí)不低于二級(jí)。隨著食品加工技術(shù)和規(guī)模的發(fā)展，專(zhuān)業(yè)化的綜合食品加工廠越來(lái)越多，因其工藝流程的需求，在某些工藝環(huán)節(jié)中可能涉及一些易燃易爆的物料，相應(yīng)區(qū)域的設(shè)計(jì)要求比普通廠房更為嚴(yán)格。如糧食生產(chǎn)的粉碎間、使用有機(jī)溶劑的植物浸提車(chē)間、粉劑食品的混合或干燥車(chē)間，輔助料的危險(xiǎn)品存放庫(kù)及高度白酒生產(chǎn)車(chē)間等，其中一些房間甚至還有潔凈要求。這些車(chē)間如果處理不當(dāng)，很容易發(fā)生危險(xiǎn)，引起爆炸。因此，食品廠房的設(shè)計(jì)除滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求外，還應(yīng)考慮防爆問(wèn)題，采取有效合理的抗爆與泄爆設(shè)計(jì)，防止爆炸和燃燒事故。若一旦發(fā)生爆炸事故，盡可能將生命財(cái)產(chǎn)的損失減小到最底程度。本文結(jié)合相關(guān)規(guī)范和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)易燃易爆的食品廠房進(jìn)行探討，以供讀者參考。

1　爆炸的原因和性質(zhì)

按照產(chǎn)生的原因和性質(zhì)，爆炸可分為3類(lèi)。第一類(lèi)為物理爆炸，這是一種物理過(guò)程。在爆炸中，介質(zhì)只發(fā)生物態(tài)變化，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這類(lèi)爆炸一般是由于容器內(nèi)氣體壓力升高超過(guò)容器所能承受的范圍，致使容器破壞所形成的。如鍋爐爆炸，高壓氣瓶及其他壓力容器、輪胎爆炸等。第二類(lèi)為化學(xué)爆炸，物質(zhì)發(fā)生高速放熱化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致爆炸，主要化學(xué)反應(yīng)有兩類(lèi)：一類(lèi)是乙烯、環(huán)氧乙烷等分解性氣體或某些炸藥等的分解爆炸；另一類(lèi)為可燃物與氧化劑急劇的氧化反應(yīng)，如炸藥爆炸、可燃?xì)饣蚍蹓m與空氣形成的混合物爆炸等。第三類(lèi)為原子爆炸，即核爆炸。某些物質(zhì)的原子核發(fā)生裂變反應(yīng)，瞬間放出巨大能量而形成的爆炸。食品廠房主要防范的是化學(xué)爆炸，也是本文討論的重點(diǎn)。

2　食品廠房防爆設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

食品廠房由于其功能的多樣性，一般采用輕鋼排架結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)形式，其火災(zāi)危險(xiǎn)性多為丙類(lèi)或丁、戊類(lèi)，耐火等級(jí)不低于二級(jí)。其中儲(chǔ)存有爆炸危險(xiǎn)物品的倉(cāng)庫(kù)一般為甲類(lèi)，每個(gè)防火分區(qū)面積不大于250 m2，每座倉(cāng)庫(kù)的最大允許占地面積為250 m2。有爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的火災(zāi)危險(xiǎn)性一般為甲類(lèi)或乙類(lèi)，而其所在的生產(chǎn)廠房一般為危險(xiǎn)性較小的丙類(lèi)、丁或戊類(lèi)，設(shè)計(jì)時(shí)一般嚴(yán)格控制有爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，即火災(zāi)危險(xiǎn)性較大的生產(chǎn)部分占本層或本防火分區(qū)建筑面積的比例小于5%[1]，略有差異時(shí)，設(shè)計(jì)中可采用適當(dāng)增大危險(xiǎn)性較小區(qū)域建筑面積的做法，使整個(gè)廠房符合規(guī)定按危險(xiǎn)性較小的部分確定，否則需要整體按高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防。

