摘要：石油化工装置中烃类及其他可燃物质极易发生爆炸，虽然发生爆炸的几率非常小，但一旦发生将造成严重后果，故装置设计中会尽量降低风险，避免事件发生。同时，对于工厂内较重要的建筑物，应进行防爆设计，以保证火灾或者爆炸发生时的生命、财产安全。本文结合海南LNG项目设计的实际情况，对厂区内建筑物做抗爆设计的原则和影响因素进行分析，为详细的建筑结构设计提供了依据。
关键词：抗爆；控制室；计算；建筑物
1、海南LNG项目接收站情况
海南液化天然气（LNG）项目（以下简称：海南 LNG 项目）接收站位于海南省洋浦经济开发区神尖角海岸段。项目由接收站工程、港口工程和输气干线工程三部分组成。其中，接收站工程包括建设2个16万m3的LNG储罐，接卸、气化和外输设施及配套的工艺管线；港口工程包括1座可停靠26.7万m3 LNG船舶的接卸码头及一座3000吨级工作船码头；输气管线工程新建118公里管线，与海南天然气管网相连接。
项目站址内分码头区、储罐区、工艺区、公用工程区和站外工程区。其中，站外工程区的建筑物包括行政办公楼、员工食堂及倒班宿舍，该区域远离生产区，区域内的建筑不用考虑抗爆设计；公用工程区在位置上也远离工艺区，且其属于配套和维修区域，其重要性相对较低，区域内的建筑物可不考虑抗爆设计；剩余三个区域均为防火及抗爆设计区域。
2、建筑物抗爆设计的必要性及特点
海南LNG接收站功能主要是储存、气化液化天然气，并进行外输，天然气属于可燃气体，泄露达到一定浓度，并达到着火点，在受限的空间里急剧膨胀，会释放巨大的能量，从而发生火灾和爆炸。因此，存在爆炸风险的工业项目通常会根据场区内建筑的功能和重要性级别，判断建筑是否进行抗爆设计。
抗爆设计的目的是为了保护人员和财产的安全，另需考虑建筑本身的重要性。石油化工行业一般对中央控制室进行抗爆设计，因为控制室重要性级别较高，是整个工厂操作控制中心，危险情况下的紧急关断需要在这里完成，对其进行抗爆设计，可保证建筑物外发生爆炸情况下，控制室内的人员安全和设施完好。
进行抗爆设计的建筑物，需对结构进行爆炸冲击波作用下的受力计算。抗爆建筑一般为钢筋混凝土墙体，比常规的墙体厚，基础刚度要求高，外墙及屋顶需按照规范要求增设抗爆阀，外墙上的门均需设置隔离前室，且为双层抗爆门，故而抗爆建筑成本较普通建筑高出很多。另外，抗爆建筑外墙不宜设窗，不宜贴脆性饰面材料，立面不宜做造型，不宜有突出或悬挂的构造，这些限制因素大大降低了建筑的美观性和舒适度。因此，工厂建筑设计时，应综合考虑安全性、重要性、经济性及适用性综合评判是否对建筑物进行抗爆设计。
3、建筑物抗爆设计的依据
目前，国内外建筑规范未明确规定哪类建筑物必须做抗爆设计，只给出一个参考原则，由建设单位（项目投资方）评判是否对建筑物进行防爆设计。国际上目前主要参考ASCE（美国土木工程协会）出版的建筑手册进行设计，其中《石油化工设施的建构造物抗爆设计》是对建筑物抗爆设计方面比较全面的一本手册，依据ASCE手册，判断一个建构筑物是否需做抗爆设计的原则总结如下：
潜在泄漏源附近爆炸云的分布情况，是否在爆炸云覆盖范围内；
建筑物的重要性，对工厂操作及关断的影响程度；
发生爆炸后，对人身、财产造成的危害程度，可能会产生的次生灾害情况；
建筑物发生爆炸后的维修或则重建的费用情况；
做抗爆设计的建造成本。
国内规范亦对如何判定一个建筑是否做抗爆设计无明确规定，只针对控制室的抗爆设计出版了《石油化工控制室抗爆设计规范》（SHT3160），国内的石油化工项目均依据该规范，对控制室进行抗爆设计。
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据了解，目前在国内LNG项目设计过程中，设计院也建议业主依据ASCE的抗爆设计手册的指导原则，结合本项目的《火灾危险性分析报告》（FHA报告），主要考虑控制室的抗爆设计，其他建筑物重要性级别相对较低的建筑，不进行抗爆设计。
