第八章建筑防爆

第八章建筑防爆学习要求通过本章学习，应熟悉建筑防爆根本原那么和措施;掌握爆炸危险区域的划分与围,掌握爆炸危险性厂房、库房的布置要求;了解爆炸危险性建筑的构造防爆知识;掌握爆炸危险环境电气防爆措施。对于有爆炸危险性的厂房或仓库，以与在爆炸性环境中使用的电气设备，通过采取必要的防爆措施，可以防止和减少爆炸事故的发生。当发生爆炸事故时，可以最大限度地减轻其危害和造成的损失。第一节建筑防爆根本原那么和措施在不同生产经营条件下，有爆炸危险性的建筑有不同的防爆方法，在大量实践经验的根底上，人们对建筑防爆根本原那么和措施进展了总结归纳。一、防爆原那么根据物质燃烧爆炸原理，防止发生火灾爆炸事故的根本原那么是：控制可燃物和助燃物浓度、温度、压力与混触条件，防止物料处于燃爆的危险状态；消除一切足以引起起火爆炸的点火源；采取各种阻隔手段，阻止火灾爆炸事故的扩大。二、防爆措施建筑防爆的根本技术措施分为预防性技术措施和减轻性技术措施。一预防性技术措施1排除能引起爆炸的各类可燃物质1在生产过程中尽量不用或少用具有爆炸危险的各类可燃物质；2生产设备应尽可能保持密闭状态，防止“跑、冒、滴、漏；3加强通风除尘；4预防燃气泄漏，设置可燃气体浓度报警装置；5利用惰性介质进展保护。2. 消除或控制能引起爆炸的各种火源1防止撞击、摩擦产生火花；2防止高温外表成为点火源；3防止日光照射；4防止电气火灾；5消除静电火花；6防雷电火花；7防止明火。二减轻性技术措施1.采取泄压措施在建筑围护构件设计中设置一些薄弱构件，即泄压构件面积，当爆炸发生时，这些泄压构件首先破坏，使高温高压气体得以泄放，从而降低爆炸压力，使主体结构不发生破坏。2.采用抗爆性能良好的建筑结构体系强化建筑结构主体的强度和刚度，使其在爆炸中足以抵抗爆炸压力而不倒塌3.采取合理的建筑布置在建筑设计时，根据建筑生产、储存的爆炸危险性，在总平面布局和平面布置上合理设计，尽量减小爆炸的影响围，减少爆炸产生的危害。第二节爆炸危险性厂房、库房的布置对具有爆炸危险性的厂房、库房，根据其生产、储存物质的性质划分其危险性，除了生产、储存工艺上的防火防爆要求之外，厂房、仓库的合理布置是杜绝“先天性安全隐患的重要措施。一、爆炸危险区域的划分与围一爆炸危险区域的划分1.爆炸性气体环境国家标准爆炸危险环境电力装置设计规GB50058第2.2.1 条规定，爆炸性气体、可燃蒸气与空气混合形成爆炸性气体混合物的场所，按其出现的频繁程度和持续时间分为3 个区域等级。10 级区域简称0 区。在正常运行情况下，爆炸性气体混合物连续出现或长期出现的场所。正常运行是指正常的开车、运转、停车，易燃易爆物质产品的装卸，密闭容器盖的开闭，安全阀、排放阀以与所有工厂设备都在其设计参数围工作的状态。非正常运行情况是指有可能发生设备故障或误操作的情况。21 级区域简称1 区。在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的场所。32 级区域简称2 区。在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的场所，或即使出现也仅是短时存在爆炸性气体混合物的场所。2.爆炸性粉尘环境爆炸危险环境电力装置设计规GB50058第3.2.1 条规定，爆炸性粉尘环境应根据爆炸性粉尘混合物出现的频繁程度和持续时间，按以下规定进展分区。110 区。连续出现或长期出现爆炸性粉尘的场所。211 区。有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的场所。二爆炸危险区域的围1.爆炸性气体环境爆炸危险环境电力装置设计规GB50058规定，爆炸性气体环境爆炸危险区域的围划分应按释放源级别和通风条件确定，并应符合以下规定。1按释放源的级别划分1存在连续级释放源的区域可划为0 区。连续级释放源是指预计长期释放或短时频繁释放的释放源。类似以下情况的，可划为连续级释放源：没有用惰性气体覆盖的固定顶盖贮罐中的易燃液体的外表；油、水别离器等直接与空间接触的易燃液体的外表；经常或长期向空间释放易燃气体或易燃液体的蒸气的自由排气孔和其他孔口。2存在第一级释放源的区域可划为1 区。第一级释放源是指预计正常运行时周期或偶尔释放的释放源。类似以下情况的，可划为第一级释放源：在正常运行时会释放易燃物质的泵、压缩机和阀门等的密封处；在正常运行时，会向空间释放易燃物质，安装在贮有易燃液体容器上的排水系统；正常运行时会向空间释放易燃物质的取样点。