若整個(gè)廠房的火災(zāi)危險(xiǎn)性整體按高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，則各專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)都需有特殊要求，同時(shí)危險(xiǎn)性較低區(qū)域的設(shè)計(jì)要求也要同時(shí)按高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。如建筑專(zhuān)業(yè)的防火分區(qū)面積、疏散距離將會(huì)受?chē)?yán)格限制，同時(shí)要有防爆、泄爆的措施；電氣專(zhuān)業(yè)防爆電器的選用及維護(hù)、線(xiàn)路敷設(shè)及控制方式、弱電通訊系統(tǒng)的防爆、可燃?xì)怏w的探測(cè)要求；通風(fēng)專(zhuān)業(yè)的防爆通風(fēng)、事故通風(fēng)設(shè)計(jì)，尤其是潔凈區(qū)內(nèi)其空調(diào)系統(tǒng)要用直流風(fēng)（不能回風(fēng)）、送、排風(fēng)設(shè)備的防爆等。如果按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)廠房，將增加大量的投資和運(yùn)行費(fèi)用，且不符合實(shí)際現(xiàn)實(shí)，從科學(xué)的角度評(píng)價(jià)也是不合理的。因局部原因，大量區(qū)域（可能達(dá)90%的設(shè)施設(shè)備）提高標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)有些生產(chǎn)設(shè)備也難有防爆型的，不符合生產(chǎn)的實(shí)際情況，也不符合業(yè)主的經(jīng)濟(jì)利益。因此這類(lèi)工程的設(shè)計(jì)，必須從方案構(gòu)思階段，尋求科學(xué)的或局部的防控手段。

當(dāng)有爆炸危險(xiǎn)區(qū)域占本層或本防火分區(qū)建筑面積的比例不能控制到5%以?xún)?nèi)時(shí)，需改變?cè)O(shè)計(jì)理念乃至生產(chǎn)的操作方式，建議將甲類(lèi)或乙類(lèi)區(qū)域集中，同時(shí)減少車(chē)間內(nèi)危險(xiǎn)性較低區(qū)域的面積，設(shè)計(jì)為單層的全甲類(lèi)或乙類(lèi)的生產(chǎn)廠房。使在建工程既滿(mǎn)足生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)性需求，也符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。

3　平面布局

3.1總平面布局

食品工廠中對(duì)于有爆炸危險(xiǎn)的甲、乙類(lèi)廠房或倉(cāng)庫(kù)，如全甲類(lèi)的提取車(chē)間、廠區(qū)內(nèi)的危險(xiǎn)品庫(kù)，應(yīng)考慮整體泄爆獨(dú)立設(shè)置。還有一些有爆炸危險(xiǎn)的廠房，如白酒陳釀庫(kù)、危險(xiǎn)品罐區(qū)，可采用敞開(kāi)或半敞開(kāi)式建筑，通過(guò)良好的自然通風(fēng)，使可燃?xì)怏w、蒸氣、粉塵等快速稀釋擴(kuò)散，不易形成爆炸混合物，有效地排除形成爆炸的條件。且生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部發(fā)生爆炸時(shí)，敞開(kāi)或半敞開(kāi)式建筑可很快釋放大量氣體和熱量，盡可能降低危害程度。

有爆炸危險(xiǎn)的廠房應(yīng)盡可能集中布置并遠(yuǎn)離廠區(qū)內(nèi)主要道路，與廠區(qū)內(nèi)外其他建筑物留有足夠的消防間距。根據(jù)項(xiàng)目所在地的全年主導(dǎo)風(fēng)向，此類(lèi)有爆炸危險(xiǎn)的廠房或倉(cāng)庫(kù)宜布置在整個(gè)廠區(qū)全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，避免或減少對(duì)周?chē)渌O(shè)施的影響和污染[2]。

3.2單體平面布局

有爆炸危險(xiǎn)的生產(chǎn)房間，在生產(chǎn)工藝允許的條件下，宜布置在單層廠房?jī)?nèi)靠外墻部位。若布置在多層廠房中，應(yīng)盡量靠外墻或頂層布置，利用輕質(zhì)外墻或輕質(zhì)屋面泄爆。根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《建規(guī)》）甲乙類(lèi)廠房不能設(shè)在地下或半地下。

生產(chǎn)或儲(chǔ)存有不同性質(zhì)且相互接觸會(huì)引起化學(xué)反應(yīng)引起爆炸的物質(zhì)（如乙炔與氧氣）時(shí)，必須分開(kāi)布置，并以防爆墻分隔。

有爆炸危險(xiǎn)的生產(chǎn)房間布置在廠房局部時(shí)，應(yīng)采用防爆墻與其他房間分隔，可采取靠邊布置外墻開(kāi)門(mén)或利用外廊或陽(yáng)臺(tái)進(jìn)行車(chē)間內(nèi)的工作聯(lián)系；若因生產(chǎn)工藝需求，須在內(nèi)部進(jìn)行工作聯(lián)系時(shí)，不同防爆區(qū)間需采用防爆門(mén)；防爆區(qū)與非防爆區(qū)間需設(shè)置門(mén)斗作為防爆緩沖，《建規(guī)》第3.6.10條中要求，門(mén)斗的隔墻應(yīng)為耐火極限不應(yīng)低于2.00 h的防火隔墻，門(mén)應(yīng)采用甲級(jí)防火門(mén)并應(yīng)錯(cuò)位設(shè)計(jì)?？紤]到爆炸所產(chǎn)生的沖擊波危害及《石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》等規(guī)范相應(yīng)條文的要求，建議門(mén)斗亦采用防爆墻，同時(shí)考慮到消防疏散，門(mén)斗上的防火門(mén)朝疏散方向開(kāi)啟。

