正压防爆集装箱的通风设计及计算

摘 要：陆地石油勘探和海上平台石油勘探区域等场所有可能产生爆炸气体，该区域属于二类的一区和二区，用于此处的机器和设备工作条件危险，根据国内外相关条例，如果暴露在普通房间或大气内的仪器仪表油气储运等设备需要采用特殊工艺处理方法和控制方法对此类设备内部电器控制部分，动力运行系统，保护系统，制冷制热散热系统，机械火花或电火花等进行防爆处理，而大部分此类设备无法做到完全防爆并且通过认证机构的认可。而近些年推出的正压防爆集装箱则实现了在这样的工作条件下此类设备的正常工作运行。本文根据DNV2.7-2和GB 3836.17和ABS GUIDE等阐述了正压防爆集装箱的通风设计方法和思路。

关键词：正压防爆集装箱；通风设计计算；DNV2.7-2；；ABS GUIDE

1引言

现代钻井勘探现场对现场设备的防爆性能要求严格，对于可能出现火灾和爆炸的区域称为危险区，一般分为0类区，1类区，2类区三个区，以录井区域为例，以井口为中心半径30米内为一级防爆区（zone 1/l类区），30米到100米区域为二级防爆区（zone 2/2类区）。在一级防爆区内的所有设备必须防爆，2类区也根据生产安全的实际情况和客户要求，大多数设备也选择防爆，但是市面上很多录井设备无法达到相应的防爆要求，而正压防爆集装箱的诞生解决了这一问题。

2正压防爆集装箱的原理

正压防爆集装箱的原理是通过集装箱壳体达到防爆技术要求，从而装置在集装箱内的所有的普通非防爆机械和电器设备达到了防爆的目的。正压通风系统是使集装箱达到防爆技术要求的关键。总电源打开时，首先系统自动开启防爆鼓风系统，由防爆离心风机抽取危险区30米以外远距离的新鲜空气进入正压箱，对正压箱内的空气进行吹扫并建立50pa以上的正压，吹扫3周时间后，在控制条件满足的情况下，自动开启总电源，然后可以开启电源控制电源，开启正压房内其他电器设备，在开启过程中或箱内设备运行中，如果防爆控制系统监测到箱内出现危险气体或达不到相应正压等情况，报警系统报警警示，如果在规定的时间内，箱内控制条件仍不能得到满足，或直接达到报警上限，箱内非防爆控制系统自动关闭，从而达到防爆的目的。

如下内容将重点阐述，正压防爆集装箱内通过通风建立正压的设计思路和方法。此部分也是设计中的重点与难点。

3正压通风的建立设计及计算

14尺正压防爆集装箱项目为例，箱体尺寸长X宽X高=4267mmX2438mmX2591mm，顶、侧、端板厚度为4mm波纹板，设计温度-40℃～50℃，用于2区或1区工作环境，室内工作人员2名，换气次数最少每小时5次，内部正压值≥50pa，为了达到相应正压值，在计算相应换气量时，需要考虑到箱内的净空间和室外连接风管内的空间以及门口处为了防止开门时室内外空气直接对流所设置气锁区的空间，综合因素计算所需风量大概是380CMH，选择1套380V/300pa/580m3/h的防爆加豪胄姆缁远距离送风，离心风机需要时镀锌钢板外壳，防爆电机，叶片经过防爆处理，不会产生电火花，通过30到50米阻燃通风软管在安全区远距离给箱内供风，风机需具有防爆机构整机防爆认证，由箱内CPFG系统（正压防爆与火器控制系统）供电并控制。

箱内进风口和出风口分别安装2套带有防爆执行器的A60防火阀，内置70℃±3℃的熔断器，当室外进风空气超过70℃时，熔断器熔断，防火阀自动关闭。所有的防火阀都具有指示“开”和关的标志，防火阀既可以通过CPFG系统供电并控制，也可以直接手动开启关闭，并且防火阀需要具有防爆机构整机防爆认证。出风口处在防火阀前额外设置一套0到90度任意角度调节的手动风量调节阀，通过调节手柄手动对排风量进行调节已达到控制室内压强的要求。

