2019一級消防工程師技術實務基礎講義：建筑防爆

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建筑防爆

第一節(jié) 建筑防爆基本原則和措施

一、防爆原則

控制可燃物和助燃物濃度、溫度、壓力及混觸條件，避免物料處于燃爆的危險狀態(tài);消除一切足以引起起火爆炸的點火源;采取各種阻隔手段，阻止火災爆炸事故的擴大。

二、防爆措施

建筑防爆的基本技術措施分為預防性技術措施和減輕性技術措施。

(一)預防性技術措施

1.排除能引起爆炸的各類可燃物質

(1)在生產過程中盡量不用或少用具有爆炸危險的各類可燃物質;

(2)生產設備應盡可能保持密閉狀態(tài)，防止“跑、冒、滴、漏”;

(3)加強通風除塵;

(4)預防燃氣泄漏，設置可燃氣體濃度報警裝置;

(5)利用惰性介質進行保護。

2.消除或控制能引起爆炸的各種火源

(1)防止撞擊、摩擦產生火花;(2)防止高溫表面成為點火源;(3)防止日光照射;(4)防止電氣火災;(5)消除靜電火花;(6)防雷電火花;(7)防止明火。

(二)減輕性技術措施

1.采取泄壓措施

在建筑圍護構件設計中設置一些薄弱構件。

2.采用抗爆性能良好的建筑結構體系

強化建筑結構主體的強度和剛度，使其在爆炸中足以抵抗爆炸壓力而不倒塌。

3.采取合理的建筑布置

在建筑設計時，根據建筑生產、儲存的爆炸危險性，在總平面布局和平面布置上合理設計，盡量減小爆炸的影響范圍，減少爆炸產生的危害。

第二節(jié) 爆炸危險性廠房、庫房的布置

一、爆炸危險區(qū)域的劃分及范圍

(一)爆炸危險區(qū)域的劃分

(1)爆炸性氣體、可燃蒸氣與空氣混合形成爆炸性氣體混合物的場所，按其出現的頻繁程度和持續(xù)時間可分為 0 區(qū)、1 區(qū)和 2 區(qū)。

(2)爆炸性粉塵環(huán)境根據爆炸性粉塵混合物出現的頻繁程度和持續(xù)時間，可分為 20 區(qū)、21 區(qū)和 22 區(qū)。

3.2.1 爆炸性氣體環(huán)境應根據爆炸性氣體混合物出現的頻繁程度和持續(xù)時間分為 0 區(qū)、1區(qū)、2 區(qū)，分區(qū)應符合下列規(guī)定：

0 區(qū)應為連續(xù)出現或長期出現爆炸性氣體混合物的環(huán)境;

1 區(qū)應為在正常運行時可能出現爆炸性氣體混合物的環(huán)境;

2 區(qū)應為在正常運行時不太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存在的爆炸性氣體混合物的環(huán)境。

4.2.2 爆炸危險區(qū)域應根據爆炸性粉塵環(huán)境出現的頻繁程度和持續(xù)時間分為20區(qū)、21區(qū)、22 區(qū)，分區(qū)應符合下列規(guī)定：

20 區(qū)應為空氣中的可燃性粉塵云持續(xù)地或長期地或頻繁地出現于爆炸性環(huán)境中的區(qū)域;

21 區(qū)應為在正常運行時，空氣中的可燃性粉塵云很可能偶爾出現于爆炸性環(huán)境中的區(qū)域;

22 區(qū)應為在正常運行時，空氣中的可燃粉塵云一般不可能出現于爆炸性粉塵環(huán)境中的區(qū)域，即使出現，持續(xù)時間也是短暫的。

(一)爆炸危險區(qū)域的范圍

(1)按釋放源的級別劃分。 GB50058-2014

3.2.3 釋放源應按可燃物質的釋放頻繁程度和持續(xù)時間長短分為連續(xù)級釋放源、一級釋放源、二級釋放源，釋放源分級應符合下列規(guī)定：

1.連續(xù)級釋放源應為連續(xù)釋放或預計長期釋放的釋放源——0 區(qū)

