​爆炸危险区为什么要装防爆空调？

爆炸危险区内的建筑物空调通风设计,是石油化工厂设计的主要内容之一。

随着科学技术的飞速发展和新工艺、新设备的应用,爆炸危险区内设置的建筑物(如在线分析室、操作室、控制室、低温库等)日益增多。本文结合近年来北京石化工程公司与外商合作设计工程,就爆炸危险区内建筑物的空调通风设计问题,作一综述。

 

 

在进行爆炸危险区建筑物空调设计中必须首先对爆炸危险区有一个明确的概念。一些石油化工和制药装置在生产过程中泄漏的易燃物质,与空气混合后,形成爆炸混合物,一旦有火花、电弧或高温存在,便会导致燃烧或发生爆炸。在规范中,将可能发生爆炸的区域称为爆炸危险区。GB50058一92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》对爆炸危险区的解释是“爆炸性混合物出现的或预期可能出现的数量达到足以要求对电气设备的结构、安装和使用采取预防措施的区域。”

GB50058一92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》和美国石油学会标准AIP一IQP一500以及IEC规范等,根据爆炸性混合物出现的频繁程度和持续时间,将危险区划为。区、1区和2区。

O区:连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境。

1区:在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境。

2区:在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境,或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。

O区是极个别的,多数危险区是2区。

1正压室内安设普通空调机

在正压室内安设普通空调机,是一个传统的爆炸危险区内建筑物空调设计方案。它将正压通风与空调结合一起,用正压通风系统使房间成为正压房间,防止周围爆炸危险性气体进入,再安装普通空调机(水冷式)来实现空调。

图1是70年代建设的一个位于危险区内的控制室的空调设计原理图。

控制室内安装的自控仪表、电气开关等均为非防爆型.

设计空调要求如下:

室内温度24士1℃

室内正压30Pa

换气次数6次/时

爆炸危险级别按API一500为l级2区D组

(1)设计一套正压通风系统,使控制室成为正压房间。即在非爆炸危险区吸取新风,粗效过滤后用通风机经长距离室外通风道送至控制室内,使室内有10一30Pa正压。为保持室内正压,设置了风机事故自动启动、差压报警联锁PDIAS、电源程序联锁KS和二道外门开关失压报警ZA等安全保证设施。

(2)室内设置一套非防爆型恒温恒湿空调机(水冷式),循环水冷却塔也设置在非爆炸危险区内。设备运行后,控制室内温度、湿度达到要求。由于各种原因,室内正压控制问题较多。

正压室内安设普通空调机的设计方式,适用于爆炸危险区建筑物中的各种没有采取防爆措施或防爆措施不完备的场所。

由于这种防爆空调设计包括有正压通风、空调机、循环水冷却和复杂的压力控制、联锁报警等系统,使得设计、施工和使用都比较复杂和不便。而其防爆安全保证的核心是保持室内的正压力、防止危险气体的进入。实际投产使用后,由于各种原因,室内压力都难以达到10一30Pa的要求。所以说其安全保障率不高,只能在二区、附加二区及防爆要求不太严格的场所应用。

70年代建设的一个位于危险区内的控制室的空调设计原理图

 

2.应用防爆空调机和防爆增压机组

当爆炸危险区1区或2区的建筑物室内所有的设施均采取防爆措施后,空调和通风设计采用就地安装防爆空调机或防爆增压机组,便会使得设计简单又安全。

 

近期建成的一个位于危险区内的在线分析室空调通风设计原理图

 

图2为近期建成的一个位于危险区内的在线分析室空调通风设计原理图。分析室内装有质谱仪等检测分析仪表,可随时检测生产过程中的物料参数,并远传至主控室内。因分析室内也存在爆炸危险气体,所以也装设了防爆型仪器仪表。

空调设计要求:

室温    20士5℃

换气次数10次/时

正压30一SOPa

爆炸危险级别

按API一500标准,l级2区B组T3

该分析室采用了就地安装防爆空调机控制室内温度与安装防爆型增压机组以稳定室内正压力的方案。

(l)在墙上安装两台大容量的防爆型窗式空调器WACX一50一2401一EH一2388(冷量7KW,热量7,OKW),一台工作,一台备用;一台停机时另一台自动启动工作。

