浅析油气田工业建筑泄爆设计措施

摘要：随着油气田工业发展的不断加快，高大空间的、储存和生产危险气体、液体的工业建筑越来越多，其安全问题也日益凸显，这些有爆炸安全隐患的甲类工业建筑一旦发生爆炸将导致灾难性的后果。在此背景下，本文从油气田工业建筑泄爆设计存在的问题入手，阐述了泄爆屋面和泄爆窗在常规设计做法中产生的安全隐患和后果，继而具体论述针对解决存在问题，并有效避免和减少易爆建筑发生爆炸并造成二次伤害的泄爆设计新技术、新措施。

关键词：工业建筑 泄爆设计 新技术 泄压窗 泄压屋面

中图分类号： S611 文献标识码： A

1 概述

随着油气田勘探开发及综合利用项目的建设，油气田和管道方面的地面建设工程逐渐增多。主要涉及到集输、加工介质为原油、轻质油、（气）柴油、液化石油气、石油伴生气一类的厂房，如计量间、油泵房、阀组间等甲类厂房。此类厂房由于装置设备本身的缺陷或人为因素，可燃气体、可燃蒸汽和可燃粉尘一类物质的在“跑、冒、滴、漏”的现象下，非常容易与空气混合在一起，逐渐形成浓度达到爆炸极限的混合物，遇到火源立刻就会引起爆炸。在受限空间的约束作用下，气体爆炸会产生较高的压力和压力增长速率，以至于很多装置、设备以及建筑不能承受而造成人员伤亡和财产损失，甚至导致灾难性的后果。

2 工业建筑常规泄爆设计存在的问题

有爆炸危险的工业建筑，必须设计有足够泄压面积的泄压区，一旦发生爆炸，泄压区就可以大大减轻爆炸时的破坏强度，不致于因爆炸使主体结构遭受致命破坏而造成人员重大伤亡和设备的损毁。在国家现有的标准、规范和标准图集中，对有爆炸危险的甲、乙类厂房如何进行泄爆设计，有一些基本要求，但尚无可直接使用、参考的构造详图。通过实际考察，对此类厂房的泄爆、泄压设计，若仅仅是泄压面积够了，建筑和周边的安全性还是不可保证，主要存在以下几个问题：

2.1 泄压窗

常用做法：普通塑钢窗，安全玻璃，外开。

图1 爆炸引起泄压窗破坏造成二次伤害

存在问题：窗户不坚固，合页、插销没有固定做法，窗外未设保护挡板。若发生爆炸时构造节点不易摧毁、脱落，泄散不迅速，也不能保证窗户不被损坏，玻璃碎而不掉，玻璃一旦被炸抛出，没有挡板遮挡，不可控制，容易造成二次伤害，见图1。

2.2 泄压屋面

常用做法：彩色压型钢板屋面。

存在问题：彩色压型钢板质轻、强度高，但塑性好，爆炸发生时不易爆成碎片，也不易冲开，有很大的安全隐患，见图2。

图2 爆炸引起泄压屋面损毁

3 工业建筑泄爆设计新技术

近几年，随着油气田的大力发展，有甲烷、丙烷、天然气、液化石油气及易燃液体车间的厂房、库房、泵房越来越多。由于此类厂房高大，设备众多，在泄爆设计中单靠增加泄压面积不仅在实际上难以做到，即使能做到也难以抵御像甲烷气、丙烷气和液化石油气在爆炸后期出现的强烈爆炸被炸毁，建筑和设备的零部件易炸飞伤及周边。因此需要寻找到性能更好的，安装工艺简单易行的新型材料和构造技术来弥补现有爆炸泄压防护技术的不足。

3.1 新型泄爆屋面

压型钢板屋面是最常见的厂房屋面形式，因此压型钢板泄压口的构造就是研究的重中之重。严格来讲，常用的一般构造的压型钢板屋面并不能将所有的屋面构造均算做泄爆面积，理论上说，只有压型钢板在固定件上采取措施，使之在爆炸临界点脱落，易于爆出，带联动的泄爆屋顶才可算做泄压屋面。

对于严寒和寒冷地区的工业建筑，压型钢板泄压口既是泄压功能区域，又是厂房的护结构。既要在需要的时候泄压，又不能让大风把泄压口构造吹跑。两者必须兼顾，才能既保证大风天正常生产，又能在发生爆炸事故时及时泄压，保障人员生命和财产安全。泄压口构造最好既能泄压，还没有物质飞出，不会造成二次伤害。