2.一級釋放源應為在正常運行時，預計可能周期性或偶爾釋放的釋放源——1 區(qū)

3.二級釋放源應為在正常運行時，預計不可能釋放，當出現釋放時，僅是偶爾和短期釋放的釋放源——2 區(qū)

(2)根據通風條件調整爆炸危險區(qū)域劃分

1)當通風良好時，應降低爆炸危險區(qū)域等級(爆炸危險區(qū)域內的通風，其空氣流量能使易燃物質很快稀釋到爆炸下限值的 25%以下時，可定為通風良好);當通風不良時應提高爆炸危險區(qū)域等級。

2)局部機械通風在降低爆炸性氣體混合物濃度方面比自然通風和一般機械通風更為有效時，可采用局部機械通風降低爆炸危險區(qū)域等級。

3)在障礙物、凹坑和死角處，應局部提高爆炸危險區(qū)域等級。

4)利用堤或墻等障礙物，限制比空氣重的爆炸性氣體混合物的擴散，可縮小爆炸危險區(qū)域的范圍。

二、爆炸危險性廠房、庫房的布置

(一)總平面布局

(1)有爆炸危險的甲、乙類廠房、庫房宜獨立設置，并宜采用敞開或半敞開式，其承重結構宜采用鋼筋混凝土或鋼框架、排架結構。

(2)有爆炸危險的廠房、庫房與周圍建筑物、構筑物應保持一定的防火間距。

甲類廠房與民用建筑的防火間距不應小于 25m，與重要公共建筑的防火間距不應小于 50m，與明火或散發(fā)火花地點的防火間距不應小于 30m。

甲類庫房與重要公共建筑物的防火間距不應小于 50m，與民用建筑和明火或散發(fā)火花地點的防火間距按其儲存物品性質不同為 25-40m。

(3)有爆炸危險的廠房平面布置最好采用矩形，與主導風向應垂直或夾角不小于 45°，以有效利用穿堂風，將爆炸性氣體吹散，在山區(qū)宜布置在迎風山坡一面且通風良好的地方。

(4)防爆廠房宜單獨設置，如必須與非防爆廠房貼鄰時，只能一面貼鄰，并在兩者之間用防火墻或防爆墻隔開。相鄰兩個廠房之間不應直接有門相通，以避免爆炸沖擊波的影響。

(二)平面和空間布置

(4)變配電站

3.3.8 變、配電站不應設置在甲、乙類廠房內或貼鄰，且不應設置在爆炸性氣體、粉塵環(huán)境的危險區(qū)域內。供甲、乙類廠房專用的 10kV 及以下的變、配電站，當采用無門、窗、洞口的防火墻分隔時，可一面貼鄰，并應符合現行國家標準《爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》GB 50058 等標準的規(guī)定。

乙類廠房的配電站確需在防火墻上開窗時，應采用甲級防火窗。

3.6.7 有爆炸危險的甲、乙類生產部位，宜布置在單層廠房靠外墻的泄壓設施或多層廠房頂層靠外墻的泄壓設施附近。

有爆炸危險的設備宜避開廠房的梁、柱等主要承重構件布置。

3.6.8 有爆炸危險的甲、乙類廠房的總控制室應獨立設置。

3.6.9 有爆炸危險的甲，乙類廠房的分控制室宜獨立設置，當貼鄰外墻設置時，應采用耐火極限不低于 3.00h 的防火隔墻與其他部位分隔。

3.6.10 有爆炸危險區(qū)域內的樓梯間、室外樓梯或有爆炸危險的區(qū)域與相鄰區(qū)域連通處，應設置門斗等防護措施。門斗的隔墻應為耐火極限不應低于 2.00h 的防火隔墻，門應采用甲級防火門并應與樓梯間的門錯位設置。

