制药行业合成车间消防报警系统设计的一点体会

制药行业合成车间消防报警系统设计的一点体会

李 蕾

国药集团重庆医药设计院有限公司 重庆市 400042

【摘要】本文介绍了某制药企业的合成车间的消防报警系统的施工图设计方案与设备选型，特别是可燃气体报警及有毒气体报警系统的设计要点。主要介绍该系统的构成及可燃气体报警及有毒气体报警系统选用依据及最优选型。还介绍了在石油化工企业中防爆电气设备的选型，防爆区电缆敷设。

关键词:制药企业合成车间 可燃气体报警及有毒气体报警系统 防爆电气设备 系统构成 设备选型

某制药企业的合成车间拥有的工艺设备很多，不可避免的存在各种易燃易爆气体和有毒气体。有甲已类危险区域。现场环境较为复杂，因此消防报警安全非常重要。在设计时采用的类同石油化工企业的消防报警及可燃气体、有毒气体浓度报警系统设计标准。目前用于石油化工企业消防及可燃气体报警方面的标准有《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）, 《建筑设计防火规范（2018年版）》(GB50016-2014)，《石油化工企业设计防火标准（2018年版）》（GB50160-2008），《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》（GB/T50493-2019），《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB50058-2014）

1、消防报警系统的构成

某合成厂新建建筑项目，GCLE合成车间；建筑共三层（局部设夹层），其中二层（8）~（10）/（A）~（D）轴所在区域设夹层，车间总长121.71米，宽20.9米，总层高为20.4米，层高分别为6.0米、7.2米、7.2米。主要建设内容为年产800吨GCLE头孢中间体。

GCLE合成车间使用或贮存物料有二氯甲烷、甲醇、异丙醇、正己烷、乙醇、二甲苯、盐酸、硫酸、过氧化氢等，根据《建筑设计防火规范》(2008版)(的要求，车间生产类别为甲类，车间工艺设备布置较多，且车间内大部分为防爆区域，防爆区按2区考虑。

GCLE合成车间为甲类生产厂房，火灾自动报警系统采用集中报警系统。该系统由火灾报警联动控制器、火灾探测器、手动报警按钮、消火栓手动报警按钮、消防广播系统、消防电话系统等组成。本设计按防火分区划分火灾报警区域。各个分散的报警区域构成集中的火灾自动报警系统。该火灾自动报警系统具有手动和自动两种触发装置。

每个区域报警系统由探测器、警报器和手动报警按钮构成。在各个报警区域设置感烟、感温探测器，在GCLE合成车间防爆区内设置防爆型感烟、感温探测器。每个报警区域还设置了手动报警按钮（带电话插孔）。手动报警按钮可以起确认火情或人工发出火警信号的特殊作用。任何人发现火情后，按碎玻璃即可启动报警器。在GCLE合成车间防爆区内设置防爆型手动报警按钮。在消火栓箱内设置消火栓手动报警按钮。当火灾发生时，通过火灾探测器将火灾信号送入火灾报警控制器，火灾报警控制器触发警报器报警。声光报警器发出声、光报警；联动控制器（或消火栓按钮）启动消防泵动作；控制监视模块启停空调排风机组及切断非消防电源；燃亮疏散照明及应急照明；控制消防电梯；解除门禁系统等并接收其反馈信号。

火灾报警系统还包括消防广播通讯系统。该系统负责管理各报警区域的广播。在某一区域或多区域有火警时，在该区域和相邻区域或所指定区域进行火警广播，其余区域仍可进行正常背景广播。消防电话设置于空调机房、排烟机房、电梯机房等，直接与设于消防控制室的消防电话交换机相连，它能起到迅速确认火情、指挥灭火的作用。

此外，GCLE合成车间使用或贮存有机溶媒二氯甲烷、甲醇、异丙醇、正己烷、乙醇、二甲苯、盐酸、硫酸、过氧化氢等，在GCLE合成车间的防爆区域设置可燃气体报警探测器，用以检测甲醇、异丙醇、正己烷、乙醇、二甲苯、甲苯的浓度，以达到安全生产的目的。设置有毒气体报警探测器，用以检测有毒气体二氯甲烷、甲苯、二甲苯浓度，以达到安全生产的目的。当发生泄漏时，可燃、有毒气体报警器浓度报警信号可至联锁保护系统启动事故排风机的联锁保护，还可以通过信号模块输入到火灾报警控制器。可燃气体探测报警系统应由可燃气体报警控制器、可燃气体探测器和火灾声光警报器等组成。可燃气体和有毒气体探测报警系统的报警信号，由可燃气体、有毒气体报警控制器通过模块接入火灾自动报警系统。可燃气体报警控制器的报警信息和故障信息在消防控制室图形显示装置或集中火灾报警控制器上显示；但该类信息与火灾报警信息的显示应有区别。可燃气体的二级报警信号、有毒气体和可燃气体的报警检测报警系统报警控制单元的故障信号通过输入模块送至消防控制室。可燃气体报警控制器发出报警信号时，应能启动保护区域的火灾声光警报器。区域警报器的启动信号应采用二级报警设定值。