辦公室、休息室等不應(yīng)設(shè)置在甲、乙類(lèi)廠房?jī)?nèi)，確需要貼鄰本廠房時(shí)，其耐火等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)，并應(yīng)采用耐火極限不低于3.00 h的防爆墻與廠房分隔，且應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的安全出口。

4　防爆、泄爆措施

4.1防爆措施

食品廠房由于其平面功能的復(fù)雜性和多樣性，其主體結(jié)構(gòu)形式一般采用輕鋼排架結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)形式和非燃燒體的輕質(zhì)墻填充的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。為降低爆炸事故波及范圍，減輕爆炸事故所造成的損失，圍護(hù)結(jié)構(gòu)盡量充當(dāng)泄壓段，框架結(jié)構(gòu)用做防爆段降低爆炸造成的危害，不致影響整個(gè)廠房的安全。在有爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域，應(yīng)相應(yīng)設(shè)置防爆墻、防爆門(mén)、防爆窗和抗爆吊頂?shù)取?/p>

防爆墻必須具有抵御爆炸沖擊波的作用，同時(shí)具有一定的耐火性能。防爆墻的構(gòu)造設(shè)計(jì)，按照材料可分為防爆磚墻、防爆鋼筋混凝土墻、防爆單層和雙層鋼板墻、防爆雙層鋼板中間填混凝墻等。防爆墻上不得設(shè)置通風(fēng)孔，不宜開(kāi)門(mén)窗洞口，必須開(kāi)設(shè)時(shí)，應(yīng)為防爆門(mén)窗。

4.2泄爆措施

有爆炸危險(xiǎn)的甲、乙類(lèi)區(qū)域應(yīng)設(shè)置相應(yīng)泄壓設(shè)施。食品防爆廠房的泄壓設(shè)施主要靠輕質(zhì)屋蓋、輕質(zhì)外墻和泄壓門(mén)窗等實(shí)現(xiàn)。這些泄壓構(gòu)件對(duì)于建筑物整體而言是人為設(shè)置的薄弱部位。當(dāng)發(fā)生爆炸時(shí)，它們最先遭到破壞或開(kāi)啟，向外釋放大量的氣體和熱量，使室內(nèi)爆炸產(chǎn)生的壓力迅速下降，從而達(dá)到主要承重結(jié)構(gòu)不破壞、廠房不倒塌的目的?！督ㄒ?guī)》中對(duì)泄壓構(gòu)件的要求詳見(jiàn)3.6.3條，泄壓面積計(jì)算詳見(jiàn)3.6.4條，其中危險(xiǎn)物質(zhì)為乙醇時(shí)，泄壓比C值不應(yīng)小于0.110 m2/m3；爆炸危險(xiǎn)物質(zhì)為氨或K塵＜10 MPa·m/s的糧食粉塵時(shí)，泄壓比C值不應(yīng)小于0.030 m2/m3。

4.3防爆、泄爆構(gòu)造做法

2013年，國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了由中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院編制的圖集《抗爆、泄爆門(mén)窗及屋蓋、墻體建筑構(gòu)造》（14J938），并于2014年9月1日正式實(shí)施。該圖集內(nèi)詳細(xì)介紹了抗爆、泄爆門(mén)窗，抗爆、泄爆墻，泄爆屋蓋，抗爆吊頂、樓地面及抗爆屋的構(gòu)造做法。圖集為廣大設(shè)計(jì)人員提供便利的同時(shí)，也提供了一定的設(shè)計(jì)依據(jù)。

相較于石油化工行業(yè)，一般食品廠房的爆炸危險(xiǎn)性相對(duì)較低，在滿(mǎn)足符合泄爆面積要求的前提下，墻體的抗爆措施還可采用磚墻配筋的方式，具體做法可采用砌至結(jié)構(gòu)梁板底的240非黏土實(shí)心磚（強(qiáng)度≥MU10）砌筑，墻體兩側(cè)配Φ6 @200（雙向）鋼筋，并設(shè)Φ6拉結(jié)筋@600梅花狀布置與墻體固定，抹30厚1∶2.5水泥砂漿。

