摘要：有鉴于国内爆炸事件频传，造成人员伤亡及企业设备重大损失，国家安监总局（当时尚未更名为国家应急管理部）于2017年发布了《化工和危险化学品生产经营单位重大生产判定标准(试行)》。【注1】其中第十三条规定控制室或机柜间面向具有火灾，爆炸危险性装置一侧不满足国家标准关于防火防爆的要求。
本文就此规定来研究现行的国家标准关于防火防爆要求并参考国内外的规范中在控制室及机柜间或其他类似建筑物当面向爆炸隐患时，设置几种可行的防火抗爆墙，以有效降低爆炸隐患带来人员伤亡及设备的重大损失。
关键词：爆炸隐患 控制室 机柜间 防火抗爆墙
在化工行业中，如何降低爆炸的隐患一直是国内专注的话题。首先国家应急管理部规定第十三条主要的目的在要求生产企业在控制室及机柜间等重要设施能起到防火防爆的要求，在火灾爆炸事故中，能有效保护控制室作业人员的生命，并对控制室及机柜间的控制系统保持正常运作的功能。
其中所涉及到国家现行的标准规范主要包括《石油化工企业设计防火标准》（GB50160-2008）和《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）。
针对具有火灾爆炸危险性的化工和危险化学品企业控制室及机柜间应满足以下要求：
（1）其面向具有火灾，爆炸危险性装置一侧的安全防护距离应符合《石油化工企业设计防火标准》（GB50160-2008）表4.2.12等标准规范条款提出的防火间距要求【注2】，且控制室，机柜间的建筑，结构满足《石油化工控制室设计规范》（SH/T3006-2012）第4.4.1条等提出的抗爆强度要求；
（2）面向具有火灾，爆炸危险性装置一侧的外墙应为无门窗洞口耐火极限不低于3小时的不燃烧材料实体墙。【注3】
根据对上述规范的解读，在执行上如何确认抗爆强度？现行的建筑规范除了《石油化工企业设计防火标准》及《建筑设计防火规范》外，还有哪些灰色地带需要国外及国内规范进一步完善防火防爆设计？针对爆炸冲击波是如何规定及取值？如何进行爆炸分析？需要哪些信息来确认爆炸冲击波的数据？爆炸冲击波作用在不同防火间距的建筑物本身的受力情况如何？如何选择满足现场条件情况的防火抗爆墙的解决方案？
本文将一一将散落在各处的国内外规范整理并提供相应的分析计算及可行性的解决方案论述，供政府部门，设计院，专家库和相关企业参考并望指正。
在引用国内外规范及量化数据前，我们先从爆燃还是爆炸的差异说起。从NFPA 68爆炸泄压指南的 3.3.4 和 3.3.6对爆燃（Deflagration)及爆炸（Detonation)的定义。爆燃（Deflagrations)是可燃的区域爆炸速度小于声速的传播；爆炸（Detonation)是可燃的区域爆炸速度大于声速的传播。【注4】
首先在针对爆炸的速度上，NFPA 68已经将爆炸的特性进行了划分。目前针对化工行业危险品的爆炸都是属于爆燃（Deflagrations)的范围。
对于爆炸（Detonation)的范围多数为军工企业的炸药爆竹雷管，其爆炸速度是超越声速，因此不在本文探讨的范围内。
为了文章描述的方便性，本文仍统称爆炸（Explosion)来描述，以方便读者在理解上的方便。但爆炸传播速度上及范围有其不同的定义。
国内的化工爆炸的传播速度基本上都是属于NFPA 68爆炸泄压指南中小于声速的爆燃范围，其中种类包括蒸气云爆炸（VCE），压力容器爆（Pressure Vessel），凝聚相爆炸（液态或固态）及粉尘爆炸（Dust)，但NFPA 68的爆炸泄压指南只是针对室内的爆炸进行分析计算及提供防护做法。相对于《石油化工工厂布置设计规范》（GB50984-2014）中，对于爆炸危险源的定义仅局限在蒸汽云爆炸的设备。【注5】关于粉尘爆炸及压力容器的国标规范则是参考《粉尘爆炸安全规程》（GB15577-2018）以及《粉尘爆炸泄压指南》（GB/T15605-2008）（类似于NFPA 68爆炸泄压指南），主要是针对存在粉尘爆炸危险场所及设备的泄压及爆炸的解决措施。
