摘要：有鑒于國內爆炸事件頻傳，造成人員傷亡及企業設備重大損失，國家安監總局（當時尚未更名為國家應急管理部）于2017年發布了《化工和危險化學品生產經營單位重大生產判定標準(試行)》。【注1】其中第十三條規定控制室或機柜間面向具有火災，爆炸危險性裝置一側不滿足國家標準關于防火防爆的要求。
本文就此規定來研究現行的國家標準關于防火防爆要求并參考國內外的規范中在控制室及機柜間或其他類似建筑物當面向爆炸隱患時，設置幾種可行的防火抗爆墻，以有效降低爆炸隱患帶來人員傷亡及設備的重大損失。
關鍵詞：爆炸隱患 控制室 機柜間 防火抗爆墻
在化工行業中，如何降低爆炸的隱患一直是國內專注的話題。首先國家應急管理部規定第十三條主要的目的在要求生產企業在控制室及機柜間等重要設施能起到防火防爆的要求，在火災爆炸事故中，能有效保護控制室作業人員的生命，并對控制室及機柜間的控制系統保持正常運作的功能。
其中所涉及到國家現行的標準規范主要包括《石油化工企業設計防火標準》（GB50160-2008）和《建筑設計防火規范》（GB50016-2014）。
針對具有火災爆炸危險性的化工和危險化學品企業控制室及機柜間應滿足以下要求：
（1）其面向具有火災，爆炸危險性裝置一側的安全防護距離應符合《石油化工企業設計防火標準》（GB50160-2008）表4.2.12等標準規范條款提出的防火間距要求【注2】，且控制室，機柜間的建筑，結構滿足《石油化工控制室設計規范》（SH/T3006-2012）第4.4.1條等提出的抗爆強度要求；
（2）面向具有火災，爆炸危險性裝置一側的外墻應為無門窗洞口耐火極限不低于3小時的不燃燒材料實體墻。【注3】
根據對上述規范的解讀，在執行上如何確認抗爆強度？現行的建筑規范除了《石油化工企業設計防火標準》及《建筑設計防火規范》外，還有哪些灰色地帶需要國外及國內規范進一步完善防火防爆設計？針對爆炸沖擊波是如何規定及取值？如何進行爆炸分析？需要哪些信息來確認爆炸沖擊波的數據？爆炸沖擊波作用在不同防火間距的建筑物本身的受力情況如何？如何選擇滿足現場條件情況的防火抗爆墻的解決方案？
本文將一一將散落在各處的國內外規范整理并提供相應的分析計算及可行性的解決方案論述，供政府部門，設計院，專家庫和相關企業參考并望指正。
在引用國內外規范及量化數據前，我們先從爆燃還是爆炸的差異說起。從NFPA 68爆炸泄壓指南的 3.3.4 和 3.3.6對爆燃（Deflagration)及爆炸（Detonation)的定義。爆燃（Deflagrations)是可燃的區域爆炸速度小于聲速的傳播；爆炸（Detonation)是可燃的區域爆炸速度大于聲速的傳播。【注4】
首先在針對爆炸的速度上，NFPA 68已經將爆炸的特性進行了劃分。目前針對化工行業危險品的爆炸都是屬于爆燃（Deflagrations)的范圍。
對于爆炸（Detonation)的范圍多數為軍工企業的炸藥爆竹雷管，其爆炸速度是超越聲速，因此不在本文探討的范圍內。
為了文章描述的方便性，本文仍統稱爆炸（Explosion)來描述，以方便讀者在理解上的方便。但爆炸傳播速度上及范圍有其不同的定義。
國內的化工爆炸的傳播速度基本上都是屬于NFPA 68爆炸泄壓指南中小于聲速的爆燃范圍，其中種類包括蒸氣云爆炸（VCE），壓力容器爆（Pressure Vessel），凝聚相爆炸（液態或固態）及粉塵爆炸（Dust)，但NFPA 68的爆炸泄壓指南只是針對室內的爆炸進行分析計算及提供防護做法。相對于《石油化工工廠布置設計規范》（GB50984-2014）中，對于爆炸危險源的定義僅局限在蒸汽云爆炸的設備。【注5】關于粉塵爆炸及壓力容器的國標規范則是參考《粉塵爆炸安全規程》（GB15577-2018）以及《粉塵爆炸泄壓指南》（GB/T15605-2008）（類似于NFPA 68爆炸泄壓指南），主要是針對存在粉塵爆炸危險場所及設備的泄壓及爆炸的解決措施。
還有其他針對除塵器（GB/T17919-2008），斗提機及噴涂設備在木材加工，飼料加工（GB19081-2008），粉末靜電工藝（GB15607-2008）等行業的防爆規范，本文不一一列舉。然而這些國標規范只針對面對來自建筑物內的爆炸危險源。
