永久气体充装站设置隔爆防护墙的相关问题

永久气体充装站设置隔爆防护墙的相关问题永久气体气瓶充装站设置隔爆防护墙是防止气瓶充装过程中发生爆炸事故造成事故扩散蔓延的有效防护措施，特别是氧气、氢气气瓶充装站设置隔爆防护墙尤为重要。现行的相关技术规范、标准对设置隔爆防护墙只规定了“灌瓶台应设置高度不小于2 m的钢筋混凝土防护墙”，未就隔爆防护墙设置的相关问题做具体规定，因此，很多永久气体充装站设置的隔爆防护墙达不到安全防护的要求。 本文就永久气体充装站设置隔爆防护墙的相关问题进行探讨。 1 设置隔爆防护墙的目的 永久气体气瓶充装的介质压力高，很多介质具有较强的氧化性，加之气瓶使用环境恶劣，周转环节复杂，使气瓶磨损、腐蚀、撞击、其它介质混入、错装的几率很高，气瓶充装过程中极易发生物理和化学爆炸，其爆炸的能量很强，产生大量气瓶碎片和较强的冲击波，可在瞬间摧毁强度较低的建筑物，造成人员伤亡。如2002年3月31日海城某气体厂因错将氢气瓶充装氧气而发生化学爆炸，气瓶炸成数十块碎片，造成在充装排隔爆防护墙内违规操作的3人当场死亡。由于该厂充装台设置了有效的隔爆防护墙，事故发生时在隔爆墙外七八米远处装卸车的十几个人毛发无损，而在隔爆墙外不足一米远检查气瓶压力的一名操作人员仅耳膜被震破。如果没有隔爆墙防护，这次事故的伤亡就可能是十几个人。可见设置有效的隔爆防护墙可以阻断气瓶碎片扩散，减缓冲击波的强度，改变气瓶碎片和冲击波扩散的方向，大大减小灾害程度。 设置隔爆防护墙的目的就是要保护充装操作人员和装卸车台、存瓶区及车间外道路人员活动区域的人员安全，减少事故造成的人员伤亡。 2 现行规范、标准的相关规定 国家现行的规范、标准对永久气体充装隔爆防护墙设置规定各不相同，彼此差异很大： 2.1 氧气站设计规范GB 5003091第5.0.9条 灌瓶台应设置高度不小于2 m的钢筋混凝土防护墙。 2.2 氢氧站设计规范GB 5017793第6.0.8条 氢气灌瓶间内，应设置高度不低于2 m的防护墙。 2.3 永久气体气瓶充装站安全技术条件GB17264-1998第6.1.5条 氧气充装站的实瓶区与空瓶区之间必须设置防爆墙，其厚度不应小于120 mm，高度不应低于2000 mm，材料应为钢筋混凝土或其他不燃的强度不低于钢筋混凝土的材料。 2.4 氧气及相关气体安全技术规程GB169121997第4.6.5条 灌装站房充装台应设高不低于2 m，厚不小于200 mm的钢筋混凝土防护墙。 2.5 氧气安全规程（冶金工业部88冶安环字第856号文颁发）第3.4.1条 a. 氧气充瓶间充装台应设高不小于2 m的钢筋混凝土防护墙。 上述规范、标准中对隔爆防护墙的保护范围、设置型式、结构、强度、安全防护标准均未做具体规定，相互之间矛盾，不统一，对规范、标准中的规定的理解和执行更是南辕北辙，达不到安全防护的目的。 3 隔爆防护墙的保护范围 隔爆防护墙要保护人员的安全，就要根据充装现场的情况确定保护范围，其基本要求是： 3.1对操作控制人员的防护。将充装排与充装操作控制台位置（充装控制阀门）之间隔离。 3.2对临近充装排的防护。永久气体气瓶充装为了减少充装间歇时间，每一组由一条总管控制，设两支充装排，倒排充装。若正在充装的气瓶存在危险，会威胁在另一支充装排装卸气瓶的操作人员的安全。因此，要将每一组的两支充装排之间隔离，同时还要将每组充装排之间隔离。 3.3对人员活动区域的防护。距充装排较近的人员活动区域包括往充装排运瓶通道、装卸车台、安全通道、休息室等，也在气瓶危险辐射区内，要将充装排与这些人员活动区域隔离。 3.4对充装间外道路、设备和临近充装间厂外道路的防护。