侯超 李国辉
中国核电工程有限公司郑州分公司 河南省郑州市 450052
摘要：同一厂房有不同火灾危险性物质生产时，应根据物质性质、数量及相应安全措施等因素划分。涉及甲、乙、丙、丁等不同火灾危险性类别时，应根据火灾危险性较大的部分确定。
关键词：氢气、钙屑、铀屑
1、火灾危险性物质
某厂房主要火灾危险性物质的名称、使用或暂存位置见表1。
表1 主要火灾危险性物质
2 转化及尾气吸收间
2.1使用说明
某厂房使用过量的氢气和六氟化铀气体反应制备四氟化铀。过量的氢气依次经过尾气过滤器、两级水吸收塔，再进入水喷射机组，最后用点火器点燃。点火器上方设有据排风罩。
氢气用管道从室外引入，流量10Nm3/h。
2.2使用设备
干法反应器、尾气过滤器、水喷射机组和点火器
2.3火灾危险性类别
（1）建筑设计防火规范
GB50016-2014《建筑设计防火规范》表3.1.1生产火灾危险性分类：“丁类，2.利用气体、液体、固体做燃料或将气体、液体进行燃烧作其他用的各种生产。”
本工程转化生产线利用氢气作为反应性气体，最后点燃，可认为是“将气体、液体进行燃烧作其他用的各种生产”。因此转化及尾气吸收间的生产火灾危险性为丁类。
（2）爆炸危险环境电力装置设计规范
GB50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》中第3.2.2条规定如下：“符合下列条件之一时，可划为非爆炸危险区域：3在生产过程中使用明火的设备附近，或炽热部件的表面温度超过区域内可燃物质引燃温度的设备附近。”
转化及尾气吸收间设有点火器，长明火源，可认为本房间为非爆区域。
（3）氢气站设计规范和化工采暖通风与空气调节设计规范
GB50177-2005《氢气站设计规范》中11.0.5规定如下：“有爆炸危险房间的自然通风换气次数，每小时不得少于3 次；事故排风装置换气次数每小时不得少于 12 次，并与氢气检漏装 置 联 锁。”
HG/T 20698-2009《化工采暖通风与空气调节设计规范》中5.5.4规定如下：“凡空气中含有易燃或有爆炸危险物质的房间，应设置独立的通风系统。其机械通风量应经计算或根据实际操作经验确定，但通风设备选型的风量不应小于6次/h换气。
本工程转化及尾气吸收间设置有气体探测报警系统，报警值为爆炸下限10%（V/V）。本房间设有机械排风，换气次数正常运行时≥6次/h，事故时≥12次/h。送排风满足规范要求。
3 钙屑暂存间
钙屑封装在密闭不锈钢桶内。不锈钢为不燃烧物质，符合GB50016-2014《建筑设计防火规范》表3.1.1储存物品的火灾危险性分类：戊类 “不燃烧物品”。
钙屑暂存间火灾危险性为戊类。
4 钙热还原区
4.1 工艺说明
钙热还原区危险区域为钙屑压制区和还原反应区
4.1.1 物料压制区
在预压区完成钙屑与四氟化铀粉末的压实成型。在该区域，金属钙屑与粉末按一定比例均与分层，保证两者均与混合。
单炉需要钙屑约20kg，四氟化铀粉末约60kg。在密闭装置内，人工将钙屑和四氟化铀粉末按压块层数分批称量，装入专用容器。机器人抓取容器将混合粉末倒入压块模具中。机器人交替倒入钙屑和四氟化铀粉末，按工艺情况布置5~10层物料，再分批转移到模具中。为防止机器人误操作将物料洒落，在物料容器底部装有接料托盘，用来收集散落的物料。布层完成后，压机成型，再由机器人将成型模块抓取至坩埚内，模具返回初始位置。
4.1.2 还原反应区
机器人将装有反应物料的坩埚放入反应胆内。该反应胆为双层水冷结构。
反应胆抽真空压力至0.1Pa以下，然后充氩气至0.05MPa。
打开激光发生器进行点火。激光束斑约φ10mm，温度800℃。点火后物料自行反应，内部温度约2000℃，坩埚外温度约300℃。
反应结束后，自然冷却30min。充氩气至1个大气压。打开炉门，由机器人将坩埚送至冷却区域。
4.2 安全措施
4.2.1 物料压块区
钙屑和四氟化铀粉末在密闭空间压制成型，无外部水源引入。钙屑和四氟化铀粉末在20MPa的压机压制成坚实固体。在无外界超过800℃点燃的情况下，不会发生燃烧，压实成型密闭区与其他区域有效隔离。金属锭预压区布置在独立的密封区域内，可以有效防止火灾蔓延。
4.2.2 还原反应区
反应胆为双层水冷结构，再加上坩埚的隔离，有力保证了压块不会因意外情况与循环冷却水接触。
4.3 生产火灾危险性分类
4.3.1物料压块区
钙热还原区的物料压块系统（201-3），规定每次从钙屑暂存间转移来两桶：一桶送入物料压块系统（201-3）内进行压团操作，另一桶在岗位备用。
在岗位备用的钙屑装在密闭不锈钢桶内，其火灾危险性分类为戊类。
根据GB50016-2014《建筑设计防火规范》条文说明“表2可不按物质火灾危险特性确定生产火灾危险性类别的最大允许量：甲类第7条，
按与与房间容积比例计算，钙屑最大允许量820kg（10394m3x0.075kg/m3），总量100kg，最大允许值取两者中最小，即100kg。送入压块系统的钙屑20kg，小于最大允许量100kg，因此压块区域生产火灾危险性类可不按钙屑的火灾危险性来确定。
4.3.2 还原反应区
GB50016-2014《建筑设计防火规范》表3.1.1生产火灾危险性分类：“丁类，2.利用气体、液体、固体做燃料或将气体、液体进行燃烧作其他用的各种生产。”
反应还原区生产火灾危险性类别：丁类。
5 机械加工区
常温下铀锭为难燃固体，加工时产生的铀屑属于可燃固体。
在立式及卧式车床附近放置200L钢桶，钢桶装有水。车床产生的铀屑及时转移到钢桶内，保证铀屑完全浸没在水中。按照生产计划，每天约产生300kg铀屑，将装有铀屑的钢桶定期转移到铀屑暂存间。贮存一定量后，定期送往贫铀车屑处理设施。
根据GB50016-2014《建筑设计防火规范》规定：机械加工区生产火灾危险性类别为丁类。贫铀暂存间生产火灾危险性类别为戊类。
6 小结
防火分区一内火灾危险性类别：
综上述，本防火分区生产火灾危险性类别：丁类
参考文献
1.GB50016-2014《建筑设计防火规范》
2.GB50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》
3.GB50177-2005《氢气站设计规范》
4.HG/T 20698-2009《化工采暖通风与空气调节设计规范》
论文作者:侯超,李国辉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/10/8
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