5　其他安全措施

食品廠房中設(shè)計(jì)除遵照現(xiàn)行的國(guó)家規(guī)范、法規(guī)及有關(guān)規(guī)定外，同時(shí)也要采用合理的工藝和安全操作。需通過(guò)技術(shù)和管理手段消除或減少易燃物質(zhì)的產(chǎn)生及積聚，防止爆炸事故的發(fā)生。

（1）有可能會(huì)引起爆炸的設(shè)備需采取防爆措施，如糧食粉碎機(jī)、斗提輸送機(jī)、噴霧干燥塔等，根據(jù)實(shí)際情況整機(jī)或可能引起爆炸的部件應(yīng)自帶泄爆口，選用防爆電機(jī)電氣，設(shè)備靜電接地，設(shè)備內(nèi)采用惰性氣體保護(hù)，采用合理的除塵方式等。

（2）輸送易燃易爆介質(zhì)的管道不應(yīng)穿越無(wú)關(guān)區(qū)域。同時(shí)應(yīng)注意管道的靜電防護(hù)，并應(yīng)按管道的材質(zhì)、輸送介質(zhì)及連接方式，設(shè)置合適、符合靜電防護(hù)規(guī)定要求的靜電跨接線(xiàn)及接地設(shè)施。

（3）散發(fā)較空氣輕的可燃?xì)怏w（如天然氣）、可燃蒸汽的房間，為避免生產(chǎn)過(guò)程中可燃?xì)怏w的積聚，廠房頂棚應(yīng)盡量平整、避免死角，房間上部空間應(yīng)通風(fēng)良好。散發(fā)較空氣重的可燃?xì)怏w、可燃蒸汽的房間，應(yīng)采用不發(fā)火地面，且廠房或房間內(nèi)表面應(yīng)平整、光滑、易于清掃。采用絕緣材料作整體面層時(shí)，應(yīng)采取防靜電措施。廠房?jī)?nèi)不宜設(shè)置地溝，必須設(shè)置時(shí)，也只能設(shè)置淺弧溝，下水道設(shè)置水封。

（4）在防爆區(qū)域的安全措施中，必須考慮設(shè)置爆炸危險(xiǎn)氣體或粉塵的濃度探頭，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，同時(shí)廠房?jī)?nèi)的防爆通風(fēng)聯(lián)鎖啟動(dòng)能將爆炸性氣體或粉塵迅速驅(qū)散。

6　結(jié)語(yǔ)

食品廠房中的爆炸危險(xiǎn)是在瞬間發(fā)生的，人在爆炸的瞬間來(lái)不及采取任何措施，因此食品廠房的安全防爆措施應(yīng)貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針。從食品工程建設(shè)的設(shè)計(jì)策劃階段，結(jié)合物料特性、生產(chǎn)工藝、操作方式、設(shè)備特點(diǎn)及防爆、泄爆構(gòu)造做法，有針對(duì)性地進(jìn)行食品廠房和設(shè)施的防爆設(shè)計(jì)，才能有效地從硬件配置上避免安全設(shè)防的先天缺陷，從而真正地做到預(yù)防為主，確實(shí)保證工廠的安全生產(chǎn)。

[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB 50073-2013潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2013.

[2]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB 50187-2012 工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012.

Explosion Proof Design of Food Factory

Yuan Liang, Yan Fuhong, Fu Yao, Zhou Kaixiang
(China Light Industry Wuhan Design Engineering Co., Ltd., Wuhan 430060, China)

Raw materials and auxiliary materials used in the food production may be flammable and explosive substances, they may cause fire explosion accident. In order to avoid or reduce the accident rate, minimize its damage, the factory explosion-proof explosion and relief measures should be designed. In specific design, not only complying with the current specifications, regulations and relevant provisions of the state, but also using reasonable technology and safety operation. The characteristics of food factory explosion-proof design, plane layout, the anti-explosion measures and relief measures, safety measures and other several aspects are discussed in this paper.

Food factory; Explosion proof design; Explosion prevention and relief

TU277.1

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.18.010

袁 亮（1983-），男，漢，碩士研究生，工程師；主要研究方向?yàn)槭称?、生物工程等工藝設(shè)計(jì)。

周開(kāi)翔（1963-），男，漢，教授級(jí)高級(jí)工程師，首屆輕工行業(yè)工程勘察設(shè)計(jì)大師，新版《乳制品廠設(shè)計(jì)規(guī)范》主編人。