周坤宏

（廈門(mén)華旸建筑工程設(shè)計(jì)有限公司，福建 廈門(mén) 361001）

0 引言

隨著國(guó)內(nèi)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展以及生產(chǎn)安全意識(shí)的普及，甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)已成為眾多工業(yè)廠區(qū)的重要組成部分。甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)基于其儲(chǔ)存物品的易燃易爆特性，使得其一旦出現(xiàn)問(wèn)題，往往會(huì)造成嚴(yán)重的火災(zāi)或爆炸性事故。例如近年來(lái)發(fā)生的天津某甲類(lèi)危險(xiǎn)品庫(kù)的重大火災(zāi)爆炸事故，造成非常重大的人員及財(cái)產(chǎn)損失。這些觸目驚心的案例讓業(yè)內(nèi)人員對(duì)于甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)的安全運(yùn)行越來(lái)越重視。本文將結(jié)合某生產(chǎn)企業(yè)的甲類(lèi)危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)實(shí)例淺談甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)的幾個(gè)電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)。該倉(cāng)庫(kù)設(shè)有4個(gè)儲(chǔ)存間和4個(gè)危廢間，儲(chǔ)存的主要危險(xiǎn)物品為甲醇、乙醇和氫氣。

1 甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)電氣設(shè)計(jì)的相關(guān)概述

甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)的電氣設(shè)計(jì)主要包含爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域的劃分、配電系統(tǒng)及線路設(shè)計(jì)、防爆設(shè)備的選擇、防雷接地系統(tǒng)、危險(xiǎn)氣體探測(cè)系統(tǒng)等。甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)的大量爆炸性危險(xiǎn)物質(zhì)有著易燃易爆的特性，而電氣裝置的存在是點(diǎn)燃源發(fā)生的一個(gè)重要途徑，決定了其對(duì)電氣設(shè)計(jì)的許多特殊要求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要根據(jù)不同項(xiàng)目不同的存儲(chǔ)方案與其他專(zhuān)業(yè)進(jìn)行綜合性的協(xié)同設(shè)計(jì)。在項(xiàng)目方案階段應(yīng)明確項(xiàng)目的具體存儲(chǔ)物質(zhì)進(jìn)行合理的建筑布局，限制爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域的影響范圍。在施工圖設(shè)計(jì)階段以此為依據(jù)進(jìn)行危險(xiǎn)環(huán)境的電氣設(shè)計(jì)，從而得出科學(xué)合理且經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)成果。

2 甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1 爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域的劃分

爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域的劃分是甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)電氣設(shè)計(jì)的第一個(gè)步驟，是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，也是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。如果在前期階段未能正確地劃分爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域而錯(cuò)誤地將部分本應(yīng)為爆炸性危險(xiǎn)的區(qū)域劃分為非爆炸性的區(qū)域，則有可能導(dǎo)致甲方在后續(xù)的使用中出現(xiàn)嚴(yán)重的事故。因此在項(xiàng)目前期就應(yīng)詳細(xì)了解倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)的所有爆炸性危險(xiǎn)物質(zhì)的特性，結(jié)合建筑環(huán)境、工藝特點(diǎn)，按照規(guī)范要求制定正確合理的爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域劃分布置圖。

以下為《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50058-2014）規(guī)范中對(duì)于爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域劃分涉及的主要條文要求[1]：

（1）爆炸性氣體環(huán)境應(yīng)根據(jù)爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間分為0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)，分區(qū)應(yīng)符合下列規(guī)定：①0區(qū)應(yīng)為連續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)期出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境；②1區(qū)應(yīng)為在正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境；③2區(qū)應(yīng)為在正常運(yùn)行時(shí)不太可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境，或即使出現(xiàn)也僅是短時(shí)存在的爆炸性氣體混合物的環(huán)境。

（2）爆炸危險(xiǎn)區(qū)域應(yīng)根據(jù)爆炸性粉塵環(huán)境出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間分為20區(qū)、21區(qū)、22區(qū)，分區(qū)應(yīng)符合下列規(guī)定：①20區(qū)應(yīng)為空氣中的可燃性粉塵云持續(xù)地或長(zhǎng)期地或頻繁地出現(xiàn)于爆炸性環(huán)境中的區(qū)域；②21區(qū)應(yīng)為在正常運(yùn)行時(shí)，空氣中的可燃性粉塵云很可能偶爾出現(xiàn)于爆炸性環(huán)境中的區(qū)域；③22區(qū)應(yīng)為在正常運(yùn)行時(shí)，空氣中的可燃粉塵云一般不可能出現(xiàn)于爆炸性粉塵環(huán)境中的區(qū)域，即使出現(xiàn)，持續(xù)時(shí)間也是短暫的。