3存在第二级释放源的区域可划为2 区。第二级释放源是指预计在正常运行下不会释放，即使释放也仅是偶尔短时释放的释放源。类似以下情况的，可划为第二级释放源：正常运行时不能出现释放易燃物质的泵、压缩机和阀门的密封处；正常运行时不能释放易燃物质的法兰、连接件和管道接头；正常运行时不能向空间释放易燃物质的安全阀、排气孔和其他孔口处；正常运行时不能向空间释放易燃物质的取样点。2根据通风条件调整区域根据通风条件调整爆炸危险区域划分，应遵循以下原那么：1当通风良好时，应降低爆炸危险区域等级爆炸危险区域的通风，其空气流量能使易燃物质很快稀释到爆炸下限值的25以下时，可定为通风良好；当通风不良时应提高爆炸危险区域等级；2局部机械通风在降低爆炸性气体混合物浓度方面比自然通风和一般机械通风更为有效时，可采用局部机械通风降低爆炸危险区域等级；3在障碍物、凹坑和死角处，应局部提高爆炸危险区域等级；4利用堤或墙等障碍物，限制比空气重的爆炸性气体混合物的扩散，可缩小爆炸危险区域的围。2.爆炸性粉尘环境对于爆炸性粉尘环境，其危险区域的围应按爆炸性粉尘的量、爆炸极限和通风条件确定。二、爆炸危险性厂房、库房的布置建筑设计防火规GB 50016 将生产的火灾危险性和储存物品的火灾危险性分为甲、乙、丙、丁、戊类。一总平面布局1.有爆炸危险的甲、乙类厂房、库房宜独立设置，并宜采用敞开或半敞开式。其承重结构宜采用钢筋混凝土或钢框架、排架结构。2.有爆炸危险的厂房、库房与周围建筑物、构筑物应保持一定的防火间距。如甲类厂房与民用建筑的防火间距不应小于25m，与重要公共建筑的防火间距不应小于50m，与明火或散发火花地点的防火间距不应小于30m。甲类库房与重要公共建筑物的防火间距不应小于50m，与民用建筑和明火或散发火花地点的防火间距按其储存物品性质不同为25m40m。3.有爆炸危险的厂房平面布置最好采用矩形，与主导风向垂直或夹角不小于450，以有效利用穿堂风，将爆炸性气体吹散，在山区，宜布置在迎风山坡一面且通风良好的地方。4.防爆厂房宜单独设置。如必须与非防爆厂房贴邻时，只能一面贴邻，并在两者之间用防火墙或防爆墙隔开。相邻两个厂房之间不应直接有门相通，以防止爆炸冲击波的影响。二平面和空间布置1.地下、半地下室1甲、乙类生产场所不应设置在地下或半地下。地下、半地下空间采光差，其出入口的楼梯既是疏散口又是排烟口，同时还是消防救援人员的入口，不仅会造成疏散和扑救困难，而且威胁地上厂房的安全，而甲、乙类厂房由于其所使用或生产的物品的性质，如果发生火灾将会造成重大的损失。2甲、乙类仓库也不应设置在地下或半地下。仓库假设设置在地下、半地下，火灾时室气温高，烟气浓度比拟高，热分解产物成分复杂、毒性大，不利于消防救援。2.中间仓库为满足厂房的日常生产需要，往往需要从仓库或上道工序的厂房或车间取得一定数量的原材料、半成品、辅助材料存放在厂房。存放上述物品的场所叫做中间仓库。1厂房设置甲、乙类中间仓库时，其储量不宜超过一昼夜的需要量。对于易燃、易爆的甲、乙类物品，如不隔开单独存放，在发生火灾时，那么会相互影响，造成不应有的更大损失，故控制储量不宜超过一昼夜的需用量。但由于生产规模、产品不同，一昼夜需用量的绝对值有大有小，难以规定一个具体的限量数据。对易燃、易爆的甲、乙类物品需用量较少的厂房，如有的手表厂，其用于清洗的汽油每昼夜需用量只有20kg，那么可适当放宽为存放12 昼夜的用量；如一昼夜需用量较大，那么应严格控制为一昼夜用量。2中间仓库应靠外墙布置，并应采用防火墙和耐火极限不低于1.50h的不燃烧体楼板与其他局部隔开，中间仓库最好设置直通室外的出口。3.办公室、休息室甲、乙类厂房不应设置办公室、休息室。当办公室、休息室必须与本厂房贴邻建造时，其耐火等级不应低于二级，并应采用耐火极限不低于3.00h的不燃烧体防爆墙隔开和设置独立的安全出口。甲、乙类仓库严禁设置办公室、休息室等，并不应贴邻建造。有爆炸危险的甲、乙类生产产生爆炸事故时，其冲击波有很大的摧毁力，普通的砖墙很难抗御，即使原来墙体耐火极限高，也会因墙体破坏失去性能，故要采用有一定抗爆强度的防爆墙。防爆墙为在墙体任意一侧受到爆炸冲击波作用并达到设计的压力作用时，能够保持设计所要求的防护性能的墙体。有爆炸危险的厂房假设发生爆炸，在泄压墙面或其他泄压设施还未来得与泄压以前，在数毫秒，其他各墙已承受了部压力，因此防爆墙的具体设计，应根据生产部位可能产生的爆炸超压值、泄压面积大小、爆炸的概率与建造本钱等情况综合考虑进展。