3.1.1新技术一：彩钢板泄爆铰接装置

这种泄爆装置的目的是要提供一种对室内发生的爆炸具有敏捷感知功能、能快速形成冲击气浪外排的泄压口，能有效降低室内爆炸破坏力，适于屋顶上使用的泄爆装置。

形成泄压口的泄爆板依靠泄爆螺栓与固定在屋顶上的安装构件装配相连，当室内压力接近临界值，泄爆螺栓就会自动断裂、脱落，驱使泄爆板即刻自动向外弹飞，在建筑物上快速形成泄压口。且由于泄爆板与屋面铰接，受到约束作用，泄爆板不会脱开，伤及建筑物周围的行人或财物，泄压效果见图3。所以，在爆炸事故发生后只需要在已损坏的泄爆螺栓位置上重新安装上新的泄爆螺栓，即可恢复。

图3彩钢板泄爆铰接装置泄压示意图

3.1.2 新技术二：钢板网屋面泄压结构

此结构是在现有彩钢板屋面的基础上，取消底板，改成在屋面擦条上翼缘铺设钢板网，在钢板网的上部铺设带有铝箔贴面的玻璃丝棉保温层，在保温层的上部再铺设屋面外板。钢板网的洞孔面积需达到整板面积的70%以上，并且要求高强度。当厂房内部瞬时压力过高时，气流能够顺利通过钢板网孔洞顶开屋面板达到泄压目的。

这种构造做法简单易行，较之新技术一节约造价。但是这种屋面外板在泄压时容易爆出伤人，因此在地处偏僻，采用远程控制的甲类工业厂房中使用较为妥当。

3.2 新型泄爆门窗

工业建筑的门窗作为泄压口时比较容易做到，但要考虑不能影响邻近车间和建筑物的安全，否则需要在窗外设保护挡板，或在墙外留出一块空地设置栏杆，防止伤人。外窗的泄压构造为开启扇泄压，不能采取玻璃破碎泄压。泄压窗的形式应采用上悬或中悬的外平开窗，若窗高小于1500mm宜用上悬，若窗高大于1500mm宜用中悬，转轴设于上部1/3处，采用弹簧销压力差开启，开启压力为风荷载设计值。门窗的单位质量轻、玻璃较薄、门窗五金件断面较小、构造节点的处理上要求易摧毁、脱落等。为避免开关时相互撞击而产生火花，泄压窗应采用不会产生火花材料，如木窗，并用铜质零件。窗玻璃应采用破碎后不产生棱角的安全玻璃，一旦发生爆炸时泄压窗应坚而不碎，玻璃碎而不掉，以不致于对人体产生伤害。

3.2.1 新技术：泄爆门窗的感压装置

目前，泄爆门窗基本都利用泄爆螺栓进行泄压，但是泄爆螺栓的断裂需要很大压力，因此存在一定的安全隐患。

新型的感压装置设置感应板，通过开关与控制系统连接。我们可以根据实际情况调节感应板的敏感度。可直观有效的控制室内压力的减排，并使装置在设计好的压力范围内自动报警，进而自动开启泄爆门窗，实现减压排放。

3.3 新型泄爆构件

不论是屋面板泄爆还是门窗扇泄爆，往往都是由螺栓构件的设计来达到泄压的目的。现有的泄爆厂房螺栓构件的强度，由于考虑泄爆效果必须具有一定的脆弱性，所以强度不能太大，但同时必须满足固定功能。但是，由于外在环境的不确定性往往会影响泄爆螺栓构件的功能，例如生锈，受大风压而断裂等。

新型的泄爆构件目的在于克服上述不足，从而降低泄压对建筑物本身和室内财物的破坏程度。它能够根据量化的泄爆压力实现泄压，并可以增强泄爆构件的强度。再利用防腐锈层，来避免化学腐蚀及生锈的情况。

4 结语

综上所述，工业建筑泄爆、泄压设计在油气田工业建筑设计中应用面非常广泛。积极探索新技术并将其应用到实际的泄爆设计中，可有效的避免和减少易爆建筑发生爆炸时造成的二次伤害，并将财产损失和人员伤亡降到最低限度。以上新技术体现了国家现有的可持续发展、安全、节能、人性化设计的理念。大力推广新技术不但能够保障生产人员的健康安全，并能从根本上提高易爆工业建筑泄爆的质量和性能，继而使其在油气田发展中体现出更大的价值和作用。

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[5]陈凡，浅谈工业建筑防爆设计[J]．化工设计通讯，2006，6．

作者简介：刘宏梅；女；1980,5；毕业日期2007,7；四川大学；硕士研究生；任职于西安长庆科技工程有限责任公司；工程师；建筑设计。