预先设定报警浓度值，报警设定值分为一级报警设定值和二级报警设定值。可燃气体和有毒气体的报警采用两级报警，同级别的有毒气体和可燃气体同时报警时，有毒气体的报警级别要高于可燃气体。可燃气体和有毒报警探测器采用自带一体化的声、光报警器，一体化的声、光报警器的启动采用一级报警设定值。GCLE合成车间可燃及有毒气体报警控制器就地设置在非防爆区。气体报警控制器由通讯线与消防控制室的可燃及有毒气体报警装置连接。再通过特定通讯线与图形显示装置相连。在甲醇、乙醇类化学物质燃烧时无烟，发生火灾时温度急剧上升，同时伴有火焰，防爆区内使用甲醇、异丙醇、乙醇的车间顶板上，设置防爆型感温探测器。同时在以上区域设置隔爆型红外光束火焰探测器。当防爆型感温探测器和隔爆型红外光束火焰探测器两种探测器的信号源同时报警时，才可以启动联动报警器通过控制模块自动切断非消防电源。

在消防控制室设有可直接报警的外线直拨电话。消防控制室设有手动控制盘直接启消防泵，启动空调事故排风机，解除门禁系统等。

火灾自动报警系统的传输线路穿金属管保护敷设。

系统接地:本工程采用共同接地,接地电阻不大于1欧姆。采用BV-1X25铜芯电线穿PVC管由接地极焊接引至消防控制室接地板。由接地板引至各消防电子设备专用接地线采用BV-1X4铜芯电线。

系统供电：火灾报警及联动控制系统的主电源采用消防电源。双电源供电，并在消防控制室进行自动互投。火灾报警及联动控制系统自带直流备用电源。

2、防爆电气设备选型

要选择合适的电气设备，其实就是根据现场的不同环境和条件选择不同的防爆类型、不同的防爆级别和温度组别，不同的外壳材质的防爆电气设备。众所周知，在危险场所中安全地使用爆炸性环境用电气设备的前提条件是合理的选择、正确的安装和必要的维护。合理的选择防爆电气设备，必然涉及到与其所在的危险场所要相适应。因此，首先要明确什么是危险场所?它又是如何划分的?危险场所就是由于存在着易燃易爆性气体、蒸气、液体、可燃性粉尘或者可燃性纤维而具有引起火灾或者爆炸危险的场所。典型的危险场所，如石油化工行业中爆炸性物质的生产、 加工和贮存过程中所形成的环境、煤矿井下(由于煤层中不断渗透出的甲烷气体而形成的工 作环境)等等。按照GB 3836.14—2000(GB 3836.14标准等同于IEC 60079-１０)要求，可用类别、区域和组别三层概念来说明危险场所的划分。爆炸性物质的状态划分为两种：一种是气体、液体或液体蒸气与空气混合而形成爆炸性气体的危险区域，称为第一种区域。另一种是爆炸性粉尘的危险区域，称为第二种区域。     (一)简单地说，防爆产品从防爆型式上基本分以下三类：     一、Ⅰ类 矿用甲烷——在煤矿用（矿用防爆）：本质安全型，其防爆标志为ExibⅠ；隔爆型，其防爆标志为ExdⅠ     二、Ⅱ类 爆炸性混合气体——在化工、油田、油罐、石化、炼油、军工、航天等工厂用（气体防爆）：常用隔爆型，其防爆标志为ExdⅡA、ⅡB、ⅡC。     注：产品技术标准GB 3836.2—2000，爆炸性气体环境用电气设备 第二部分：隔爆型“d”这是最常见的情况，以下非特指均为气体防爆类隔爆型     三、Ⅲ类 爆炸性粉尘和纤维——在粮食加工厂、粮库等粉尘环境中用：一般采用粉尘防爆型电器设备，其防爆标志为Ex DIP.DT.T13。