防爆墙的通常做法有几种：钢筋混凝土墙、砖墙配筋、夹砂钢木板。4.变、配电所1甲、乙类厂房属易燃、易爆场所，运行中的变压器存在燃烧或爆裂的可能，不应将变电所、配电所设在有爆炸危险的甲、乙类厂房或贴邻建造，以提高厂房的安全程度。如果生产上确有需要，允许专为一个甲类或乙类厂房服务的10kV与以下的变电所、配电所在厂房的一面外墙贴邻建造，并用无门窗洞口的防火墙隔开。2对乙类厂房的配电所，如氨压缩机房的配电所，为观察设备、仪表运转情况，需要设观察窗，故作了适当放宽，允许在配电所的防火墙上设置不燃烧体的密封固定甲级窗。5.总控制室与分控制室总控制室设备仪表较多、价值高，是某一工厂或生产过程的重要指挥、调度与数据交换储存场所。为了保障人员、设备仪表的安全，国外许多工厂的总控制室，一般都单独建造。同时，考虑有些分控制室常常和其厂房紧邻，甚至设在其中，有的要求能直观厂房中的设备，如分开设那么要增加控制系统，增加建筑用地，增加造价，还给使用带来不便。所以分控制室在受条件限制时可与厂房贴邻建造，但必须靠外墙设置，并采用耐火极限不低于3.00h的不燃烧体墙体与其他局部隔开。对于不同生产工艺或不同生产车间，甲、乙类厂房各部位的实际火灾危险性均可能存在较大差异，对于贴邻建造且可能受到爆炸作用的分控制室，除分隔墙体的耐火性能要求外，还需要考虑控制室的抗爆要求，即墙体还需采用防爆墙。6.有爆炸危险的部位1有爆炸危险的甲、乙类生产部位，宜设置在单层厂房靠外墙的泄压设施或多层厂房顶层靠外墙的泄压设施附近。有爆炸危险的设备宜避开厂房的梁、柱等主要承重构件布置。易产生爆炸的设备，应尽量放在靠近外墙靠窗的位置或设置在露天，减弱其破坏力。2单层厂房中如某一局部为有爆炸危险的甲、乙类生产，为防止或减少爆炸事故对其他生产局部的破坏、减少人员伤亡，要求甲、乙类生产部位靠外墙设置。防爆房间，尽量靠外墙布置，这样泄压面积容易解决，也便于灭火救援。3多层厂房中某一局部或某一层为有爆炸危险的甲、乙类生产时，为防止因该类生产设置在底层与其中间各层，爆炸时结构破坏严重而影响上层建筑结构的安全，故将其设置在最上一层靠外墙的部位。4在厂房中，危险性大的车间和危险性小的车间之间，应用巩固的防火墙隔开。为了车间之间的联系，宜在外墙上开门，利用外廊或阳台联系；或在防火墙作双门斗，尽量使两个门错开，用门斗来减弱爆炸冲击波的威力，缩小爆炸影响围。考虑到对疏散楼梯的保护，设置在有爆炸危险场所的疏散楼梯也要考虑设置门斗，以此缓冲爆炸冲击波的作用，降低爆炸对疏散楼梯间的影响。此外，门斗具有缓冲爆炸冲击波的作用，还可以限制爆炸性可燃气体、可燃蒸气混合物的扩散。5生产、使用或储存一样爆炸物品的房间，应尽量集中在一个区域，这样便于对防火墙等防爆建筑结构的处理。性质不同的危险物品的生产，应分开设置，如乙炔与氧气必须分开。7.厂房不宜设置地沟，必须设置时，其盖板应严密，地沟应采取防止可燃气体、可燃蒸气与粉尘、纤维在地沟积聚的有效措施，且与相邻厂房连通处应采用防火材料密封。8.使用和生产甲、乙、丙类液体厂房的管、沟不应和相邻厂房的管、沟相通，该厂房的下水道应设置隔油设施。但是，对于水溶性可燃、易燃液体，采用常规的隔油设施不能有效防止可燃液体蔓延与流散，而应根据具体生产情况采取相应的排放处理措施。9.甲、乙、丙类液体仓库应设置防止液体流散的设施。遇湿会发生燃烧爆炸的物品仓库应设置防止水浸渍的措施。防止液体流散的根本做法有两种：一是在桶装仓库门洞处修筑漫坡，一般高为150 mm300mm；二是在仓库门口砌筑高度为150mm300mm 的门坎，再在门坎两边填沙土形成漫坡，便于装卸。金属钾、钠、锂、钙、锶，氢化锂等遇水会发生燃烧爆炸的物品的仓库，要求设置防止水浸渍的设施，如使室地面高出室外地面、仓库屋面严密遮盖，防止渗漏雨水，装卸这类物品的仓库栈台有防雨水的遮挡等措施。第三节爆炸危险性建筑的构造防爆为了防止爆炸时建筑构造受到破坏导致建筑物承载能力降低乃至坍塌，必须加强建筑构造的抗爆能力，并采取有效泄压措施降低爆炸的危害程度。一、泄压一泄压面积计算爆炸能够在瞬间释放出大量气体和热量，使室形成很高的压力，为了防止建筑物的承重构件因强大的爆炸力遭到破坏，将一定面积的建筑构、配件做成薄弱泄压设施，其面积称为泄压面积。