充装间设置的门、窗、通道等使充装排直接朝向充装间外道路、设备和临近充装间的厂外道路时，要将充装排与这类门、窗、通道等隔离。 4 充装排隔爆防护墙的设置 充装排隔爆防护墙主要是防止发生气瓶爆炸事故时爆炸冲击波和气瓶碎片扩散对人员的伤害。因此，隔爆墙设置型式以人员隔离为主，同时要满足充装工艺要求。 4.1在两支充装排之间设置隔爆防护墙。 永久气体气瓶充装为了控制充装速度不超过8 m3h(标准状态气体)，且充装的时间不少于30 min，同时提高充装效率，一般每一组充装排分为两支充装排，实现倒排充装。当一支充装排对气瓶充装时，另一支充装排要拆卸已完成充装的气瓶、安装待充装空气瓶。正在充装的气瓶危险性最大，当气瓶内压力达到充装压力的1/3时操作人员要完成对充装气瓶的检查，撤离充装排，这时保护在另一支充装排上拆卸、安装气瓶的操作人员的安全十分重要。在这两支充装排之间设置的隔爆防护墙是必要的保护设施。 两支充装排平行布置的，两支充装排之间隔爆防护墙为“工”字形。 两支充装排“一”字形布置的，两支充装排之间隔爆防护墙为“山”字形。 这两种型式既可以对两支充装排之间隔爆防护，又可以对充装操作控制人员隔爆防护，还可以对相邻充装排组隔爆防护。 4.2对充装间内、外人员活动区域设置隔爆防护墙。充装排安装于两支排之间的隔爆防护墙上，一侧有隔爆防护墙防护，另一侧则朝向充装间内和充装间外运瓶、卸车、存瓶等人员活动区域，全部暴露于危险环境中。因此在充装排朝向充装间内和充装间外运瓶、卸车、存瓶等人员活动区域这一侧也必须设置隔爆防护墙保护。此处所设置的隔爆防护墙为“”形或“一”字形。 4.3充装排隔爆防护墙由上述两类隔爆防护墙组合设置，缺一不可，根据现场具体情况，组合方式和设置位置有不同选择。基本原则是隔爆防护墙对人要起到有效的防护作用。5 隔爆防护墙结构型式5.1最好的结构型式是迷宫式（图1）：适用于两支充装排平行布置，特别是充装间内设置多组充装排的情况。 图1 迷宫式隔爆防护墙 由一组“工”字形充装排隔爆墙和两组“”形外侧隔爆防护墙组合而成，可以任意角度阻断气瓶爆炸碎片和冲击波扩散。两组“”形外侧隔爆防护墙的外侧都可以设置为存瓶区，充装间内使用面积可充分利用。 5.2“山”“一”式（图2）：适用于充装排“一”字形布置、一组充装排的情况。 由一组“山”字形充装排隔爆墙和一组 图2 山 一式隔爆防护墙 “一”字形外侧隔爆防护墙组合而成。如现场设置充装排另一侧为无人员活动的实体墙，可用“山”字形充装排隔爆墙与实体墙构成。这种结构组合隔爆防护墙，占用空间小防护效果较好。其不足一是进出气瓶通道相对区域不得设置存瓶区和人员活动通道，当这一支充装排气瓶充装时，人员要远离进出气瓶通道相对区域；二是一支充装排区仅有一个进出气瓶通道，气瓶充装数量较少。 5.3“工”“一”式（图3）：适用于两支充装排平行布置的情况。 图3 工 一式隔爆防护墙 由一组“工”字形充装隔爆墙和两组“一”字形外侧隔爆防护墙组合而成。也可用充装间的实体外墙代替一侧“一”字形隔爆墙，与一组“工”字形充装隔爆墙和一组“一”字形外侧隔爆防护墙组合而成。这样构成的隔爆防护墙结构紧凑，占用的空间小，进出气瓶通道顺畅。但要求“工”字形充装隔爆防护墙的两横头要加宽至1800 mm左右，以有效的遮挡充装气瓶工位的对外辐射；与进出气瓶通道相对区域不得设置存瓶区和人员活动通道。 6 隔爆防护墙的强度及安全防护高度 隔爆防护墙要达到气瓶爆炸时对人的安全防护，就要满足一定的强度要求。 气瓶爆炸时，产生很强的冲击波和震动波，其爆炸能量达到70105 J以上，瞬间压力高达6090MPa，冲击波峰压近20104Pa，对建筑物和人员造成强烈的冲击破坏。