控制室是石油化工装置或联合装置内具有生产操作、过程控制、安全环保、仪表维护等功能的建筑物。在现代自动化的石油化工生产企业中,控制室就是工厂的“大脑”。随着经济发展、社会进步、以及对生命安全的重视和重大安全事故的教训,控制室应根据情况进行抗爆设计,从而保证人员生命安全和相关设备在爆炸工况下正常工作。
控制室抗爆通常采用钢筋混凝土(包括前墙、侧墙、后墙)抵抗水平爆炸力、屋面抵抗竖向爆炸力,即外抗爆墙-内框架的结构体系。
控制室的抗爆问题主要集中在以下两个方面:
(1)哪些控制室需要进行抗爆设计?
(2)已建成的控制室抗爆改造应如何进行?
先来明确几个概念:防火、防爆和抗爆。
防火就是防止火的产生和防止被火影响和波及,其主要的控制设计措施就是防火间距。
防爆就是防止可燃性气体爆炸以及防止电气设备产生火花引燃爆炸性气体,控制措施就是爆炸性危险分区和防爆设备选用。
抗爆就是抵御附近爆炸产生的冲击波或者将爆炸对目标建筑物的破坏限制在一定程度范围内。
抗爆设计的重点就是对所保护的目标建筑物按照附近爆炸源的冲击波能量、距离等参数,结合目标建筑物的保护程度要求而进行的一个综合设计计算。
因本篇文章主要讨论抗爆问题,所以对建筑物的平面布置防火间距、防爆等要求不再赘述。
先来看标准规范如何规定的:
(1)《石油化工控制室设计规范》(SH/T 3006-2012)
4.4.1 对于有爆炸危险的石油化工装置,控制室建筑物的建筑、结构应根据抗爆强度计算、分析结果设计;
5.9 对于有爆炸危险的石油化工装置,中心控制室建筑物的建筑、结构应根据抗爆强度计算、分析结果设计。
7.8 对于有爆炸危险的石油化工装置,现场机柜室建筑物的建筑、结构应根据抗爆强度计算、分析结果设计。
(2)《控制室设计规范》(HG/T 20508-2014)
3.4.1 对于有爆炸危险的化工工厂,中心控制室建筑物的建筑、结构应根据抗爆强度计算、分析结果设计;
3.4.2 对于有爆炸危险的化工装置,控制室、现场控制室应采用抗爆结构设计;
4.0.7 对于有爆炸危险的化工装置,现场机柜室应采用抗爆结构设计。
(3)《石油化工企业设计防火标准》(GB 50160-2018)
5.7.1A 中央控制室应根据爆炸风险评估确定是否需要抗爆设计。布置在装置区的控制室、有人值守的机柜间宜进行抗爆设计,抗爆设计应按现行国家标准《石油化工控制室抗爆设计规范》(GB 50779-2012)的规定执行。
(4)《化工和危险化学品生产经营单位重大生产安全事故隐患判定标准(试行)》官方解读如下:
十三、控制室或机柜间面向具有火灾、爆炸危险性装置一侧不满足国家标准关于防火防爆的要求。(一)其面向具有火灾、爆炸危险性装置一侧的安全防护距离应符合《石油化工设计防火规范》(GB50160-2018)表4.2.12等标准规范条款提出的防火间距要求,且控制室、机柜间的建筑、结构满足《石油化工控制室设计规范》(SH/T3006-2012)第4.4.1条等提出的抗爆强度要求。
综上所述,按照最严格的条款来梳理,结论如下:
(1)涉及爆炸危险性化学品的生产装置控制室、交接班室不得布置在装置区内,已建成的必须搬迁(强制条款必须执行,抗爆加固也不行);
(2)中央控制室应进行爆炸风险评估,根据评估结果来确定是否进行抗爆设计;
(3)布置在装置区的控制室、有人值守的机柜间宜进行抗爆设计(详细分析参考 GB 50160-2018 第5.7.1A条文解释);