根据建筑设计防火规GB 50016，有爆炸危险的甲、乙类厂房，其泄压面积宜按下式计算，但当厂房的长径比大于3 时，宜将该建筑划分为长径比小于等于3的多个计算段，各计算段中的公共截面不得作为泄压面积：泄压面积=10泄压比厂房的容积2/3表2-8-1 厂房爆炸性危险物质的类别与泄压比值注1：长径比为建筑平面几何外形尺寸中的最长尺寸与其横截面周长的积和4.0 倍的该建筑横截面积之比。2：K 尘为压力传播速度。参照NFPA 68防爆泄压指南的相关规定和公安部消防研究所的有关研究试验成果确定了这一要求，能在一定程度上解决依照规设计、满足规要求，但不能有效泄压的问题。有关爆炸危险等级的分级可参照美国和日本的相关规定，见表2-8-2和表2-8-3。表2-8-2 厂房爆炸危险等级与泄压比值表美国长径比过大的空间，在泄压过程中会产生较高的压力。以粉尘为例，空间过长，在爆炸后期，未燃烧的粉尘-空气混合物受到压缩，初始压力上升，燃气泄放流动会产生紊流，使燃速增大，产生较高的爆炸压力。因此，有可燃气或可燃粉尘爆炸危险性的建筑物不宜建造得长径比过大，以防止爆炸时产生较大超压，保证所设计的泄压面积能有效作用。二泄压设施1.设置当在厂房、仓库存在点火源且爆炸性混合物的浓度适宜时，那么可能发生爆炸。为尽量减少事故的破坏程度，必须在建筑物或装置上预先开设面积足够大的、用低强度材料做成的压力泄放口。在爆炸事故发生时，与时打开这些泄压口，使建筑物或装置由于可燃气体、蒸气或粉尘在密闭空间中燃烧而产生的压力泄放出去，就可以保持建筑物或装置的完好，减轻事故危害。一般情况下，同样等量的爆炸介质在密闭的小空间里和在开敞的空地上爆炸，其爆炸威力不一样，破坏强度不一样。在密闭的空间里爆炸破坏力大的多，因此易发生爆炸的建筑物应设置必要的泄压设施。有爆炸危险的建筑物，设有足够的泄压面积，一旦发生爆炸时，就可大大减轻爆炸时的破坏强度，不致因主体结构遭受破坏而造成人员重大伤亡。2.泄压设施的选择当发生爆炸时，作为泄压面积的建筑构、配件首先遭到破坏，将爆炸气体与时泄出，使室的爆炸压力骤然下降，从而保护建筑物的主体结构，并减轻人员伤亡和设备破坏。泄压是减轻爆炸事故危害的一项主要技术措施，属于“抗爆的一种措施。泄压设施可为轻质屋盖、轻质墙体和易于泄压的门窗，但宜优先采用轻质屋盖，不应采用普通玻璃。易于泄压的门窗、轻质墙体、轻质屋盖是指门窗的单位质量轻、玻璃较薄、墙体屋盖材料密度较小、门窗选用的小五金断面较小、构造节点的处理上要求易摧毁和脱落等。用于泄压的门窗可采用楔形木块固定，门窗上用的金属百页、插销等可选用断面小一些的，门窗的开启方向选择向外开，这样一旦发生爆炸，因室压力大，原关着的门窗上的小五金可能遭冲击波破坏，门窗那么自动打开或自行脱落以达到泄压的目的。这些泄压构件就建筑整体而言是人为设置的薄弱部位。当发生爆炸时，它们最先遭到破坏或开启，向外释放大量的气体和热量，使室爆炸产生的压力迅速下降，从而达到主要承重结构不破坏，整座厂房库房不倒塌的目的。对泄压构件和泄压面积与其设置的要求如下：1泄压轻质屋盖。根据需要可分别由石棉水泥波形瓦和加气混凝土等材料制成，并有保温层或防水层、无保温层或无防水层之分。2泄压轻质外墙分为有保温层、无保温层两种形式。常采用石棉水泥瓦作为无保温层的泄压轻质外墙，而有保温层的轻质外墙那么是在石棉水泥瓦外墙的壁加装难燃木丝板作保温层，用于要求采暖保温或隔热降温的防爆厂房。3泄压窗可以有多种形式，如轴心偏上中悬泄压窗，抛物线形塑料板泄压窗等。窗户上宜采用安全玻璃。要求泄压窗能在爆炸力递增稍大于室外风压时，能自动向外开启泄压。4泄压设施的泄压面积按式2-8-1 和表2-8-1 计算确定。5作为泄压设施的轻质屋面板和轻质墙体的单位质量不宜超过60kg/m2。6散发较空气轻的可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房库房宜采用全部或局部轻质屋盖作为泄压设施。顶棚应尽量平整、防止死角，厂房上部空间应通风良好。7泄压面的设置应避开人员集中的场所和主要交通道路，并宜靠近容易发生爆炸的部位。8当采用活动板、窗户、门或其他铰链装置作为泄压设施时，必须注意防止打开的泄压孔由于在爆炸正压冲击波之后出现负压而关闭。9爆炸泄压孔不能受到其他物体的阻碍，也不允许冰、雪妨碍泄压孔和泄压窗的开启，需要经常检查和维护。当起爆点能确定时，泄压孔应设在距起爆点尽可能近的地方。当采用管道把爆炸产物引导到安全地点时，管道必须尽可能短而直，且应朝向放物少的方向设置。