充装站设置的隔爆防护墙必须具有阻挡气瓶爆炸产生的冲击波的强度和抵御气瓶爆炸产生的强烈震动波的性能，同时还要具有耐冲击韧性和吸收爆炸能量的性能。因此隔爆防护墙应采用钢筋混凝土结构，墙内钢筋布置按设计侧压力不小于冲击波峰压力值考虑；墙体与基础连接深度不应小于1.5 m。 隔爆防护墙主要是对人具有安全防护作用，隔爆防护墙必须满足对人体有效防护的要求，一般墙体应高于2 m。 7 隔爆防护墙设置示例 隔爆防护墙 高度2m 钢筋混凝土 C-30 200 200 充装排 待充装气瓶 充装气瓶 控制阀门 1200 200 200 图4 迷宫式隔爆防护墙隔爆防护墙设置示例见图4。 图4所示的隔爆防护墙设置示例是较理想的有效安全防护型式，它从各个角度完全隔断了在充装气瓶时对操作人员、运瓶通道、卸车台、存瓶区、充装间外道路等人员活动区域的辐射，可以有效的阻滞、减缓气瓶爆炸产生的冲击波的破坏能量，隔断气瓶碎片对人员的伤害。 这种型式完全满足充装工艺要求，在同一充装间内可布置多组，每一组的一支充装排可以设置充装工位20个以上，即可以调整、降低充装气体流速，有能大大提高充装效率 8 常见的几种错误布置型式 一些充装站的充装隔爆防护墙设置得很简陋，不但不能对人员活动区域有效防护，甚至充装操作控制台的位置也完全暴露于危险区域，未设置任何防护设施，这是很严重的安全隐患。 8.1 “一”字形布置充装排 “一”字形布置充装排见图5。 这4种“一”字形布置充装排中，5-a型隔爆墙虽然将充装控制台与充装排隔离保护，但是，对充装排面对的区域和运瓶通道未设任何防护设施，使卸车台、存瓶区、充装间内外人员活动通道都暴露于危险区域。 5-b型也是常见的一种设置方式，这种设置方式根本无隔爆防护功能，充装操作控制台也位于危险区域，且很多没有钢筋混凝土隔墙，常常用充装间外墙做为充装排的支架，这是最简陋、最危险的。 5-c型设置只是增设了一道具有对充装排外侧防护功能的隔爆防护墙，充装操作控制台仍在危险区域，两隔爆墙之间运瓶通道的开口，仍可辐射到卸车台和存瓶区域。 5-d型对充装操作控制台和充装排朝向卸车台、存瓶区、充装间外人员活动区域都可以有效防护，但两支充装排之间却无隔爆防护墙防护，仍暴露于危险区域。 5-a型 5-b型 5-c型 5-d型 图5 “一”字形布置充装排 8.2 平行布置充装排 平行布置充装排见图6。 6-a型的两组充装排之间无隔爆防护墙保护，当一组充装时另一组处于危险区域，隔爆防护墙只隔断了同一组的两支充装排，对另一组和存瓶区、卸车台等人员活动区域不能有效防护。 6-b型设置缺少朝向充装间门方向的隔爆防护墙，一般布置气瓶充装间时都将卸车台和存瓶区设置于充装间门的位置，这一设置型式却使应防护的各区域都在气瓶爆炸冲击波辐射角内，不能得到有效的防护。 6-c型是很普遍的设置形式，虽然对卸车台、存瓶区及充装间外等处人员活动区域设置了隔爆防护墙，但两支充装排之间却没有设置隔爆防护墙，当一支充装排充装时，另一支充装排装卸气瓶人员完全暴露在危险区域。 6-a型 6-b型 6-c型 图6 平形布置充装排 9 现行规范、标准关于隔爆防护墙设置的规定亟待统一、修订永久气体气瓶充装过程中爆炸事故时有发生，设置隔爆防护墙是减少事故损害，防止造成人员伤亡的重要措施。现行的规范、标准对设置隔爆防护墙的规定不同，也不明确，对此的解释也说法不一，GB17264-1998 永久气体气瓶充装站安全技术条件中规定“氧气充装站的实瓶区与空瓶区之间必须设置防爆墙”，而“实瓶区与空瓶区之间”并不是设置隔爆防护墙进行安全防护的重点；在规范、标准实际应用中更是各执一词。目前很多气瓶充装站的隔爆防护墙设置都达不到安全防护的要求，使气瓶充装站存