3.6.11 使用和生產甲、乙、丙類液體的廠房，其管、溝不應與相鄰廠房的管、溝相通，下水道應設置隔油設施。

3.6.12 甲、乙、丙類液體倉庫應設置防止液體流散的設施。遇濕會發(fā)生燃燒爆炸的物品倉庫應采取防止水浸漬的措施。

【2015 年真題】某食用油加工廠，擬新建一座單層大豆油浸出車間廠房，其耐火等級為一級，車間需要設置與生產配套的浸出溶劑中間倉庫、分控制室、辦公室和專用 10KV 變電所。對該廠房進行總平面布局和平面布置時，正確的措施有( )。

A.車間專用 10KV 變電所貼鄰廠房建造，并用無門窗洞口的防火墻與廠房分隔

B.中間倉庫在廠房內靠外墻布置，并用防火墻與其他部位分隔

C.分控制室貼鄰廠房外墻布置，并采用耐火極限為 4.00h 的防火墻與廠房分隔

D.廠房平面采用矩形布置

E.辦公室設置在廠房內，并與其他區(qū)域之間設耐火極限為 2.00h 的隔墻分隔

【答案】ABCD

第三節(jié) 爆炸危險性建筑的構造防爆

一、泄壓

(一)泄壓面積計算

爆炸能夠在瞬間釋放出大量氣體和熱量，使室內形成很高的壓力，為了防止建筑物的承重構件因強大的爆炸力遭到破壞，將一定面積的建筑構、配件做成薄弱泄壓設施，其面積稱為泄壓面積。

3.6.4 廠房的泄壓面積宜按下式計算，但當廠房的長徑比大于 3 時，宜將建筑劃分為長徑比不大于 3 的多個計算段，各計算段中的公共截面不得作為泄壓面積：

式中：A 為卸壓面積(㎡)

V 為廠房的容積(m³)

C 為卸壓比，可按表 3.6.4 選取(㎡/m³)

解答：

1)計算廠房截面的水力直徑：

(2×12.0×6.5)/(12.0+6.5)=8.43

(二)泄壓設施

泄壓設施可為輕質屋蓋、輕質墻體和易于泄壓的門窗，但宜優(yōu)先采用輕質屋蓋，不應采用普通玻璃。

易于泄壓的門窗、輕質墻體、輕質屋蓋是指門窗的單位重量輕、玻璃較薄、墻體屋蓋材料密度較小、門窗選用的小五金斷面較小、構造節(jié)點的處理上要求易摧毀和脫落等。

3.6.3 泄壓設施宜采用輕質屋面板、輕質墻體和易于泄壓的門、窗等，應采用安全玻璃等在爆炸時不產生尖銳碎片的材料。

泄壓設施的設置應避開人員密集場所和主要交通道路，并宜靠近有爆炸危險的部位。

作為泄壓設施的輕質屋面板和墻體的質量不宜大于 60kg/㎡。

屋頂上的泄壓設施應采取防冰雪積聚措施。

3.6.5 散發(fā)較空氣輕的可燃氣體、可燃蒸氣的甲類廠房，宜采用輕質屋面板作為泄壓面積。頂棚應盡量平整、無死角，廠房上部空間應通風良好。

8)當采用活動板、窗戶、門或其他鉸鏈裝置作為泄壓設施時，必須注意防止打開的泄壓孔由于在爆炸正壓沖擊波之后出現負壓而關閉。

9)爆炸泄壓孔不能受到其他物體的阻礙，也不允許冰、雪妨礙泄壓孔和泄壓窗的開啟，需要經常檢查和維護。

10)泄壓面在材料的選擇上除了要求重量輕以外，最好具有在爆炸時易破碎成碎塊的特點，以便于泄壓和減少對人的危害。

11)對于北方和西北寒冷地區(qū)，由于冰凍期長、常常積雪，易增加屋面上泄壓面的單位面積荷載，使其產生較大重力慣性，從而使泄壓受到影響，因而應采取適當措施防止積雪。

二、抗爆

(一)防爆結構形式的選擇

對于有爆炸危險的廠房和庫房，選擇正確的結構形式，再選用耐火性能好、抗爆能力強的框架結構。

耐爆框架結構一般有 3 種形式：

①現澆式鋼筋混凝土框架結構;