还有其他针对除尘器（GB/T17919-2008），斗提机及喷涂设备在木材加工，饲料加工（GB19081-2008），粉末静电工艺（GB15607-2008）等行业的防爆规范，本文不一一列举。然而这些国标规范只针对面对来自建筑物内的爆炸危险源。
对于面对外来的爆炸的建筑物如何进行爆炸量化分析，国外比较常用的规范是石化厂房防爆设计（Design of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities ），而此内容也大量被借鉴于《石油化工控制室抗爆设计规范》（GB50779-2012）之中。例如，如何确认爆炸冲击波的参数规定。
根据《石油化工控制室抗爆设计规范》（GB50779-2012）5.2.1的规定，“控制室抗爆设计采用的峰值入射超压及相应的正压作用时间，应根据石油化工装置性质以及平面布置等因素进行安全分析综合评估确定；当未进行评估时，也可按下列规定确定，并应在设计文件中说明：1 冲击波峰值入射超压最大值可取21kPa，正压作用时间可为100ms;也可冲击波峰值入射超压最大值取69kPa,正压作用时间取20ms。”【注6】如果我们参考国外规范石化厂房防爆设计（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of Blast-Resistant Buildings in Petrochemical Facilities, P.21-22 “Commonly used criteria includes SG-22 (withdrawn), and CIA 9being revised).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.” 不难发现其引用的来源于此。
但问题是目前国内安全评估机构没有能力也没有相应的国标及第三方合法认可软件来进行安全分析综合评估。如果只用《石油化工控制室抗爆设计规范》（GB50779-2012）的指定参数来进行设计，我们发现其国外的数据是建筑物在距离蒸气云爆炸30米（备注：国标规范并没有提到与爆炸的防火距离的条件）的情况来进行爆炸冲击波的取值，如果将来真的发生爆炸，如何保证控制室的人身安全及设备的正常运营？可惜的是当GB50779-2012的规范进行重新修订发出的征求意见稿时，我们发现规范征求意见稿还是没有交代如何进行爆炸安全性评估。可参考《石油化工建筑物抗爆设计标准（征求意见稿）》（GB/T50779-201X）3.0.1抗爆建筑物的抗爆要求，爆炸冲击波超压应通过爆炸安全性评估确定。【注7】所以国内规范参编单位在了解并引用国外类似规范下，如何解决爆炸安全性评估？这也成为后续在量化爆炸冲击波时无法明确的难解之谜。
在分析爆炸危险源之前，首先必须确认筑物距离爆炸危险源的防火间距是否满足要求，不论是新建或者改建项目防火间距是在设计时必须考虑的重要因素。
防火间距的要求可以从《石油化工企业设计防火标准》（GB50160-2008）表5.2.1设备、建筑物平面布置的防火间距中确认控制室或机柜间在可燃气体或者液体的设备根据不同的容积下，应至少满足15米的防火间距要求。【注8】从《石油化工工厂布置设计规范》（GB50984-2014）的条文解释中续表5【注9】已经将爆炸危险源的设备举例列举出来。可以针对表内提到的设备判定为爆炸危险源来进行后续的爆炸分析。
就先前提到国标规范的理解及要求后，针对爆炸分析计算的步骤主要分成三个部分。第一个部分是爆炸冲击波的量化取值。第二部分是爆炸冲击波作用在建筑物本身的量化取值。第三个部分是防火抗爆墙的量化取值。
3.1爆炸冲击波的量化取值
首先针对爆炸冲击波的量化取值，如先前所述，在国内项目上由于缺少安全评估的相关规定及具有能力量化的评估机构来提供爆炸冲击波的具体数据，往往退而求其次选择采用《石油化工控制室抗爆设计规范》（GB50779-2012）的21kPa,100ms来作为设计数据。
