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研究碳?xì)浠衔锉涔こ淘O(shè)計(jì)中的消防安全成果總結(jié)
CFC12和CFC11作為冰箱生產(chǎn)行業(yè)中的制冷劑和發(fā)泡劑已經(jīng)使用了幾十年，盡管這兩種氟里昂(CFCs)有其非常優(yōu)越的性能，但由于其存在非常顯著的大氣層臭氧破壞效應(yīng)和溫室效應(yīng)，因此造成了南極上空的臭氧空洞和大氣層臭氧濃度下降等環(huán)境問(wèn)題。為此，國(guó)際社會(huì)簽署了《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》，規(guī)定了氟里昂逐年遞減和最后替代的時(shí)限，我國(guó)于1990年在此議定書上簽字。
目前，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的冰箱生產(chǎn)廠家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到發(fā)展新一代環(huán)保冰箱勢(shì)在必行，紛紛開(kāi)始了CFCs替代技術(shù)的開(kāi)發(fā)與研究。廣東XX公司于1995年在國(guó)內(nèi)首家研制出了以環(huán)戊烷為發(fā)泡劑，異丁烷為制冷劑的全無(wú)氟節(jié)能冰箱，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大氣臭氧層破壞系數(shù)和溫室效應(yīng)為零。為了進(jìn)一步推廣這一成果并擴(kuò)大公司產(chǎn)能，該公司擬投資在華東地區(qū)新建一個(gè)年產(chǎn)各型全無(wú)氟節(jié)能冰箱260萬(wàn)臺(tái)的生產(chǎn)基地，并委托我院進(jìn)行該項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)。
由于作為CFCs替代物的碳?xì)浠衔飳僖兹細(xì)怏w或液體，因此在工程設(shè)計(jì)中不可避免的帶來(lái)了消防安全設(shè)計(jì)問(wèn)題。本文正是從工藝專業(yè)的角度對(duì)該項(xiàng)目消防安全設(shè)計(jì)的一個(gè)總結(jié)。
一. 環(huán)戊烷、異丁烷的理化及危險(xiǎn)特性
1. 環(huán)戊烷的理化及危險(xiǎn)特性
(1) 理化性質(zhì)：
環(huán)戊烷(五亞甲基)是一種無(wú)色透明的液體，有苯樣氣味。其分子式為C5H10，分子量為70.08；熔點(diǎn)-93.7℃；沸點(diǎn)49.3℃。氣態(tài)時(shí)相對(duì)密度為2.42（空氣為1）；與水的相對(duì)密度為0.75(水為1)。不溶于水，但溶于醇、醚、苯、四氯化碳、丙酮等有機(jī)溶劑。
(2) 燃燒爆炸危險(xiǎn)性：
閃點(diǎn)：
-25℃；自燃溫度：361℃；燃燒性：易燃；
環(huán)戊烷蒸汽與空氣易形成爆炸性混合物，爆炸下限1.4%，爆炸上限8%，遇火花、明火產(chǎn)生燃燒爆炸。由于其蒸氣比空氣重，容易積聚于地面300mm左右。并能從低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火點(diǎn)燃引著回?zé)�；貯罐遇高熱時(shí)容器內(nèi)壓力增大，有開(kāi)裂和爆炸危險(xiǎn)。
滅火方法：
泡沫、二氧化碳、干粉、砂土。用水無(wú)效，但可以降低燃燒溫度。
(3) 毒性及健康危害
環(huán)戊烷屬于低毒類，侵入途徑的有吸入、食入、經(jīng)皮膚吸收三種。吸入后可引起頭痛、頭暈、定向力障礙、興奮、倦睡、共濟(jì)失調(diào)和麻醉作用。呼吸系統(tǒng)和心臟可受到影響。對(duì)眼有輕度剌激作用�？诜轮袠猩窠�(jīng)系統(tǒng)抑制、粘膜出血和腹瀉等。本品對(duì)皮膚有脫脂作用，引起皮膚干燥、發(fā)紅等。
2. 異丁烷的理化及危險(xiǎn)特性
(1) 理化性質(zhì)：
異丁烷(2-甲基丙烷)是一種無(wú)色稍有氣味的氣體。分子式C4H10，分子量58.12；熔點(diǎn)-159.6℃；沸點(diǎn)-11.8℃。與空氣相對(duì)密度2.01(空氣為1)，液態(tài)與水相對(duì)密度為0.56（水為1）。微溶于水，溶解于乙醚。
(2) 燃燒爆炸危險(xiǎn)特性：
閃點(diǎn)：
-82.8℃；自燃溫度：460℃。
異丁烷與空氣混合能形成爆炸性混合物，爆炸下限1.8%，爆炸上限8.57%，其蒸氣比空氣重，易積聚于地面300mm高度，并能在低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火花、火源引燃回燃爆炸。貯罐遇到高熱時(shí)容器內(nèi)壓力增大，有開(kāi)裂和燃燒爆炸的危險(xiǎn)。
滅火方法：
泡沫、二氧化碳、干粉、砂土。并可用霧狀水滅火和冷卻、降溫。
(3) 毒性及健康危害