②裝配式鋼筋混凝土框架結構;

③鋼框架結構。

第四節(jié) 爆炸危險環(huán)境電氣防爆

一、電所防爆的基本原理與措施

(一)電氣防爆基本原理

電氣設備引燃爆炸混合物有兩方面原因：

一是電氣設備產生的火花、電弧;

二是電氣設備表面(最口與爆炸混合物相接觸的表面)發(fā)熱。

(二)電氣防爆基本措施

(1)宜將正常運行時產生火花、電弧和危險溫度的電氣設備和線路，布置在爆炸危險性較小或沒有爆炸危險的環(huán)境內。

(2)采用防爆的電氣設備。

(3)按有關電力設備接地設計技術規(guī)程規(guī)定的一般情況不需要接地的部分，在爆炸危險區(qū)域內仍應接地，電氣設備的金屬外殼應可靠接地。

(4)設置漏電火災報警和緊急斷電裝置。

(5)安全使用防爆電氣設備。

(6)散發(fā)較空氣重的可燃氣體、可燃蒸氣的甲類廠房以及有粉塵、纖維爆炸危險的乙類廠房，應采用不發(fā)火花的地面。采用絕緣材料作整體面層時，應采取防靜電措施。散發(fā)可燃粉塵、纖維的廠房，其內表面應平整、光滑，并易于清掃。

3.6.6 散發(fā)較空氣重的可燃氣體、可燃蒸氣的甲類廠房和有粉塵、纖維爆炸危險的乙類廠房。應符合下列規(guī)定：

1.應采用不發(fā)火花的地面。采用絕緣材料作整體面層時，應采取防靜電措施。

2.散發(fā)可燃粉塵、纖維的廠房，其內表面應平整、光滑，并易于清掃。

3.廠房內不宜設置地溝，確需設置時，其蓋板應嚴密，地溝應采取防止可燃氣體、可燃蒸氣和粉塵、纖維在地溝積聚的有效措施，且應在與相鄰廠房連通處采用防火材料密封。

三、爆炸性混合物的分類、分級和分組

爆炸性氣體、易燃液體和閃點低于或等于環(huán)境溫度的可燃液體、爆炸性粉塵或易燃纖維等統稱為爆炸性物質。

在大氣條件下，氣體、蒸氣、薄霧、粉塵或纖維狀的易燃物質與空氣混合，點燃后，燃燒將在整個范圍內迅速傳播的混合物，稱為爆炸性混合物。

(一)爆炸性物質的分類

Ⅰ類：礦井甲烷。

Ⅱ類：爆炸性氣體混合物(含蒸氣、薄霧)。

Ⅲ類：爆炸性粉塵(含纖維)。

(二)爆炸性混合物的分級和分組

爆炸性混合物的危險性是由它的爆炸極限、傳爆能力、引燃溫度和最小點燃電流決定的。

(1)爆炸性氣體混合物

①按最大試驗安全間隙(MESG)分級分為ⅡA、ⅡB、ⅡC 三級。

ⅡA 安全間隙最大，危險性最小，ⅡC 安全間隙最小，危險性最大。

間隙越小，傳爆能力越強，危險性越大。

方法：最大試驗安全間隙：在標準試驗條件下，殼內所有濃度的被試驗氣體或蒸氣與空氣的混合物點燃后，通過 25mm 長的接合面均不能點燃殼外爆炸性氣體混合物的外殼空腔兩部分之間的最大間隙。安全間隙的大小反映了爆炸性氣體混合物的傳爆能力。

②按最小點燃電流(MIC)分級

方法：在溫度為 20~40℃，大氣壓力為 0.1MPa，電壓為 24V，電感為 95mH 的試驗條件下，采用 IEC 標準火花發(fā)生器對空氣電感組成的直流電路進行 3000 次火花發(fā)生試驗，能夠點燃最易點燃混合物的最小電流。