接下來(lái)筆者將結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)例分析爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域的確定。該甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)設(shè)有4個(gè)儲(chǔ)存間和4個(gè)危廢間。其中儲(chǔ)存1房間和危廢2房間的爆炸性危險(xiǎn)物質(zhì)為甲醇和乙醇；存儲(chǔ)2房間、存儲(chǔ)4房間、危廢1房間和危廢3房間的爆炸性危險(xiǎn)物質(zhì)為氫氣?？紤]甲醇和乙醇在揮發(fā)的狀態(tài)下均為密度大于空氣的物質(zhì)，而氫氣為密度小于空氣的物質(zhì)。各存儲(chǔ)間和危廢間除大門(mén)外均未設(shè)置其他孔洞，且各房間內(nèi)為通風(fēng)不良區(qū)域，危險(xiǎn)物質(zhì)在正常情況下有可能在房間內(nèi)取樣泄露。故本項(xiàng)目爆炸危險(xiǎn)區(qū)應(yīng)劃分作如下考慮：①各儲(chǔ)存有甲醇、乙醇和氫氣的房間內(nèi)均定性為爆炸性危險(xiǎn)1區(qū)；②存放有甲醇和乙醇的房間，以房間門(mén)為中心，15米為半徑，距地坪高度為7.5米的垂直范圍內(nèi)定性為爆炸性危險(xiǎn)2區(qū)。在爆炸危險(xiǎn)二區(qū)域內(nèi)地坪下的坑、溝也劃為1區(qū)；③存放有氫氣的房間，以房間門(mén)為中心，4.5米為半徑，釋放源上方7.5米高度的范圍內(nèi)定性為爆炸性危險(xiǎn)2區(qū)。

該目最終爆炸危險(xiǎn)區(qū)劃分平面圖如下：

圖1 爆炸危險(xiǎn)區(qū)劃分平面圖

基于以上設(shè)計(jì)實(shí)例我們不難發(fā)現(xiàn)在爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域的劃分過(guò)程中需要熟知倉(cāng)庫(kù)內(nèi)甲類(lèi)物質(zhì)的特性并在設(shè)計(jì)過(guò)程中主動(dòng)與建筑、通風(fēng)等其他專(zhuān)業(yè)協(xié)商，以確定出合理的爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域布置圖。比如在方案階段應(yīng)盡量避免將電氣間布置于爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，可采用調(diào)整甲類(lèi)房間門(mén)的位置或可以把電氣間布置在端頭，電氣間與甲類(lèi)房間之間用非燃燒體的防爆墻隔開(kāi)等措施；應(yīng)與建筑專(zhuān)業(yè)協(xié)商使得甲類(lèi)房間除門(mén)洞以外不再開(kāi)多余的孔洞，以避免爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域不必要的擴(kuò)大。

2.2 防爆設(shè)備選型及配電線路的設(shè)計(jì)