異丁烷屬于低毒類，侵入途徑主要是吸入。吸入后主要作用是麻醉和弱剌激。急性中毒主要表現(xiàn)為頭痛、頭暈、嗜睡、惡心、酒醉狀態(tài)，嚴(yán)重者可出現(xiàn)昏迷。慢性影響：出現(xiàn)頭痛、頭暈、睡眠不佳、易疲倦等癥狀。
二. 生產(chǎn)廠房的安全技術(shù)條件及設(shè)計(jì)要求
1. 危險(xiǎn)區(qū)域的劃分
為預(yù)防用于生產(chǎn)的易燃碳?xì)浠衔锏娜紵捅�，所有可能引燃源均�?yīng)予以鑒別和盡可能消除。如果不可能消除引燃源，則應(yīng)采取其他措施消除危險(xiǎn)。
0區(qū)：爆炸危險(xiǎn)氣體持續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)期出現(xiàn)的區(qū)域，如環(huán)戊烷罐內(nèi)和供應(yīng)罐內(nèi)。
1區(qū)：爆炸危險(xiǎn)氣體在正常操作時(shí)可能出現(xiàn)的區(qū)域，如發(fā)泡工位附近100mm、環(huán)戊烷貯罐開(kāi)口周圍1.5m半徑的范圍、通風(fēng)管內(nèi)等。
2區(qū)：爆炸危險(xiǎn)氣體在正常操作時(shí)不大可能出現(xiàn)或僅存留很短時(shí)間的區(qū)域，如環(huán)戊烷發(fā)泡區(qū)、異丁烷灌注站，環(huán)戊烷預(yù)混(發(fā)泡)站、環(huán)戊烷貯罐區(qū)等除1區(qū)外的區(qū)域。
2. 工藝對(duì)土建的要求
環(huán)戊烷發(fā)泡生產(chǎn)線或發(fā)泡工位(包括預(yù)混站)、異丁烷灌注生產(chǎn)線不得設(shè)在建筑物的地下室或半地下室，宜設(shè)在單層廠房靠外墻或多層廠房的最上一層靠外墻處。
環(huán)戊烷發(fā)泡線或發(fā)泡工位(包括預(yù)混站)、異丁烷灌注站應(yīng)盡量避開(kāi)廠房的梁、柱等承重構(gòu)件布置，地面宜采用不發(fā)火地面。地面不得設(shè)地溝。
3. 工藝對(duì)給排水的要求
給排水應(yīng)按丙類廠房設(shè)計(jì)消防給水。
環(huán)戊烷貯罐區(qū)應(yīng)配備:
2--4個(gè)手提式滅火器(系指6升高效化學(xué)泡沫或8kg干粉滅火器)；
2部100升高效化學(xué)泡沫或70kg干粉推車；
滅火砂2立方；
消火栓（僅用于給火場(chǎng)降溫）和自來(lái)水龍頭（人員沖洗）。
4. 工藝對(duì)通風(fēng)的要求
通風(fēng)的主要目的是使生產(chǎn)過(guò)程中的可燃?xì)怏w濃度盡可能的低，一般低于爆炸下限的20%。
通風(fēng)包括排風(fēng)和送風(fēng)。在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，空氣不應(yīng)循環(huán)使用。排風(fēng)設(shè)備不應(yīng)和送風(fēng)設(shè)備布置在同一通風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)。送風(fēng)宜采用頂部方式。
環(huán)戊烷發(fā)泡區(qū)及發(fā)泡預(yù)混站、異丁烷灌注站及灌注工位、環(huán)戊烷和異丁烷的存儲(chǔ)區(qū)必須安裝有排風(fēng)系統(tǒng)。排風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)量應(yīng)大于送風(fēng)量，能保證正常生產(chǎn)情況環(huán)戊烷或異丁烷的氣體濃度不超過(guò)氣體爆炸下限濃度的20%，且區(qū)域內(nèi)為負(fù)壓，氣體不會(huì)向其他區(qū)域擴(kuò)散。在正常生產(chǎn)的情況下，抽排風(fēng)量一般不應(yīng)小于10次/小時(shí)，緊急情況下應(yīng)能達(dá)到20次/小時(shí)以上。排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)有兩級(jí)抽風(fēng)能力，應(yīng)采用雙速風(fēng)機(jī)、變速風(fēng)機(jī)或雙風(fēng)機(jī)。正常生產(chǎn)情況下使用一級(jí)排風(fēng)（或單臺(tái)風(fēng)機(jī)排風(fēng)），在可燃?xì)怏w的濃度超過(guò)在爆炸下限的20%時(shí)，通過(guò)風(fēng)機(jī)調(diào)速或啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)來(lái)加大一級(jí)抽風(fēng)量。
排風(fēng)系統(tǒng)必須與生產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)鎖，在排風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，該區(qū)域的生產(chǎn)應(yīng)不能進(jìn)行。排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)有故障指示。
