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摘要：控制系统作为石油化工项目关键的部分，其中控制中心（控制室）在石油化工项目中占有重要的地位。本文阐述了石油化工控制室抗爆设计范围、爆炸荷载及石油化工抗爆控制室的工程设计，以供参考。
关键词：石油化工控制室；抗爆结构；设计
1、概述
控制系统在石油加工过程中是最重要的生产环节之一。随着控制技术的进步和发展，在石油加工生产过程中集散控制系统已经得到广泛的应用。通常在现代化的炼油项目中只设置一个控制相关生产环节的控制中心。在该控制中心中，设置了大量的控制仪器或设备，并配备了相应的操作和系统维护人员。随着人们不断的提高安全意识，控制中心（控制室）抗爆作用越来越重要，应用也越来越多。爆炸荷载作为一种动态荷载，作用力较大，持续的时间较短，危害后果比较严重，发生来源和作用机理的特殊性较强，与常规的静荷载不同。
2、石油化工控制室抗爆设计范围
一直以来关于石油化工装置控制室抗爆设计的范围都缺乏明确的规定，所以在具体的执行过程中会因设计单位和项目的不同，存在一定的差异。如中国成达工程有限公司对控制室（控制中心）、现场机柜间采用的抗爆设计的范围规定为：（1）中石化、中石油、中海油等按照国内石油石化行业建设项目的标准执行；（2）国外引进的工艺包或项目、基础设计等文件中建设项目提出相关要求的；（3）业主针对建设项目提出的进行抗爆设计要求的；（4）项目安全评价、政府部门安全消防审查意见中提出建设项目需要进行抗爆设计的。
3、爆炸荷载分析
石油化工装置可能产生的爆炸主要包括粉尘爆炸、蒸汽云爆炸、压力容器爆炸及浓缩相物质爆炸等。虽然可能发生很多形式的爆炸，但是石油化工装置主要的爆炸形式为蒸气云爆炸。蒸气云指的是易燃易爆的气体发生泄漏后在空气中形成的气团，因为蒸气云能自由在空中飘移，所以其爆炸方向和位置具有较大的不确定性。爆炸最重要的特征是突然向空气中释放被压缩的能量，而使其瞬时压力激增的情况，即爆炸波超压，向建筑物上传递便形成了爆炸荷载。因为在空气中形成爆炸波之后，在其传播过程中强度得到快速的衰减，根据建筑物离爆炸源的距离不同，也会形成不同的爆炸波压力。通常情况下，在临近区域爆炸会形成冲击波形式，在远离区域爆炸会形成压力波形式。在钢筋混凝土结构中产生的压力波或冲击波在其负压阶段形成的冲击能量，比正压阶段的冲击能量低许多，不会对建筑物造成大的影响，所以在抗爆设计中可以忽略不计。
4、石油化工抗爆控制室的工程设计
4.1建筑物强度及建筑结构形式
一般在考虑爆炸力对建筑物的作用时，爆炸荷载的大小对建筑物的强度起着决定作用。所以应该根据整体钢筋混凝土矩形箱体结构设计建筑物，以符合在爆炸荷载的影响下即使建筑物发生较大的变形也不会破坏垮塌的要求。
4.2建筑配件的抗爆构造措施
4.2.1建筑外门
建筑外门是防护控制室抗爆体系中比较薄弱的部分，所以需要对外门设置的单模数量和尺寸进行严格的控制。抗爆控制室的建筑外门不应该面向具有爆炸危险的方位，应在建筑物背立面或两侧布置，应保证其强度和刚度相匹配与防护墙体的强度，可以一定程度抵抗超压和负超压带来的冲击，所有的外墙面上不能设置窗户。为了使设备、操作人员进出和紧急情况疏散人员的需求得到满足，应该把建筑外门分为设备门、通道门、紧急疏散出口门三种类型。
设备门是为进出建筑物的计算机、仪表盘、空气调节设备等便于安装、检修而设置的专用通道，其尺寸大小应该以设备的具体尺寸为依据，但一般应保持洞口的尺寸大于1.8mx2.5m，并且是双扇门的形式。可以不在专用的设备门设置门斗，不使用时可以完全封闭。如果该门还同时用作通道门，则应封闭其中的一扇门，保证另一扇门具备所有通道门的性能；通道门一般是操作人员进出建筑物的通道，应该向外开启，应在通道门内侧设置门斗，并且保证门斗内所有的内门都可以承受正、负超压的冲击。为了使建筑物内的正压环境得以保障，还应该对所有和门斗相同的门上设置自动闭门器。通道门的门扇上应该设置可以观察通道门外侧情况的门镜，便于在发生火灾時操作人员可以安全撤离。一般应控制通道门洞口的尺寸小于1.0mx2.4m；除了面对装置区的立面外，应根据抗爆控制室的要求在另外三个立面设置紧急出口，这种用于紧急情况下人员迅速疏散的出口在正常时应该保持完全封闭状态，可以不设门斗。一般应控制紧急出口的门洞口尺寸为0.8mx1.8m。