因为任何管道泄压的有效性都随着管道长度的增加而按比例减小。10泄压面在材料的选择上除了要求质量轻以外，最好具有在爆炸时易破碎成碎块的特点，以便于泄压和减少对人的危害。同时，泄压面设置最好靠近易发生爆炸部位，保证顺利泄压。爆炸时易形成锋利碎片四散的材料，不应布置在公共走道或贵重设备的正面或附近。有爆炸危险的甲、乙类厂房库房爆炸后，用于泄压的门窗、轻质墙体、轻质屋盖就被摧毁，大量的高压气流夹杂爆炸物碎片从泄压面冲出，如邻近人员集中的场所、主要交通道路就可能造成人员大量伤亡和交通道路堵塞，所以爆炸泄压面应避开人员集中场所和主要交通道路。11对于北方和西北寒冷地区，由于冰冻期长、常常积雪，易增加屋面上泄压面的单位面积荷载，使其产生较大重力惯性，从而使泄压受到影响，因而应采取适当措施防止积雪。总之，应在设计中采取措施尽量减少泄压面的单位质量即重力惯性和连接强度。二、抗爆一防爆结构形式的选择对于有爆炸危险的厂房和库房，选择正确的结构形式，再选用耐火性能好、抗爆能力强的框架结构，可以在发生火灾爆炸事故时，有效地防止建筑结构发生倒塌破坏，减轻甚至防止造成的危害和损失。耐爆框架结构一般有如下三种形式：1.现浇式钢筋混凝土框架结构。这种耐爆框架结构的厂房整体性能好，抗爆能力强，但工程造价高，通常用于抗爆能力要求高的防爆厂房。2.装配式钢筋混凝土框架结构。这种框架结构由于梁、柱与楼板等接点处的刚性较差，抗爆能力不如现浇式框架结构。假设采用装配式钢筋混凝土框架结构，那么应在梁、柱与楼板等接点处预留钢筋焊接头并用高强度等级混凝土现浇成刚性接头，以提高耐爆强度。3.钢框架结构。这种框架结构虽然耐爆强度较高，但耐火极限低，能承受的极限温度仅400，超过该温度，便会在高温作用下变形倒塌。如果在钢构件外面加装耐火被覆层或喷刷钢结构防火涂料，可以提高耐火极限，但这样做并非十分可靠，只要局部开裂或剥落同样会失效，故较少采用。二隔爆设施在容易发生爆炸事故的场所，应设置隔爆设施，如防爆墙、防爆门和防爆窗等，以局限爆炸事故波与的围，减轻爆炸事故所造成的损失。具体要求如下：1.防爆墙必须具有抵御爆炸冲击波的作用，同时具有一定的耐火性能。防爆墙的构造设计，按照材料可分为防爆砖墙、防爆钢筋混凝土墙、防爆单层和双层钢板墙、防爆双层钢板中间填混凝土墙等。防爆墙上不得设置通风孔，不宜开门窗洞口，必须开设时，应加装防爆门窗。1防爆砖墙：只用于爆炸物质较少的厂房和仓库。构造要求：柱间距不宜大于6m，大于6m需增加构造柱；砖墙高度不大于6m，大于6m 需增加横梁；砖墙厚度不小于240mm；砖强度等级不应低于Mu7.5，砂浆强度等级不应低于M5；每0.5m 垂直高度不应少于构造筋；两端与钢混凝土柱预埋焊接或24 号镀锌铁丝绑扎。2防爆钢筋混凝土墙：理想的防爆墙，构造厚度不应小于200mm，多为500mm、800mm，甚至1m，混凝土强度等级不低于C20。3防爆钢板墙：以槽钢为骨架，钢板和骨架铆接或焊接在一起。2.防爆门的骨架一般采用角钢和槽钢拼装焊接，门板选用抗爆强度高的锅炉钢板或装甲钢板，故防爆门又称装甲门。门的铰链装配时，应衬有青铜套轴和垫圈，门扇四周边衬贴橡皮带软垫，以防止防爆门启闭时因摩擦撞击而产生火花。3. 防爆窗的窗框应用角钢板制作，窗玻璃应选用抗爆强度高、爆炸时不易破碎的安全玻璃。如夹层由两层或多层窗用平板玻璃，以聚乙烯醇缩丁醛塑料作衬片，在高温下加压粘合而成的安全玻璃，抗爆强度高，一旦被爆炸波击破能借助塑料的粘合作用，不会导致玻璃碎片抛出而引起伤害。三抗爆计算爆炸对结构产生破坏作用，其破坏程度与爆炸的性质和爆炸物质的数量有关。爆炸物质数量越大，积聚和释放的能量越多，破坏作用也越剧烈。爆炸发生的环境或位置不同，其破坏作用也不同，在封闭的房间、密闭的管道发生的爆炸其破坏作用比在结构外部发生的爆炸要严重得多。当冲击波作用在建筑物上时，会引起压力、密度、温度和质点迅速变化，而其变化是结构物几何形状、大小和所处方位的函数。建筑物受破坏的程度不仅和爆炸波的波形、峰值超压与正相持续时间等因素有关，还和建筑物本身的性质如静态强度、自振频率与韧性等有关。建筑物大致分为钢结构、混凝土结构与砖石结构等几大类，国外针对砖石结构建筑物遭受爆炸波破坏的情况研究得较多。1.当爆炸发生在密闭结构中时，在直接遭受冲击波的围护结构上受到骤然增大的反射超压，并产生高压区。如果燃气爆炸发生在生产车间、居民厨房等室环境下，一旦发生爆炸，常常是窗玻璃被压碎，屋盖被气浪掀起，导致室压力下降，反而起到了泄压保护的作用。