排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)應(yīng)為防爆風(fēng)機(jī)，應(yīng)選用無(wú)火花型。排風(fēng)系統(tǒng)供電電源應(yīng)與設(shè)備用電電源分開(kāi)，由獨(dú)立的可靠電源供電，以保證穩(wěn)定供電。
由于環(huán)戊烷和異丁烷相對(duì)空氣的比重分別為2.42和2.01。因此在布置抽風(fēng)口時(shí)，抽風(fēng)口(最下沿)距地面高度不宜超過(guò)30cm，但應(yīng)高于最低面。
5. 工藝對(duì)電氣及接地的要求
在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，電氣設(shè)備應(yīng)是防爆的和在失靈時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉的。環(huán)戊烷發(fā)泡區(qū)、異丁烷灌注站、環(huán)戊烷預(yù)混站、環(huán)戊烷及異丁烷貯存罐(區(qū))等爆炸危險(xiǎn)區(qū)域中電氣設(shè)備及設(shè)施必須符合國(guó)標(biāo)GB50058-92《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》中的要求。
(1) 電氣設(shè)備
爆炸危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)的電氣設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中必須具備不引燃周圍爆炸性混合物的性能。應(yīng)根據(jù)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的分區(qū)、電氣設(shè)備的種類和防爆結(jié)構(gòu)的要求，選擇相應(yīng)的電氣設(shè)備。
在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域0區(qū)應(yīng)選用本質(zhì)安全型或特為0區(qū)設(shè)計(jì)的特殊型電氣設(shè)備；
爆炸危險(xiǎn)1區(qū)內(nèi)一般以選用本質(zhì)安全型和隔爆型的電氣設(shè)備為主；
在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域2區(qū)，除適合1區(qū)的防爆類型外，還宜選用正壓型、增安型等電氣設(shè)備。
(2) 線路
環(huán)戊烷發(fā)泡、異丁烷灌注工位(站房)、環(huán)戊烷貯罐區(qū)等爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)1區(qū)、2區(qū)電壓為1000V以下的電氣線路配線必須采用鋼管配線，嚴(yán)禁明敷絕緣導(dǎo)線。
由于環(huán)戊烷和異丁烷的比重比空氣重，因此電氣線路應(yīng)在較高處敷設(shè)或直接埋地敷設(shè)，宜在易燃易爆介質(zhì)輸送管道的上方。
(3) 電氣及防靜電接地
環(huán)戊烷發(fā)泡、異丁烷站及灌注工位、環(huán)戊烷貯罐區(qū)等爆炸危險(xiǎn)環(huán)境內(nèi)固定安裝與移動(dòng)使用的電氣設(shè)備和線路正常不帶電的金屬外殼、金屬機(jī)座、金屬管線、電纜金屬護(hù)套等均應(yīng)安設(shè)牢靠的保護(hù)接地線，接地電阻應(yīng)不大于4歐。
為防止因靜電火花而造成事故，在冰箱生產(chǎn)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，除電氣設(shè)備保護(hù)接地外，發(fā)泡模具、輸送環(huán)戊烷、異丁烷等易燃易爆介質(zhì)的管道、機(jī)組、貯罐等可能產(chǎn)生靜電危害的物體均需防靜電接地。管道在進(jìn)出車間處應(yīng)設(shè)接地，每隔80m-100m應(yīng)重復(fù)接地一次。防靜電接地電阻一般不大于10歐。
(4) 防雷
一般情況下, 生產(chǎn)碳?xì)浠衔锉涞闹黧w生產(chǎn)車間應(yīng)劃為第二類防雷建筑，而其他生產(chǎn)廠房(氣體站房、鍋爐房等除外)應(yīng)劃為第三類防雷建筑。
環(huán)戊烷貯罐區(qū)應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的避雷針，避雷針與被保護(hù)物及與被保護(hù)物有聯(lián)系的金屬物之間的間距不少于3m。
防雷接地沖擊接地電阻不大于10歐。如與其它接地系統(tǒng)共用接地極，則取最小值4歐。
6、工藝對(duì)氣體探測(cè)及火災(zāi)報(bào)警的要求
(1) 可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)