基于明確的爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域劃分布置圖，設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡量減少電氣設(shè)備或線路布置于爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，對(duì)于無(wú)法避免而必須安裝于爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的電氣設(shè)備及其線路應(yīng)采取防爆措施。因此甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)通常僅設(shè)置必要的照明燈具及事故風(fēng)機(jī)配電設(shè)備，其余非必要的電氣設(shè)備建議集中設(shè)置于非爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)。在確定電氣設(shè)備的防爆等級(jí)之前設(shè)計(jì)人員需熟知甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)的甲類(lèi)物質(zhì)的特性：①需明確甲類(lèi)物質(zhì)的儲(chǔ)存環(huán)境是屬于爆炸性粉塵環(huán)境還是屬于爆炸性氣體環(huán)境，不同的爆炸性介質(zhì)需匹配不同的防爆電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)（EPL）。設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的爆炸性環(huán)境為氣體環(huán)境，其電氣設(shè)備防爆結(jié)構(gòu)為Ga，Gb，Gc。而在爆炸性粉塵環(huán)境中對(duì)應(yīng)的電氣設(shè)備防爆結(jié)構(gòu)應(yīng)為Da，Db。應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)不同的爆炸性環(huán)境選擇不同的電氣設(shè)備防爆結(jié)構(gòu)。②爆炸性氣體混合物的級(jí)別按照最大試驗(yàn)安全間隙或最小點(diǎn)燃電流依次分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種級(jí)別。當(dāng)存在有兩種及以上可燃性物質(zhì)形成的爆炸性混合物時(shí)，應(yīng)按照混合后的爆炸性混合物的級(jí)別和組別選用防爆設(shè)備，無(wú)據(jù)可查又不可能進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可按危險(xiǎn)程度較高的級(jí)別和組別選用防爆電氣設(shè)備。③爆炸性氣體的引燃組別。在規(guī)定環(huán)境與條件下，易燃性物質(zhì)逸散的蒸汽或氣體混合空氣形成易燃性或爆炸性混合物受熱表面影響而引燃的溫度下限值，包括T1～T6不同等級(jí)，其引燃溫度漸次降低，同時(shí)電氣設(shè)備防爆性能與要求也相應(yīng)提升。

爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的所有電氣線路均需采取防爆措施，為降低電氣線路采取防爆措施的施工難度以及后續(xù)使用過(guò)程中電氣線路的檢修便利，建議爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的電氣線路均采用穿鍍鋅焊接鋼管沿墻、頂棚或地面明敷設(shè)。電氣線路宜在爆炸環(huán)境危險(xiǎn)性較小的環(huán)境或遠(yuǎn)離釋放源的地方敷設(shè)。設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)采取措施確保電氣線路保護(hù)管的密閉性，否則容易造成爆炸性氣體在保護(hù)管內(nèi)的累積或不同區(qū)域的不同類(lèi)別的爆炸性氣體相互混合，從而產(chǎn)生爆炸的隱患。故電氣線路保護(hù)鋼管連接的螺紋部分應(yīng)涂以鉛油或磷化膏，在可能凝結(jié)冷凝水的地方，管線上應(yīng)裝設(shè)排除冷凝水的密封接頭，鋼管穿越防爆區(qū)域采用非燃性材料嚴(yán)密堵塞。

2.3 防雷和接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

因甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)易燃易爆的特性，使得此類(lèi)建筑在遭受雷擊損害或接地保護(hù)不到位造成的損害比普通建筑要嚴(yán)重得多，一旦出問(wèn)題往往都很容易造成巨大的破壞及損失。甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)應(yīng)根據(jù)其存儲(chǔ)物品的特性來(lái)確定其防雷類(lèi)別。如存儲(chǔ)物質(zhì)為火炸藥及其制品，則應(yīng)按照一類(lèi)防雷進(jìn)行設(shè)計(jì)。其余倉(cāng)庫(kù)可根據(jù)分區(qū)及影響程度確定，大多情況下按照二類(lèi)防雷進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是如果遇到甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)存在排放爆炸性氣體、蒸氣或粉塵的放散管、呼吸閥、排風(fēng)管的情況時(shí)需注意，僅當(dāng)其排放物達(dá)不到爆炸濃度、長(zhǎng)期點(diǎn)火燃燒、一排放就點(diǎn)火燃燒以及發(fā)生事故時(shí)排放物才達(dá)到爆炸濃度的情況時(shí)，通風(fēng)管、安全閥、接閃器的保護(hù)范圍可只保護(hù)到管帽，無(wú)管帽時(shí)應(yīng)保護(hù)到管口。其余情況應(yīng)嚴(yán)格按照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50057-2010第4．2．1條第2款的規(guī)定進(jìn)行防雷保護(hù)設(shè)計(jì)[2]。

甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)中除防雷接地設(shè)計(jì)外容易被忽略的一點(diǎn)便是防靜電接地設(shè)計(jì)。倉(cāng)庫(kù)的倉(cāng)儲(chǔ)屬性決定了其在使用過(guò)程中必然發(fā)生經(jīng)常性的物品搬運(yùn)、堆垛等行為、部分倉(cāng)庫(kù)對(duì)于空氣的干燥度也有較高的要求以及人體自帶的靜電，這些都可能導(dǎo)致靜電的積累，如果無(wú)法有效地釋放這些積累的靜電則可能導(dǎo)致靜電放電而產(chǎn)生的火花，從而成為爆炸性危險(xiǎn)物質(zhì)的點(diǎn)火源。因此甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)凡可能產(chǎn)生靜電危害的管道和設(shè)備均應(yīng)做靜電接地，且一般接地點(diǎn)不少于2處。對(duì)于專(zhuān)門(mén)用于靜電接地的接地系統(tǒng)其接地電阻不宜大于100歐。以某甲類(lèi)危險(xiǎn)品庫(kù)的設(shè)計(jì)實(shí)例為例，鑒于甲方無(wú)法對(duì)此倉(cāng)庫(kù)后續(xù)實(shí)際使用中倉(cāng)儲(chǔ)物品或設(shè)備的擺放位置在設(shè)計(jì)階段明確，故我司只能按照常規(guī)做法從室內(nèi)局部等電位箱引出一根40＊4的熱鍍鋅扁鋼，明敷設(shè)于四周側(cè)墻踢腳線處并應(yīng)焊接地螺栓，作為防靜電接地的預(yù)留干線[3-4]。并明確要求倉(cāng)庫(kù)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的所有金屬設(shè)備外殼、金屬柜體、金屬管道等均應(yīng)就近至少兩處接入防靜電接地干線，且接地連接線為截面不小于6平方毫米的銅芯電線或電纜。另外人員經(jīng)常性的出入使得人體自帶靜電成為了一個(gè)移動(dòng)的靜電源，特別是在氣候干燥的地區(qū)尤為嚴(yán)重[5-7]。因此建議于在此倉(cāng)庫(kù)的入口處設(shè)置一個(gè)人體靜電荷釋放球，靜電荷釋放球與防靜電接地網(wǎng)可靠連接。在人員進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)前需觸摸靜電荷釋放球釋放人體靜電荷，方可進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)內(nèi)作業(yè)。

2.4 危險(xiǎn)氣體探測(cè)系統(tǒng)

爆炸性危險(xiǎn)物質(zhì)在存儲(chǔ)過(guò)程中存在泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，有可能造成可燃?xì)怏w或可燃液體的蒸氣或薄霧與空氣混合形成爆炸性氣體混合物。當(dāng)混合物達(dá)到一定的濃度值時(shí)就有可能造成爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。因此及早地發(fā)現(xiàn)并及時(shí)地通過(guò)安全措施控制爆炸性氣體混合物的濃度可大大減少危險(xiǎn)物質(zhì)泄漏引發(fā)的事故。應(yīng)根據(jù)倉(cāng)庫(kù)各房間內(nèi)存放的爆炸性危險(xiǎn)物質(zhì)設(shè)置相對(duì)應(yīng)的可燃?xì)怏w探測(cè)系統(tǒng)。當(dāng)房間內(nèi)可燃?xì)怏w濃度超過(guò)下限值25% LEL時(shí)，安裝在現(xiàn)場(chǎng)的氣體報(bào)警裝置發(fā)出一級(jí)報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)區(qū)域的事故排風(fēng)機(jī)強(qiáng)制排風(fēng)，并切斷進(jìn)氣閥；當(dāng)氣體濃度超過(guò)50% LEL時(shí)二級(jí)報(bào)警設(shè)備發(fā)出警報(bào)后，即使安裝場(chǎng)所被測(cè)氣體濃度發(fā)生變化恢復(fù)到正常水平，仍應(yīng)持續(xù)報(bào)警，只有經(jīng)確認(rèn)并采取措施后才能停止報(bào)警?？扇?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)的同時(shí)應(yīng)立即切斷除事故風(fēng)機(jī)外的其他所有非消防電源的供電。

3 結(jié)語(yǔ)

電氣設(shè)計(jì)是甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)的重要組成部分，一個(gè)好的電氣設(shè)計(jì)不僅要能保證安全性這個(gè)最基本的要求，還應(yīng)該兼顧實(shí)用性及經(jīng)濟(jì)性。這就要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格以國(guó)家規(guī)范為依據(jù)，密切結(jié)合實(shí)際的工藝設(shè)計(jì)需求并與其他各專(zhuān)業(yè)協(xié)同配合，制定出科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案。