在分析室新风引入管上,安装有危险气体检测器,当爆炸性气体浓度达到爆炸下限的23/时,发生报警信号,并停止窗式空调机运行。

窗式空调机是直接蒸发式,装有电加热,供冬季使用。空调机还带有空气过滤器和温度控制器(TC)。

由于容量大,重量达150千克,所以只能安装在外墙上。

(2)分析室内装有两台防爆型增压机组(风量4000m,/h),一台工作,一台备用,当一台停机时,另一台自动启动工作。

增压机组由高空吸风管、组合式过滤段风机段组成,通风机是由带变速器(SC)的电动机驱动的;变速器受室内外压差传感器(PDT)控制,当室内压力降低时,PDT控制变速器加快风机转速,增大风量,提高室内压力;当室内压力超过50Pa时,PDT控制变速器降低风机转速,减小风量,以维持室内压力30一50P。

防爆增压机带有一个防爆型控制箱(Ho),箱上装有①压差传感器;②压差设定值控制器;③室内外压差指示器,用以显示压差数字;④压力降报警器,信号可远传至主控制室;⑥机组开关。

防爆增压机组的大风量是按分析室打开门时流经门洞及室内其他孔洞中风速不小于0.3ms/来计算的。

由于分析室开门次数较少,且时间短,所以开门瞬间的室温降低或升高是允许的。空调机负荷是按正常工作条件确定的。

 

3单独应用防爆空调机

危险区的现场操作室空调设计原理图

现场操作室空调设计原理图

 

图3是近期建的位于危险区的现场操作室空调设计原理图。该现场操作室位于爆炸危险区1区内,操作室内安装有防爆型操作和控制仪表,生产人员在室内控制生产。

设计条件如下

操作室温度22士2℃

换气次数10次/时

室内压力5~10Pa

防爆等级

按API~500标准1级1区C组T3

空调设计选用了两台墙外安装整体式防爆空调机,供冷量18KW,供热量18KW,风量3270m,h/,一台工作,另一台备用。

墙外安装的整体式防爆空调机由上下两部分构成,上段相当于室内机,包括蒸发器、风机、风过滤器、电加热器等;下段相当于室外机,包括R一22压缩机、风冷冷凝器及其风扇等。空调机带有温度控制器(TC),用以控制室内温度。

因空调机配带的循环风机有250一400Pa余压力,所以可以将自高空吸入的新风由通风管道接至循环风机的吸入段,与室内回风混合后,经冷却加热再送入室内,即能保证新风量,又可保证室内正压的要求。

当室内压力超过限定值时,由装设在外墙上的余压阀排风泄压,以保持室内压力在5~10Pa范围。

空调机采用就地开关操作,当一台机组供冷、供热能力不能满足要求时,也可以两台机组同时使用。

4半防爆半隔离系统

该系统是将制冷机或分体式空调机的室外机部分设置在距有爆炸危险建筑物15m以外的非危险区域,采用非防爆设备;将制备的冷水、盐水、乙二醇溶液等冷媒或冷凝后的制冷剂(如’R22、134a等)用管道送至危险区里的空调设备,在危险区建筑物里设置防爆型的组合式空调机或防爆型室内机,利用由非危险区送来的冷媒或制冷剂进行空调或冷冻。

这种系统多用于危险品库、低温库等危险区域较小的独立建筑物空调或冷藏。

危险区内的低温冷冻库设计原理图

图4为近期建设的一个位于危险区内的低温冷冻库设计原理图。库内设施均采取防爆措施。

设计条件如下:

库温一7士3℃

存放物过氧化物

设计选用两套冷冻空调系统,一台工作,另一台备用,带蒸发器的室内机采用防爆型,室外机(压缩机、冷凝器和风机)采用非防爆型,设置在15m以外的地方。

室内设防爆型控制箱,带有温度控制器,控制制冷系统,保证室内温度符合要求。

为防止危险气体在室内聚集,设有防爆型事故排风机,定期排风.

5结语

爆炸危险区建筑物空调设计,是一项比较复杂的多专业的设计,只有与化工工艺、电气仪表控制等专业一起协作设计,才能成功.进行空调设计时首先要明确设计工程执行的防爆标准,如国标GB50058一92或API一RP一500、IEC等。其次,要明确空调设计房间所处的危险区级别、区域、危险物类别及环境温度。另外,还要明确空调房间专业的防爆措施,以便采取合适的空调方案。选用防爆设备时,必须选用由国家或国际有关部门批准认定的产品。防爆空调系统的阀门、活动风口等,必须选用撞击时不产生火花的材料制作。防爆空调通风系统的风管,应采用镀锌薄钢板制作,不应采用玻璃钢材料。

 

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