近些年隨石化、化工裝置安全事故頻發(fā)引發(fā)了人們對(duì)安全問題的關(guān)注，其中石油化工裝置中控制室抗爆問題近年來格外引人注目。如《危險(xiǎn)化學(xué)品安全專項(xiàng)整治三年行動(dòng)實(shí)施方案》中提出“涉及甲乙類火災(zāi)危險(xiǎn)性的生產(chǎn)裝置控制室、交接班室原則上不得布置在裝置區(qū)內(nèi)，確需布置的，應(yīng)按照《石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50779-2012），在2020年底前完成抗爆設(shè)計(jì)、建設(shè)和加固”。由于LNG裝置中的烴類等可燃物質(zhì)具有爆炸風(fēng)險(xiǎn)，因而這一規(guī)定也適用于LNG裝置。本文結(jié)合作者服務(wù)過的LNG裝置控制室改造的實(shí)際案例就相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范對(duì)LNG控制室抗爆設(shè)計(jì)的要求及對(duì)已建成的LNG裝置如何進(jìn)行抗爆改造等進(jìn)行簡(jiǎn)單匯總，希望可以幫助行業(yè)從業(yè)人員加深對(duì)控制室抗爆要求的理解，理清整改及新建中控室的抗爆設(shè)計(jì)的工作思路。
一、LNG中控室抗爆設(shè)計(jì)的必要性
縱觀國(guó)內(nèi)LNG廠站設(shè)施，目前新建裝置的中控室一般布置在裝置區(qū)外（是否需要抗爆應(yīng)根據(jù)爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果確定）；而前些年建設(shè)的小型LNG工廠項(xiàng)目，有大量的工廠中控室是建在裝置區(qū)內(nèi)的，作為全廠重要設(shè)施及人員集中場(chǎng)所，且其距離火災(zāi)危險(xiǎn)設(shè)備相對(duì)較近，按照《危險(xiǎn)化學(xué)品安全專項(xiàng)整治三年行動(dòng)實(shí)施方案》的條文要求，該類裝置的中控室抗爆設(shè)計(jì)建設(shè)整改將成為必然面對(duì)的課題。具體說來，實(shí)施方案對(duì)抗爆控制室的整改要求如下：
（1）涉及爆炸危險(xiǎn)性化學(xué)品的生產(chǎn)裝置控制室、交接班室不得布置在裝置區(qū)內(nèi)，已建成投用的必須于2020年底前完成整改。
（2）涉及甲乙類火災(zāi)危險(xiǎn)性的生產(chǎn)裝置控制室、交接班室原則上不得布置在裝置區(qū)內(nèi)，確需布置的應(yīng)按照《石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50779-2012），在2020年底前完成抗爆設(shè)計(jì)、建設(shè)和加固。
（3）具有甲乙類火災(zāi)危險(xiǎn)性、粉塵爆炸危險(xiǎn)性、中毒危險(xiǎn)性的廠房（含裝置或車間）和倉庫內(nèi)的辦公室、休息室、外操室、巡檢室，2020年8月前必須予以拆除。
對(duì)照上述條文（2），LNG工廠內(nèi)的中控室應(yīng)參照GB50779（注意該規(guī)范目前正在修訂升版，修訂后的標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50779預(yù)計(jì)將在今年頒布，與2012版比較，GB修訂為GB/T，名稱由《石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》修訂為《石油化工建筑物抗爆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》）。此外，除中控室之外，一些LNG工廠同時(shí)還有現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間，上述三條要求中并未提及現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間，尤其是無人值守的現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間問題，對(duì)此可以參照SH/T 3006-2012《石油化工控制室設(shè)計(jì)規(guī)范》及HG/T20508-2014《控制室設(shè)計(jì)規(guī)范》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。