對于面對外來的爆炸的建筑物如何進行爆炸量化分析，國外比較常用的規范是石化廠房防爆設計（Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities ），而此內容也大量被借鑒于《石油化工控制室抗爆設計規范》（GB50779-2012）之中。例如，如何確認爆炸沖擊波的參數規定。
根據《石油化工控制室抗爆設計規范》（GB50779-2012）5.2.1的規定，“控制室抗爆設計采用的峰值入射超壓及相應的正壓作用時間，應根據石油化工裝置性質以及平面布置等因素進行安全分析綜合評估確定；當未進行評估時，也可按下列規定確定，并應在設計文件中說明：1 沖擊波峰值入射超壓最大值可取21kPa，正壓作用時間可為100ms;也可沖擊波峰值入射超壓最大值取69kPa,正壓作用時間取20ms?！?/span>【注6】如果我們參考國外規范石化廠房防爆設計（Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities, P.21-22 “Commonly used criteria includes SG-22 (withdrawn), and CIA 9being revised). Both documents specify at least two blast overpressures for buildings spaced 100 feet(30 meters) from a vapor cloud explosion hazard as follows: a. High pressure, short duration, triangular shock loading: Side-on overpressure of 10 psi (69kPa) with a duration of 20 milliseconds. b. Low pressure, long duration triangular loading: Side-on overpressure of 3 psi(21kPa) with a duration of 100 milliseconds.” 不難發現其引用的來源于此。
但問題是目前國內安全評估機構沒有能力也沒有相應的國標及第三方合法認可軟件來進行安全分析綜合評估。如果只用《石油化工控制室抗爆設計規范》（GB50779-2012）的指定參數來進行設計，我們發現其國外的數據是建筑物在距離蒸氣云爆炸30米（備注：國標規范并沒有提到與爆炸的防火距離的條件）的情況來進行爆炸沖擊波的取值，如果將來真的發生爆炸，如何保證控制室的人身安全及設備的正常運營？可惜的是當GB50779-2012的規范進行重新修訂發出的征求意見稿時，我們發現規范征求意見稿還是沒有交代如何進行爆炸安全性評估?？蓞⒖肌妒突そㄖ锟贡O計標準（征求意見稿）》（GB/T50779-201X）3.0.1抗爆建筑物的抗爆要求，爆炸沖擊波超壓應通過爆炸安全性評估確定。【注7】所以國內規范參編單位在了解并引用國外類似規范下，如何解決爆炸安全性評估？這也成為后續在量化爆炸沖擊波時無法明確的難解之謎。
在分析爆炸危險源之前，首先必須確認筑物距離爆炸危險源的防火間距是否滿足要求，不論是新建或者改建項目防火間距是在設計時必須考慮的重要因素。
防火間距的要求可以從《石油化工企業設計防火標準》（GB50160-2008）表5.2.1設備、建筑物平面布置的防火間距中確認控制室或機柜間在可燃氣體或者液體的設備根據不同的容積下，應至少滿足15米的防火間距要求。【注8】從《石油化工工廠布置設計規范》（GB50984-2014）的條文解釋中續表5【注9】已經將爆炸危險源的設備舉例列舉出來?？梢葬槍Ρ韮忍岬降脑O備判定為爆炸危險源來進行后續的爆炸分析。
就先前提到國標規范的理解及要求后，針對爆炸分析計算的步驟主要分成三個部分。第一個部分是爆炸沖擊波的量化取值。第二部分是爆炸沖擊波作用在建筑物本身的量化取值。第三個部分是防火抗爆墻的量化取值。
3.1爆炸沖擊波的量化取值
首先針對爆炸沖擊波的量化取值，如先前所述，在國內項目上由于缺少安全評估的相關規定及具有能力量化的評估機構來提供爆炸沖擊波的具體數據，往往退而求其次選擇采用《石油化工控制室抗爆設計規范》（GB50779-2012）的21kPa,100ms來作為設計數據。