Dragosavic 在体积为20m3 的实验房屋测得了包含泄爆影响的压力时间曲线，经过整理绘出了室理想化的理论燃气爆炸的升压曲线模型图2-8-1。2-8-1 燃气爆炸理论升压曲线模型图中A点是泄爆点，压力从O点开始上升到A点出现泄爆窗玻璃压碎，泄瀑后压力稍有上升随即下降，下降过程中有时出现短暂的负超压，经过一段时间，由于波阵面后的湍流与波的反射出现高频振荡。图2-8-1中Pv为泄爆压力，P1为第一次压力峰值，P2为第二次压力峰值，Pw为高频振荡峰值。该试验是在空旷房屋中进展的，如果室有家具或其他器物等障碍物，那么振荡会大大减弱。对易爆建筑物在设计时需要有一个压力峰值的估算，作为确定窗户面积、屋盖轻重等的依据，使得易爆场所一旦发生燃爆能与时泄爆减压。Dragosavic给出了最大爆炸压力计算公式：注：上式不适用于大体积空间中爆炸压力估算和泄压计算。2.爆炸冲击波绕过结构物对结构产生动压作用。由于结构物形状不同，围护结构面相对气流流动方向的位置也不同。在冲击波超压和动压共同作用下，结构物受到巨大的挤压作用，加之前后压力差的作用，使得整个结构物受到超大水平推力，导致结构物平移和倾斜。而对于烟囱、桅杆、塔楼与桁架等细长形结构物，由于它们的横向线性尺寸很小，那么所受合力就只有动压作用，因此结构物容易遭到拋掷和弯折。3.地面爆炸冲击波对地下结构物的作用与对上部结构的作用有很大不同。主要影响因素有：1地面上空气冲击波压力参数引起岩土压缩波向下传播并衰减；2压缩波在自由场中传播时参数变化；3压缩波作用于结构物的反射压力取决于波与结构物的相互作用。第四节爆炸危险环境电气防爆在爆炸危险性环境中使用的电气设备，为了防止和减少引爆因素，必须在设备本体防爆和运行防爆两个方面采取必要措施。一、电气防爆原理与措施一电气防爆根本原理电气设备引燃爆炸混合物有两方面原因：一是电气设备产生的火花、电弧，二是电气设备外表即是爆炸混合物相接触的外表发热。电气防爆就是将设备在正常运行时产生电弧、火花的部件放在隔爆外壳，或采取浇封型、充沙型、充油型或正压型等其它防爆形式以达到防爆目的；对在正常运行时不会产生电弧、火花和危险高温的设备，如果在其结构上再采取一些保护措施增安型电气设备，使设备在正常运行或认可的过载条件下不发生电弧、火花或过热现象，这种设备在正常运行时就没有引燃源，设备的安全性和可靠性就可进一步提高，同样可用于爆炸危险环境。二电气防爆根本措施1.宜将正常运行时产生火花、电弧和危险温度的电气设备和线路，布置在爆炸危险性较小或没有爆炸危险的环境。电气线路的设计、施工应根据爆炸危险环境物质特性，选择相应的敷设方式、导线材质、配线技术、连接方式和密封隔断措施等。2.采用防爆的电气设备。在满足工艺生产与安全的前提下，应减少防爆电气设备的数量。如无特殊需要不宜采用携带式电气设备。3.按有关电力设备接地设计技术规程规定的一般情况不需要接地的局部，在爆炸危险区域仍应接地，电气设备的金属外壳应可靠接地。4.设置漏电火灾报警和紧急断电装置。在电气设备可能出现故障之前，采取相应补救措施或自动切断爆炸危险区域电源。5.安全使用防爆电气设备。即正确地划分爆炸危险环境类别，正确地选型、安装防爆电气设备，正确地维护检修防爆电气设备。6.散发较空气重的可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房以与有粉尘、纤维爆炸危险的乙类厂房，应采用不发火花的地面。采用绝缘材料作整体面层时，应采取防静电措施。散发可燃粉尘、纤维的厂房外表应平整、光滑，并易于清扫。二、爆炸危险环境区域划分爆炸危险环境按场所中存在物质的物态不同，分为爆炸性气体环境和可燃性粉尘环境。爆炸性气体环境，是指大气条件下气体、蒸气或雾状的可燃物质与空气混合物点燃后，燃烧将传至全部未燃烧混合物的环境。可燃性粉尘环境，是指大气条件下粉尘或纤维状的可燃物质与空气的混合物点燃后，燃烧传至全部未燃混合物的环境。爆炸性气体环境用电气设备第14 局部危险场所分类GB 3836.14 根据爆炸性气体环境出现的频率和持续时间，将爆炸性气体环境分为三个区，即0区、1区、2区，这与爆炸危险环境电力装置设计规GB 50058 的分区根本一致。