4 箱内加热及制冷系统设计

若防爆箱作为工作间使用，为了保证箱内人员适宜的工作环境，同样以14尺箱正压防爆集装箱项目为例：

制冷：箱内可配备一套BKF-35/220V-1P防爆单冷分体壁挂空调，制冷剂：R410a，箱内噪音：36.8/40.8 dB， 室外噪音：50 dB。所选空调适用于爆炸性气体环境2区或1区场所。在夏天用于将室内环境温度保持在18-24摄氏度左右，在环境温度-7℃～43度80%的工况广泛用于石油开采，炼油，等危险环境及海洋石油平台等场所。内机壁挂在墙板上，外机放在室外凹陷处。内机可选择不防爆，外机需防爆并且具有防爆机构整机防爆认证。若空调还需要给机器降温使用，则需要根据机器的散热量选择不同型号，类别的空调。

制热：在进风口处增加一套风管加热器，安装于室内防火阀的后端，220V/4kw，用于在低温环境下对新风进行预热。此套风管加热器为非防爆产品，需要和风机连锁，当风机启动3分钟后，加热器再进行启动。

注意：一般制冷和加热系统不会同时运行，它们都是由安全电源供电并经CPFG系统监控并且在紧急情况下此系统电源将被切断。

5.送风风机的选择

正压防爆集装箱的增压风机是离心式防爆风机，由于在增压系统启动的情况下，风机是始终工作的，所以保护气体就能源源不断的将室内原有气体置换出去，从而保证了正压箱内的安全。在计算风量是，初步考虑箱体没有其他焊点间隙泄露风量，人员进出门和逃生窗选择气密性，若集装箱焊接存在漏风缝隙或人员进出门门，逃生窗的气密性不够，箱内设备布置复杂，易形成气流死角，根据理论计算所得的风量值达不到箱内所需的相应正压值和换气量，正压防爆集装箱为了监测换气量，在排气口处安装了流量传感器，我们也可以通过检测数据验证换气结果。

6.结论

正压防爆集装箱作为近些年新出现的集装箱产品，技术力量还需要累积，但是其在未来的集装箱市场有着远大的前景并且因其作为高级服务箱，附加值很高。正压防爆房间的设计作为一个系统工程，除了正压通风防爆外还有其他很多方面的环节需要处理，针对本文的正压防爆集装箱总结如下：

1.正压防爆集装箱通过达到箱体的防爆，使箱内的机器或设备不再需要防爆，有利于危险区如录井仪器仪表的选型，不再局限于录井设备必须选择防爆类型，给了危险区的仪器仪表广阔的设计和应用空间，节约了高精密仪器仪表的投入成本，而正压防爆集装箱作为相对于箱体外部的安全空间，也大大提高了在危险区工作人员的安全性。

2.正压防爆集装箱通风部分主要包括风机送风换风和室内空调、加热器的制冷制热系统。箱内通过离心排风机远距离送风最终达到室内正压目的。因为空气、风作为不稳定因素，无法捕捉，计算时需要多方面考虑，建立正压时和应用是需通过防爆与火器控制系统监测设备实时监测，若出现异常，及时警报，若在规定设置时间内无法排除异常，则整套系统通过压防爆与火器控制系统断闸。

参考文献：

[1] STANDARD FOR CERTIFICATION DNV2.7-2 Offshore Service Modules MAY 2013

[2] GB 3836.17-2007/IEC 60079-13：19829 正压房间或建筑物的结构和使用（IEC 60079-13：1982，IDT）

[3] ABS GUIDE FOR PORTABLE ACCOMMODATION MODLES JANUARY 2013（UPDATED JULY 2016）

第一作者简介：

张芸芸，1983-9-14，助理工程师，本科生，从事服务型集装箱暖通设计工作。