概括的說，建筑物是否需要考慮抗爆性能主要取決于建筑物是否位于爆炸風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)和建筑物內(nèi)是否有人員長(zhǎng)期停留。目前新建的中央控制室等重要建筑一般布置在遠(yuǎn)離裝置區(qū)的位置，其是否需要抗爆應(yīng)根據(jù)爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估確定。LNG工藝裝置區(qū)內(nèi)的控制室、有人值守的機(jī)柜間等建筑物是重要設(shè)施，同時(shí)還是人員集中場(chǎng)所，距離火災(zāi)危險(xiǎn)設(shè)備相對(duì)較近，為防止裝置區(qū)發(fā)生火災(zāi)、爆炸等事故時(shí)對(duì)其造成損害，故規(guī)定其宜進(jìn)行抗爆設(shè)計(jì)。
二、新建LNG裝置中控室的抗爆設(shè)計(jì)
抗爆控制室的設(shè)計(jì)需要在布置、建筑結(jié)構(gòu)及暖通空調(diào)等三方面的加以注意。對(duì)此稍許展開說明如下。
應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)標(biāo)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50160的有關(guān)規(guī)定，應(yīng)布置在非爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，并可根據(jù)安全分析（評(píng)估）報(bào)告的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)應(yīng)符合下列要求：
1）抗爆控制室宜布置在工藝裝置的一側(cè)，四周不應(yīng)同時(shí)布置甲、乙類裝置，且布置控制室的場(chǎng)地不應(yīng)低于相鄰裝置區(qū)的地坪。（基于防止可燃?xì)怏w在控制室周圍聚集的考慮）
2）抗爆控制室應(yīng)獨(dú)立設(shè)置，不得與非抗爆建筑物合并建造。（基于避免在裝置爆炸狀態(tài)下，非抗爆建筑物可能產(chǎn)生的碎塊阻塞控制室內(nèi)人員疏散通道的考慮）
3）抗爆控制室應(yīng)至少在兩個(gè)方向設(shè)置人員的安全出口，且不得直接面向甲、乙類工藝裝置。（現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014（2018年版）的要求；基于提高人員疏散可能性的考慮，要求在建筑物不同的方向設(shè)置疏散口）
1）抗爆控制室的建筑層面不得采用裝配式架空隔熱構(gòu)造，女兒墻高度應(yīng)在滿足屋面防水構(gòu)造要求的情況下取最小值，并宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
2）建筑物外墻不應(yīng)設(shè)置雨篷、挑檐等附屬結(jié)構(gòu)。
4）面向甲、乙類工藝裝置的外墻應(yīng)采用抗爆實(shí)體墻。需在該墻體上開洞時(shí)，應(yīng)經(jīng)過抗爆驗(yàn)算。
5）在人員通道外門的室內(nèi)側(cè)，應(yīng)設(shè)置隔離前室。（設(shè)置隔離前室主要是為了有效地保持室內(nèi)的正壓（防爆措施）環(huán)境；同時(shí)，當(dāng)外門在爆炸荷載的作用下?lián)p壞時(shí)，成為第二道防護(hù)體系。）
6）活動(dòng)地板下底面以上的外墻上不得開設(shè)電纜進(jìn)線洞口?；A(chǔ)墻體洞口應(yīng)采取封堵措施，并滿足抗爆要求。（主要是為了防止裝置爆炸產(chǎn)生的超壓通過電纜槽盒及建筑外墻上的開洞進(jìn)入室內(nèi)。）
7）操作室內(nèi)、外地面高差不應(yīng)小于600mm，其中活動(dòng)地板下地面與室外地面的高度差不應(yīng)小于300mm?？諝庹{(diào)節(jié)設(shè)備機(jī)房室內(nèi)、外高差不應(yīng)小于300mm。
控制室外門、隔離前室內(nèi)門、計(jì)算荷載、開啟方向、自動(dòng)閉門器、配置逃生門鎖及抗爆門鏡、密封要求、聯(lián)鎖要求、內(nèi)外窗選型等均有明確要求。