不同的标准对可燃性粉尘环境区域划分不一致，爆炸危险环境电力装置设计规根据爆炸性粉尘混合物出现的频繁程度和持续时间，将爆炸性粉尘环境分为两个区，即10 区、11 区；而可燃性粉尘环境用电气设备第1 局部：用外壳和限制外表温度保护的电气设备第1 节：电气设备的技术要求GB12476.1，根据可燃性粉尘/空气混合物出现的频率和持续时间与粉尘层厚度，将可燃性粉尘环境分为三个区，即20 区、21 区、22 区。爆炸危险环境类别与区域等级见表2-8-4。表2-8-4 爆炸危险环境类别与区域等级三、爆炸性混合物的分类、分级和分组爆炸性气体、易燃液体和闪点低于或等于环境温度的可燃液体、爆炸性粉尘或易燃纤维等统称为爆炸性物质。在大气条件下，气体、蒸气、薄雾、粉尘或纤维状的易燃物质与空气混合，点燃后，燃烧将在整个围迅速传播的混合物，称为爆炸性混合物。一爆炸性物质的分类爆炸性物质可分为三类：类：矿井甲烷；类：爆炸性气体混合物含蒸气、薄雾；类：爆炸性粉尘含纤维。二爆炸性混合物的分级和分组爆炸性混合物的危险性，是由它的爆炸极限、传爆能力、引燃温度和最小点燃电流决定的。各种爆炸性混合物按最大试验安全间隙和最小点燃电流分级，按引燃温度分组，主要是为了配置相应电气设备，以达到安全生产的目的。1.爆炸性气体混合物的分级分组1按最大试验安全间隙MESG分级。最大试验安全间隙是在标准试验条件下，壳所有浓度的被试验气体或蒸气与空气的混合物点燃后，通过25mm 长的接合面均不能点燃壳外爆炸性气体混合物的外壳空腔两局部之间的最大间隙。可见，安全间隙的大小反映了爆炸性气体混合物的传爆能力。间隙愈小，其传爆能力就愈强，危险性愈大；反之，间隙愈大，其传爆能力愈弱，危险性也愈小。爆炸性气体混合物，按最大试验安全间隙的大小分为A、B、C 三级。A安全间隙最大，危险性最小，C 安全间隙最小，危险性最大。2按最小点燃电流MIC分级。最小点燃电流是在温度20-40，电压为24V，电感为95 mH的试验条件下，采用IEC 标准火花发生器对空心电感组成的直流电路进展3000 次火花试验，能够点燃最易点燃混合物的最小电流。最易点燃混合物，是在常温常压下，需要最小引燃能量的混合物。类爆炸性气体混合物，按照最小点燃电流的大小分为A、B、C 三级，最小点燃电流愈小，危险性就愈大。A 最大试验安全间隙最大，最小点燃电流最大，危险性最小;反之，c 危险性最大。3按引燃温度分组。爆炸性混合物，不需要用明火即能引燃的最低温度，称为引燃温度。引燃温度愈低的物质，愈容易引燃。爆炸性气体混合物按引燃温度的上下，分为T1、T2、T3、T4、T5、T6 六组。T6 引燃温度最高，T1 引燃温度最低。2.爆炸性粉尘混合物的分级分组爆炸性粉尘混合物级组根据粉尘特性导电或非导电和引燃温度上下分为A、B 二级，T11、T12、T13 三组。四、防爆电气设备一电气设备的根本防爆型式1隔爆型(d)：把设备可能点燃爆炸性气体混合物的部件全部封闭在一个外壳，其外壳能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙渗透到外壳部的可燃性混合物在部爆炸而不损坏，并且不会引起外部由一种、多种气体或蒸气形成的爆炸性环境的点燃。该类型设备适用于1 区、2 区危险环境。2增安型(e)：对在正常运行条件下不会产生电弧、火花的电气设备进一步采取一些附加措施，提高其安全程度，防止电气设备产生危险温度、电弧和火花的可能性。它不包括在正常运行情况下产生火花或电弧的设备。该类型设备主要用于2 区危险环境，局部种类可以用于1 区。3本质安全型(i)：在设备部的所有电路都是由标准规定条件包括正常工作或规定的故障条件下产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的本质安全电路。该防爆型式分为ia, ib 两个等级。该类型设备只能用于弱电设备中，ia 适用于0 区、1 区、2 区危险环境，ib 适用于1 区、2 区危险环境。4正压型(p)：具有正压外壳，可以保持部保护气体的压力高于周围爆炸性环境的压力，阻止外部混合物进入外壳。该类型设备按照保护方法可以用于1 区、2 区危险环境。5油浸型(O)：将整个设备或设备的部件浸在油保护液，使之不能点燃油面以上或外壳外面的爆炸性气体环境。该类型设备适用于1 区、2 区危险环境。6充砂型(q)：在外壳充填砂粒或其他规定特性的粉末材料，使之在规定的使用条件下，壳产生的电弧或高温均不能点燃周围爆炸性气体环境。该类型设备适用于1 区、2 区危险环境。7无火花型(n)：正常运行条件下，不能够点燃周围的爆炸性气体环境，也不大可能发生引起点燃的故障。