分為ⅡA、ⅡB、ⅡC 三級，最小點燃電流越小，危險性就越大。

ⅡA 最大試驗安全間隙最大，最小點燃電流最大，危險性最小;反之，ⅡC 危險性最大。

③按引燃溫度分組

分為 T1、T2、T3、T4、T5、T6 六組。T6 引燃溫度最低，T1 引燃溫度最高。

引燃溫度：爆炸性混合物不需要用明火即能引燃的最低溫度。

引燃溫度越低的物質，越容易引燃，越危險。

(2)爆炸性粉塵混合物

根據粉塵特性分為：ⅢA、ⅢB、ⅢC。

ⅢA——可燃性飛絮

ⅢB——非導電性粉塵

ⅢC——導電性粉塵

按引燃溫度：T11、T12、T13。

四、防爆電氣設備

(一)電氣設備的基本防爆類別

• 隔爆型 d——(1 區(qū)、2 區(qū))

• 增安型 e——(2 區(qū)，部分可用于 1 區(qū))

• 本質安全型(i)——(ia、ib、ic、iD)

• 正壓型(p)——(1 區(qū)、2 區(qū))

• 油浸型(o)——(1 區(qū)、2 區(qū))

• 充沙型(q)——(1 區(qū)、2 區(qū))

• 無火花型(n)——僅適用于 2 區(qū)

• 澆封型(m)——(1 區(qū)、2 區(qū))

• 粉塵防爆型——(20 區(qū)、21 區(qū)、22 區(qū))

(二)防爆電氣設備類別

電氣設備分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類三種。

Ⅰ類：煤礦用電氣設備。

Ⅱ類：除煤礦外的其他爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備。

Ⅲ類：可燃性粉塵環(huán)境用電氣設備。

選型：ⅡC 類可用于ⅡAⅡBⅡC，ⅡB 可用于ⅡBⅡC,ⅡA 只能用于ⅡA

粉塵電氣設備不能通用!

(三)防爆電氣設備溫度組別

(四)防爆標志

防爆形式+設備類別+溫度

Ex d Ⅱ BT6：ⅡB 類隔爆型 T6 組

(五)防爆電氣設備選用原則

1)電氣設備的防爆型式應與爆炸危險區(qū)域相適應。

2)電氣設備的防爆性能應與爆炸危險環(huán)境物質的危險性相適應：

當區(qū)域存在兩種以上爆炸危險物質時，電氣設備的防爆性能應滿足危險程度較高的物質要求。

爆炸性氣體環(huán)境內，防爆電氣設備的類別和溫度組別，應與爆炸性氣體的分類、分級和分組相對應。

可燃性粉塵環(huán)境內，防爆電氣設備的最高表面溫度應符合規(guī)范規(guī)定。

3)應與環(huán)境條件相適應。電氣設備的選擇應符合周圍環(huán)境內化學的、機械的、熱、霉菌以及風沙等不同環(huán)境條件對電氣設備的要求，電氣設備結構應滿足電氣設備在規(guī)定的運行條件下不降低防爆性能的要求。

4)應符合整體防爆的原則，安全可靠、經濟合理、使用維修方便。

【2015 年真題】某金屬部件加工廠的濾芯拋光車間廠房內有一地溝。對該廠房采取的下列防爆措施中，不符合要求的是( )。

A.用蓋板將車間內的地溝嚴密封閉

B.采用不發(fā)火花的地面

C.設置除塵設施

D.采用粗糙的防滑地面

【答案】D

【2015 年真題】下列建筑電氣防爆基本措施中，錯誤的是( )。

A.選用與爆炸危險區(qū)域的分區(qū)和范圍相適應的防爆電氣設備

B.在同時存在爆炸性氣體和粉塵的區(qū)域，按照爆炸性氣體的防爆要求選用電氣設備

C.設置防爆型剩余電流式電氣火災監(jiān)控報警系統和緊急斷電裝置

D.將在正常運行時會產生火花、電弧的電氣設備和線路布置在爆炸危險性小或沒有爆炸危險性的環(huán)境內

【答案】B

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