（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、最大拉力下的總伸長(zhǎng)率及抗爆結(jié)構(gòu)件的鋼筋強(qiáng)度等級(jí)以及配筋面積等都作了明確規(guī)定。
3、通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)
抗爆控制室的重要房間、一般房間的空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)設(shè)備聯(lián)鎖、新風(fēng)及回風(fēng)過濾要求、備用空調(diào)機(jī)要求、抗爆控制室的排煙系統(tǒng)要求等均有明確規(guī)定，具體可以查閱上述的規(guī)范。
為了提升爆炸沖擊波危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)不滿足抗爆要求的工廠內(nèi)部既有建筑物的抗爆能力，防止重大人員傷害，宜對(duì)其進(jìn)行抗爆治理，現(xiàn)根據(jù)以上所列的現(xiàn)行規(guī)范對(duì)相關(guān)治理原則要求整理如下：
1）當(dāng)建筑物受到的爆炸沖擊波超壓≥6.9kPa或沖量≥207kPams，且未進(jìn)行抗爆設(shè)計(jì)時(shí)，建筑物宜進(jìn)行抗爆治理。
2）建筑物抗爆治理應(yīng)優(yōu)先考慮撤出建筑物內(nèi)人員的方案。無法實(shí)現(xiàn)無人值守時(shí)，應(yīng)對(duì)建筑物進(jìn)行抗爆治理?？贡庸痰墓こ坛杀具^高或抗爆加固改造后建筑物難以滿足GB50016、GB50160及其他現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的，應(yīng)考慮將建筑物遷至爆炸沖擊危險(xiǎn)等級(jí)為低級(jí)的區(qū)域。
3）對(duì)于其他抗爆能力不足的既有建筑物，應(yīng)根據(jù)建筑物內(nèi)的人員數(shù)量、建筑物的重要性、建筑物結(jié)構(gòu)類型、爆炸沖擊波大小及建筑物損壞程度等，分批進(jìn)行抗爆治理。
4）當(dāng)既有建筑物的一部分需要抗爆加固時(shí)，應(yīng)對(duì)建筑物整體進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全核算，核算時(shí)應(yīng)考慮非抗爆部分在爆炸中破壞后對(duì)抗爆加固部分的作用和影響。
5）應(yīng)根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)安全性核算結(jié)果、生產(chǎn)操作環(huán)節(jié)的制約、建筑物的現(xiàn)狀及場(chǎng)地狀況，綜合權(quán)衡適用性、可實(shí)施性及經(jīng)濟(jì)性等因素，制定全面完整的抗爆治理方案?？蛇x擇新建抗爆建筑物或?qū)扔薪ㄖ镞M(jìn)行抗爆加固。
6）對(duì)既有建筑物進(jìn)行抗爆加固時(shí)，可采用直接加固法（例如各類結(jié)構(gòu)加固法、抗爆涂層法等）或間接加固法（例如增設(shè)支點(diǎn)加固法、抗爆庇護(hù)罩法等），加固方法的相關(guān)要求應(yīng)滿足GB/T50779（最新）的規(guī)定。
7）當(dāng)建筑物鋼筋混凝土構(gòu)件（鋼筋混凝土柱、梁、板）不滿足抗爆安全要求時(shí)，可采用各類結(jié)構(gòu)加固法或間接加固法，例如增設(shè)支點(diǎn)加固法、加大截面加固法、外包型鋼加固法、粘貼符合材料加固法和增設(shè)剪力墻法等。
8）對(duì)既有建筑物的墻體進(jìn)行抗爆加固時(shí)，宜選擇抗爆涂層法。抗爆涂層法加固時(shí)，宜在建筑物內(nèi)側(cè)噴涂抗爆涂層，噴涂厚度應(yīng)根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定。
9）抗爆涂層動(dòng)態(tài)性能應(yīng)通過其他爆炸沖擊波測(cè)試的驗(yàn)證（作用在抗爆涂層上的峰值反射壓力不得低于300kPa，正壓作用時(shí)間不得低于150ms），并提供爆炸沖擊波測(cè)試報(bào)告。未通過氣體爆炸沖擊測(cè)試驗(yàn)證的抗爆涂層不得用于石油化工建筑物的抗爆治理。