4、海南LNG项目抗爆设计情况
海南LNG项目有四个控制室，分别为中央控制室、储罐仪表间、码头控制室、槽车控制室。为了给项目的防火和防爆设计提供依据，项目公司在FEED阶段委托第三方编制了《海南LNG接收站FEED阶段火灾危害分析》报告，报告分析了各种失效情况下的泄露点，并分析了这些泄露点发生事件情况下，冲击波大小和爆炸云覆盖的范围。
依据该报告结论，设计建议如下：
中央控制室位于17个潜在泄露源爆炸云覆盖的范围内，且其为整个工程的操作控制中心，根据其重要性级别，应对其进行抗爆设计。
储罐仪表间紧邻储罐区、BOG压缩机区域，该区域泄露及邻近的管线泄露的爆炸冲击波均会对储罐仪表间造成较大影响，且该建筑重要性级别较高，应对其进行抗爆设计。
码头控制室的选址已经考虑到要将其受到事故的影响降至最低，但是它的设计仍然需要考虑在栈桥上附近的管线发生事故时对其产生的影响。从节约建筑成本角度考虑，码头控制室设计为全封闭的钢筋混凝土结构，但不进行抗爆设计。
对于槽车控制室，根据FHA报告结论，有12个泄露点泄漏形成爆炸云覆盖了槽车控制室，建议对其进行抗爆设计。
综上所述，海南LNG项目4个控制室，除了码头控制室已从选址的角度，避免了爆炸事件发生时对其造成的影响，其他3个控制室均考虑做抗爆设计。
5、防爆设计的意义及前瞻
对工业项目厂区内建筑进行防爆设计，可在危害事件发生时，一定程度上保护生命安全、减少经济损失。但危害事件的前提是故障或者失效情况下，发生的概率极小。同时，防爆建筑的成本较普通建筑高出很多，且在实用性、美观性、舒适度上都有所减弱。国内常见的抗爆建筑均为规正的长方体结构，外墙无饰面造型，美观性较差；外墙无窗，室内需全天采用供给光源，影响了建筑的通风和自然采光性能，降低了舒适度。据了解，在国外部分LNG项目的控制室不进行防爆设计，因LNG接收站在石油化工项目中，运行的风险相对较低，事故率极少。
综上所述，建设单位在项目设计时，应综合考虑上述各种因素，合理考虑厂区平面布置和功能分区，另需结合本项目的火灾危险性分析报告结论，评判是否对建筑物进行防爆设计。
6、结语
（1）LNG接收站的工程是储存、气化液化天然气并进行外输，天然气属于可燃气体，事故或失效情况下泄露存在爆炸的风险，故需对厂区内建筑物考虑抗爆设计，以保证事故发生时的生命安全并一定程度上减少经济损失。
（2）依据国内外抗爆设计规范的指导原则及海南LNG项目的FHA报告结论，结合国内设计惯例，同时根据故障或失效发生时泄露点爆炸云覆盖范围，判断场区内除了码头控制室外的三个控制室均需进行抗爆设计。
（3）对工厂内建筑进行防爆设计，可在危害事件发生时，一定程度上保护生命安全、减少经济损失，但同时也减弱了建筑本身的美观性、实用性和舒适度，同时增加了建筑成本。建设单位应综合考虑本文提及的多种因素，评判是否对建筑物进行抗爆设计。
参考文献：
[1] 劳氏工业技术服务（上海）有限公司，海南LNG接收站FEED阶段火灾危害分析［R］，2010；
[2] 美国土木工程协会（ASCE），石油化工设施的建构造物抗爆设计［S］，1997；
[3] 中国石化集团洛阳石油化工工程公司，石油化工控制室抗爆设计规范［S］，2011；
作者简介：
刘艳贤（1986-），女（汉族），海南省海口市，学历：本科，中海石油海南天然气有限公司，职称：中级工程师；研究方向：土木工程
论文作者:刘艳贤
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/14
标签：控制室论文; 建筑物论文; 海南论文; 建筑论文; 项目论文; 接收站论文; 工程论文; 《基层建设》2019年第8期论文;