碳?xì)浠衔锉渖a(chǎn)中火災(zāi)爆炸事故是在具備一定的可燃?xì)怏w、助燃物和火源等三個(gè)要素的條件下發(fā)生的。因此，可以通過(guò)對(duì)這三個(gè)要素的監(jiān)測(cè)，預(yù)報(bào)火災(zāi)爆炸事故，以便采取相應(yīng)的技術(shù)措施。其中，可燃?xì)怏w的泄漏和積聚程度是現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性的主要指標(biāo)，相應(yīng)的可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)便是監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)可燃?xì)怏w泄漏危險(xiǎn)程度的重要工具。
一個(gè)可然氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包含氣體探測(cè)器(傳感器)、控制和監(jiān)視板、連接線。控制板可以啟動(dòng)各種預(yù)防的功能，如增加通風(fēng)、聲響報(bào)警、關(guān)閉安全閥、切斷動(dòng)力供應(yīng)和停止生產(chǎn)。
環(huán)戊烷發(fā)泡生產(chǎn)區(qū)及預(yù)混站、異丁烷灌注站及灌注工位、存儲(chǔ)區(qū)必須裝有可燃?xì)怏w探測(cè)系統(tǒng)。
可燃?xì)怏w探測(cè)系統(tǒng)應(yīng)能在可燃?xì)怏w濃度達(dá)到爆炸下限濃度的20%時(shí)報(bào)警，并加大一級(jí)排風(fēng)量。當(dāng)可燃?xì)怏w濃度達(dá)到爆炸下限濃度的40%時(shí)應(yīng)能發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，切斷泄漏區(qū)域的(或事故區(qū)域)的動(dòng)力供應(yīng)，使該區(qū)域的生產(chǎn)停止運(yùn)作。
當(dāng)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或關(guān)閉時(shí)，應(yīng)有信號(hào)指示。
可燃?xì)怏w探測(cè)器應(yīng)安裝在泄漏點(diǎn)附近和有可能引起聚集的地點(diǎn)，其一般距地面高不宜超過(guò)30cm。
可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)有獨(dú)立的供電電源和備用電源，以保證其24小時(shí)不間斷工作。生產(chǎn)結(jié)束后，氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不應(yīng)關(guān)閉，應(yīng)處于工作狀態(tài)。
(2) 火災(zāi)報(bào)警措施
環(huán)戊烷發(fā)泡區(qū)及站房、異丁烷灌注區(qū)及站房、環(huán)戊烷貯罐區(qū)等爆炸危險(xiǎn)區(qū)，應(yīng)設(shè)聲光報(bào)警裝置，主體車間內(nèi)還應(yīng)安裝報(bào)警電鈴，報(bào)警聲音水平要求至少達(dá)到80分貝，或至少比背景響聲高20分貝。
在以上危險(xiǎn)區(qū)應(yīng)設(shè)緊急停止按鈕，緊急停止按鈕應(yīng)具有監(jiān)測(cè)可燃?xì)怏w濃度達(dá)到爆炸下限濃度40%時(shí)的功能。
氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)與火警系統(tǒng)相連，當(dāng)某區(qū)域安全系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)(40%時(shí)的功能)，火警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)能指示該區(qū)域，同時(shí)在控制室發(fā)出警報(bào)。另外，當(dāng)發(fā)生火警時(shí)，相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的火警系統(tǒng)應(yīng)能使安全系統(tǒng)動(dòng)作，執(zhí)行如切斷區(qū)域內(nèi)動(dòng)力電源，起動(dòng)報(bào)警等功能，但不要求和排風(fēng)系統(tǒng)鎖。
使用環(huán)戊烷發(fā)泡及異丁烷灌注的主體車間應(yīng)有事故照明和疏散指示標(biāo)志。疏散用的事故照明最低照度不低于0.5lx；事故照明和疏散指示標(biāo)志應(yīng)設(shè)玻璃或其他非燃燒材料制作的保護(hù)罩。疏散標(biāo)志宜布置在環(huán)戊烷發(fā)泡、異丁烷灌注工位或附近和車間主通道及其轉(zhuǎn)角處的墻上，間距不宜大于20m。
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