10）對(duì)于采用直接加固方法無法滿足抗爆要求的建筑物，可采用抗爆庇護(hù)罩法。普通的磚混結(jié)構(gòu)建筑物宜采用抗爆庇護(hù)罩法進(jìn)行抗爆加固。
11）對(duì)于面積較小、改造難度大的建筑物，可選用模塊化的可移動(dòng)式抗爆庇護(hù)設(shè)施。
12）謹(jǐn)慎使用在建筑物與爆炸源之間增設(shè)的抗爆加固方法。如果確需使用該方法，應(yīng)通過CFD方法詳細(xì)模擬爆炸沖擊波傳播過程，并進(jìn)行專項(xiàng)論證。
華北某LNG工程于2008年建成投產(chǎn)，并于2010年進(jìn)行技術(shù)改造，增加二期液化裝置的設(shè)計(jì)和施工，二期裝置于2012年建成投產(chǎn)。結(jié)合《全國(guó)安全專項(xiàng)整治三年行動(dòng)計(jì)劃》（國(guó)務(wù)院安委【2020】3號(hào)）、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化復(fù)查及安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)許可證換證對(duì)控制室的相關(guān)要求，需將該LNG工廠原控制室改造為抗爆控制室。
結(jié)合安委辦3號(hào)文的要求，改造前該中控室存在的問題有（見上圖1所示平面圖）：
（1）原控制室與電容室、配電室為合并建筑，未獨(dú)立設(shè)置；
（2）原控制室采用鋼結(jié)構(gòu)，且朝向危險(xiǎn)區(qū)域方向存在非防爆窗；
（3）原控制室在生產(chǎn)區(qū)內(nèi)且墻體不是抗爆實(shí)體墻、未設(shè)置隔離前室、且門上部設(shè)有挑檐，為非防爆建筑。
（1）在原中控室與危險(xiǎn)區(qū)域之間增設(shè)抗爆墻；
當(dāng)?shù)貞?yīng)急管理廳不認(rèn)可增設(shè)抗爆墻的做法，故而方案1無法實(shí)施。因場(chǎng)內(nèi)其他位置無法滿足新抗爆控制室的大小及位置要求，所以方案2也無法實(shí)施。最終僅有原址改建的方案可行。
2）將控制室結(jié)構(gòu)由鋼結(jié)構(gòu)改為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；
3）將控制室墻體由巖棉板改為鋼筋混凝土實(shí)體墻；
6）增加冗余的空調(diào)、新風(fēng)、消防排煙等系統(tǒng)。
控制室改造工期較長(zhǎng)，需考慮在工廠正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行改造。因而提前建立了臨時(shí)中控室，改造前將系統(tǒng)搬遷至臨時(shí)中控室（年度停機(jī)檢修時(shí)進(jìn)行）；且在改造前對(duì)控制柜及相關(guān)控制電纜做硬性防護(hù)（臨時(shí)隔離間），并安裝臨時(shí)空調(diào)以保證控制柜處于恒溫恒濕的狀態(tài)；對(duì)涉及到的控制柜及相關(guān)控制回路逐個(gè)進(jìn)行工藝安全性分析，確定每一個(gè)控制回路出問題時(shí)所造成的影響及應(yīng)對(duì)措施，制訂《工藝防控方案》，并在改造正式開始前對(duì)所有人員進(jìn)行培訓(xùn)。又通過對(duì)各系統(tǒng)的控制邏輯及通訊中斷對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的影響進(jìn)行分析后，制定了不停機(jī)回遷方案，保證了整個(gè)改造期間LNG工廠的正常運(yùn)行。
當(dāng)前國(guó)家高度重視石化等行業(yè)的安全生產(chǎn)問題。本文作者結(jié)合服務(wù)過的LNG裝置控制室改造的實(shí)際案例就相關(guān)規(guī)范對(duì)LNG控制室抗爆設(shè)計(jì)的要求及對(duì)已建成的現(xiàn)有LNG裝置如何進(jìn)行抗爆改造等進(jìn)行了匯總，文中引用的案例來自于團(tuán)隊(duì)真實(shí)的整改案例，考慮到各地LNG裝置實(shí)際運(yùn)行的差異性，這些匯總難以面面俱到，目的在于拋磚引玉，引起行業(yè)同仁們的探討交流及重視，不當(dāng)之處還請(qǐng)指正。