(4)布置在装置区的无人值守的机柜间应进行抗爆设计(参考HG-T 20508-2014 控制室设计规范 第4.0.7条的条文解释);
爆炸危险性化学品是指《危险化学品目录(2015版)实施指南(试行)》中,《危险化学品分类信息表》里面“危险性类别”为“爆炸物”的危险化学品。
通过上述分析,可以基本确定需要进行抗爆设计的建筑物的适用范围:
新建项目只需要按照上述要求对建筑物进行抗爆设计即可。目前建筑物的抗爆设计规范比较单一,主要是《石油化工控制室抗爆设计规范》(GB 50779-2012),且该标准已于2020年完成了报批稿,最新版本不出意外的话,应该在2021年发布。还有两个标准可以作为抗爆设计的参考,即《民用爆炸物品工程设计安全标准》(GB 50089-2018)和《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367-2013)。
真正困扰我们的不是新项目的抗爆设计,而是已建成投用的控制室到底该怎么按照标准条文进行改造。这不仅关系到标准实施的技术性问题,更牵涉到数以万计的化工企业的安全隐患。
按照《危险化学品安全专项整治三年行动实施方案》要求:“需要抗爆改造的应按照《石油化工控制室抗爆设计规范》(GB 50779-2012)实施抗爆设计、建设和加固”。先来分析一下GB 50779-2012对控制室的抗爆设计是怎么规定的,只有明确了这些要求,才能进一步判断建筑物抗爆设计改造的可行性。
上面10个要点并不是全部,而是有所侧重。如果厂区的建筑物不满足上述的第(1)(2)(3)(4)(6)(7)(10)条,基本上就没有改造的可行性,是不是意味着只能拆了重建呢?三年行动方案要求是按照GB 50779-2012来实施抗爆设计、建设和加固,很显然改造后的建筑必须得至少符合上述10条规定。另外,GB 50779-2012只是一个关于抗爆设计的标准,且该标准只适用于新建有抗爆要求的石油化工控制室的抗爆设计,对于已有建筑物的抗爆改造或者加固,标准中没有提及。所以即使简单的加固,我们也无标准可依。
针对上述问题,如果无法改造成满足GB 50779-2012的各项规定的话,是不是只能拆了重建呢?显然不太现实,标准的制定不仅要考虑标准制定的科学性,更应该考虑现实的可行性。
以业界标杆中石化为例,中石化安全监管部在2020年6月份下发41号文《中国石化既有建筑物抗爆治理指导意见》,提出改造原则:分批治理,经济可行。即中石化也不可能一下子全部彻底整改,且必须控制改造费用,按最经济的方式实施。具体改造策略分三步走:第一步是撤出建筑物内的人员,将有人值守变成无人值守,保证本质安全;第二步是确需有人值守的建筑物,进行抗爆治理;第三步是如果治理也无法满足要求的,将该建筑物拆除,异地迁建。
2020年9月,由国务院安委办牵头,邀请了包括江苏省应急管理厅在内的10家单位的专家,对南京金陵石化的控制室抗爆改造进行了现场考察并做了一个技术鉴定,鉴定结果是:该技术为国内化工企业安全距离不足的控制室、外操室、机柜间等重要建筑物的抗爆能力提升改造提供了一种新的解决方案,可为《危险化学品安全专项整治三年行动实施方案》提供技术支撑,建议在石油化工行业推广应用。(以上文字摘抄自中国安全生产网)如果该技术确实经得起考验,不失为广大石油化工企业可以借鉴的一个案例。
最后需要强调的是,现有建筑物抗爆改造的前提是必须先进行爆炸风险评估。遗憾的是爆炸风险评估缺乏必要的标准支撑和统一的判定标准,目前处于各自为战的状态,中石化方案的出台虽然内容详实,但毕竟属于企业标准,不具有权威性。