该类型设备仅适用于2 区危险环境。8浇封型(m)：将可能产生引起爆炸性气体环境爆炸的火花、电弧或危险温度局部的电气部件，浇封在浇封剂复合物中，使它不能点燃周围爆炸性气体环境。该类型设备适用于1 区、2 区危险环境。9特殊型(S)：指国家标准未包括的防爆型式。采用该类型的电气设备，由主管部门制定暂行规定，并经指定的防爆检验单位检验认可，方可按防爆特殊型电气设备使用。该类型设备根据实际使用开发研制，可适用于相应的危险环境。10粉尘防爆型：采用限制外壳最高外表温度和采用“尘密或“防尘外壳来限制粉尘进入，以防止可燃性粉尘点燃。根据其防爆性能，可选用于20 区、21 区或22 区危险环境。二防爆电气设备类别1爆炸性气体环境用防爆电气设备分为I 类和类两种类别。I 类：煤矿用电气设备。类：除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备。其中，类隔爆型“d和本质安全型“i电气设备又分为A、B、c 类。类n 型电气设备如果包括密封断路装置、非故障元件或限能设备或电路，该设备应是A、B、C 类，并按表2-8-5 选型。表2-8-5 气体蒸气分级与设备类别间关系2可燃性粉尘环境用电气设备分为A 型尘密设备、B 型尘密设备、A 型防尘设备、B 型防尘设备。三防爆电气设备温度组别类爆炸性气体环境用电气设备，按其最高外表温度分为Tl、T2、T3、T4、T5、T6 六组，应按对应的Tl-T6 组的电气设备的最高外表温度不超过可能出现的任何气体或蒸气的引燃温度选型。温度组别、外表温度和引燃温度之间的关系见表2-8-6。表2-8-6 温度组别、外表温度和引燃温度之间的关系四防爆标志防爆电气设备的防爆标志容包括：防爆型式+设备类别+温度。防爆标志示例如下：I 类隔爆型：Exd I；I 类特殊型：Exs I；B 类隔爆型T3 组：ExdBT3；A 类本质安全型ia 等级T5 组：ExiaAT5。采用一种以上的复合型式，须先标出主体防爆型式，后标出其他防爆型式。如类主体增安型并具有正压型部件T4 组：Exep II T4。对只允许使用于一种爆炸性气体环境中的电气设备，其标志可用该气体化学分子式或名称表示，这时可不必注明温度组别。如类用于氨气环境的隔爆型：Exd (NH3) 或Exd氨。对类电气设备的标志，可标温度组别，也可标最高外表乏温度，或二者都标出。如最高外表温度为125的工厂用增安型：ExeT4；Exe (12YC)或Exe 125 (T4) 。复合型电气设备，应分别在不同防爆型式的外壳上标出相应的防爆型式。c 类本质安全型ib 等级关联设备T5 组：Ex(ib) CT5。对于粉尘防爆设备，如可用于21 区的A 型设备，最高外表温度TA 为170，其防爆标志为：DIPA21 TA170或者：DIP A21 TA，T3；如可用于22 区的B 型设备，最高外表温度B 为200，其防爆标志为：DIP B22 TB200或者DIP B22rB ，T3。最高外表温度TA、TB 可标温度，或按表2-8-5标温度组别或两者都标。五防爆电气设备选用原那么1电气设备的防爆型式应与爆炸危险区域相适应。2电气设备的防爆性能应与爆炸危险环境物质的危险性相适应；当区域存在两种以上爆炸危险物质时，电气设备的防爆性能应满足危险程度较高的物质要求。爆炸性气体环境，防爆电气设备的类别和温度组别，应与爆炸性气体的分类、分级和分组相对应；可燃性粉尘环境，防爆电气设备的最高外表温度应符合规规定。3应与环境条件相适应。电气设备的选择应符合周围环境化学的、机械的、热、霉菌以与风沙等不同环境条件对电气设备的要求，电气设备结构应满足电气设备在规定的运行条件下不降低防爆性能的要求。4应符合整体防爆的原那么，安全可靠、经济合理、使用维修方便。本章思考题1.建筑防爆的根本措施有哪些？2.爆炸危险区域是如何划分的？3.爆炸危险性厂房、库房的总平面布置有哪些要求？4.什么是泄压面积？该如何确定？5.泄压设施有哪些？设置上有什么要求？6.电气设备的根本防爆型式有哪些？7.防爆电气设备选用原那么是什么？参考文献1建筑防火.武警学院统编教材.中国人民公安大学.2006 年2工程灾害与防灾减灾.新乐.2012 年3建筑设计防火规GB 500164爆炸危险环境电力装置设计规GB 500585人民防空地下室设计规GB 500386危险场所电气防爆安全规AQ300913 / 13