（二）某化工企业在生产过程中产生的爆炸性物质状态有爆炸性气体和爆炸性粉尘。爆炸性气体环境的电气设备选择根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB 50058-92》的第二章，爆炸性气体环境应根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间，按下列规定进行分区：

一、0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境：

二、1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境；

三、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。

在此，“正常运行”是指正常的开车、运转、停车，易燃物质产品的装卸、密闭容器盖的开闭，安全阀、排放阀以及所有工厂设备都在其设计参数范围内工作的状态。

（三）爆炸性气体混合物，应按其最大试验安全间隙(MESG)或最小点燃电流（MIC）分级，并应符合下表：

注：1.分级的级别应符合现行国家标准《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》

2.最小点燃电流（MICR）为各种易燃物质按照它们最小点燃电流值与实验室的甲烷的最小电流值之比

（四）爆炸性气体混合物应按引燃温度分组，并应符合下表：

注：气体或蒸汽爆炸性混合物分组举例应符合本规范附录三的规定

(五)爆炸性气体环境电气设备的选择应符合下列规定：

一、根据爆炸危险区域的分区、电气设备的种类和防爆结构的要求，应选择相应的电气设备。

二、选用的防爆电气设备的级别和组别，不应低于该爆炸性气体混合物的级别和组别。当存在有两种以上易燃性物质形成的爆炸性混合物时，应按危险程度较高的级别和组别选用防爆电气设备。

三、爆炸性危险区域内的电气设备，应符合周围环境内化学的、机械的、热的、霉菌以及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。

(六)爆炸性粉尘环境的电气设备选择根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB 50058-92》的第三章内容选择。粉尘防爆电气设备是采用限制外壳最高表面温度和采用“尘密”或“防尘”外壳来限制粉尘 进入，以防止可燃性粉尘点燃(参见GB 124761标准)。

    该类设备将带电部件安装在有一定防护能力的外壳中，从而限制了粉尘进入，使引燃源与粉尘隔离来防止爆炸的产生。按设备采用外壳防尘结构的差别将设备分为A型设备或B型设备。按设备外壳的防尘等级的高低将设备分为20、21和22级，例如DIP A20、DIP A21、DIP B20 和DIP B21等。防爆电气设备的选型。除可燃性非导电粉尘和可燃纤维11区环境采用防尘结构（标志DP）的粉尘防爆电气设备外，爆炸性粉尘环境10区及其他爆炸性粉尘环境11区均采用尘密结构（标志DT）的粉尘防爆电气设备，并按照粉尘的不同引燃温度选择不同引燃温度级别的电气设备。

综上所述，该化工企业应选择Ⅱ类防爆设备形式。在生产中产生丁醇，工艺条件为2区，查《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB 50058-92》规范附录三，气体或蒸汽爆炸性混合物分级分组举例，丁醇的分级分组：HA级

选择电气设备的防爆级别：ExdⅡA T2隔爆型。

该企业在生产中产生固体镁，工艺条件为11区, 查《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB 50058-92》规范附录四，爆炸性粉尘特性表，金属镁的组别为T11。

选择防爆电气设备的防爆级别：Ex DT.T11的尘密结构防爆型设备。

3、防爆电气设备线缆敷设

在2区爆炸性气体环境的电缆敷设当电缆明设或在沟内敷设时的最小截面选用电力电缆同芯1.5mm2以上或铝芯4mm2以上，控制电缆选铜芯1.5mm2以上。接线盒采用隔爆、增安型，移动电缆为中型。在爆炸性粉尘环境电缆配线技术要求，11区电缆最小截面铜芯1.5mm2及以上，铝芯2.5mm2以上。

4、结束语

石油化工企业多为防尘、防爆、有害气体等特殊环境，消防设计尤为重要。做好可燃及有毒气体泄漏探测，是保障企业建筑安全，企业员工安全的前提。防爆电气设备等级是根据生产企业所采用的化学物质，生产环境，防爆区等级等选用的。等方面将会获得更多的应用。环顾防爆摄像机的发展历程，我们可以惊喜的发现，防爆摄像机始终和全球工业化的大发展联系在一起，应用的工程几乎遍及世界每个角落的易燃高危场所。防爆摄像机的更广泛运用，不仅标志着更多的人群得到安全的保障，而且标志着人类工业文明新的进步。

参考文献：

【1】 重庆医药设计院施工图-施工设计说明

【2】《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92

【3】《爆炸性气体环境用电气设备 第14部分：危险场所分类》

GB 3836.14-2000