按三种类型分别设置抗爆控制室的外门，在满足正常使用需求的情况下有利于紧急疏散人员，有利于建筑节能满足控制室内不环境稳定性的需求，还可以使工程的造价得以降低。一般情况下抗爆控制室通道门系统的的造价较高。
4.2.2建筑外窗
因为装置爆炸后产生的有害烟、气、火、热流等可能会通过炸坏的窗洞口进入控制室，所以不应该在抗爆控制室外墙设窗户。特别是计算机室、控制室、电器设备及电池间、仪表机柜间、采暖通风空调机机房、急救室、门斗、操作值班人员办公室、人员集中的场所如会议室及辅助间等房间的功能都是维持正常装置生产的必需品，因此不能在外墙上开设窗户。
为了使建筑热工的要求得到满足可以采用双层玻璃窗，但应该保证两层都是夹层玻璃。窗框应是镀锌钢材制造，并用焊接的方式和钢筋混凝土洞口相连，应采用钢质卡具把玻璃紧固到窗框上，保证可以把爆炸产生的压力由玻璃片向周围的结构体传递。不能使用塑料或铝窗框，因为其强度无法抵抗爆炸产生的超压力，并且塑料窗框还会在发生火灾时产生强烈的刺激气味和有毒气体，对消防和救援工作造成影响。
4.2.3建筑屋面
屋面应该具有良好的保温、防水、隔热性能，但是注意不能使用如架空隔热板等的装配式混凝土构件，因为在爆炸冲击波的作用下这类构造会被掀起，可能对疏散人员的生命安全造成威胁，进而形成次生灾害。
结语
综上所述，石油化工控制室花费较多的成本采用抗爆结构设计，主要是为了在设计中体现对人的关怀和重视，反映出抗爆控制室设计的基本理念是以人为本，因为抗爆装置爆炸时产生的冲击波超压的性质与破坏力具有一定的不确定性，所以在设计过程中除了需要进行力学设计外，还应该对概念设计引起重视。
参考文献：
[1]王皆伟.福建省某化工项目控制室结构抗爆设计[J].工程建设与设计，2015（05）：49-52.
[2]蔡朝杰.石油化工控制室抗爆结构设计[J].城市建设理论研究，2014（09）.
[3]谢庆红.于业栓.某石油化工控制室抗爆结构分析与设计[J].山西建筑，2015，41（04）：30-31.
关键词：石油化工控制室；抗爆结构；设计
1、概述
控制系统在石油加工过程中是最重要的生产环节之一。随着控制技术的进步和发展，在石油加工生产过程中集散控制系统已经得到广泛的应用。通常在现代化的炼油项目中只设置一个控制相关生产环节的控制中心。在该控制中心中，设置了大量的控制仪器或设备，并配备了相应的操作和系统维护人员。随着人们不断的提高安全意识，控制中心（控制室）抗爆作用越来越重要，应用也越来越多。爆炸荷载作为一种动态荷载，作用力较大，持续的时间较短，危害后果比较严重，发生来源和作用机理的特殊性较强，与常规的静荷载不同。
2、石油化工控制室抗爆设计范围
一直以来关于石油化工装置控制室抗爆设计的范围都缺乏明确的规定，所以在具体的执行过程中会因设计单位和项目的不同，存在一定的差异。如中国成达工程有限公司对控制室（控制中心）、现场机柜间采用的抗爆设计的范围规定为：（1）中石化、中石油、中海油等按照国内石油石化行业建设项目的标准执行；（2）国外引进的工艺包或项目、基础设计等文件中建设项目提出相关要求的；（3）业主针对建设项目提出的进行抗爆设计要求的；（4）项目安全评价、政府部门安全消防审查意见中提出建设项目需要进行抗爆设计的。
3、爆炸荷载分析
石油化工装置可能产生的爆炸主要包括粉尘爆炸、蒸汽云爆炸、压力容器爆炸及浓缩相物质爆炸等。虽然可能发生很多形式的爆炸，但是石油化工装置主要的爆炸形式为蒸气云爆炸。蒸气云指的是易燃易爆的气体发生泄漏后在空气中形成的气团，因为蒸气云能自由在空中飘移，所以其爆炸方向和位置具有较大的不确定性。爆炸最重要的特征是突然向空气中释放被压缩的能量，而使其瞬时压力激增的情况，即爆炸波超压，向建筑物上传递便形成了爆炸荷载。因为在空气中形成爆炸波之后，在其传播过程中强度得到快速的衰减，根据建筑物离爆炸源的距离不同，也会形成不同的爆炸波压力。通常情况下，在临近区域爆炸会形成冲击波形式，在远离区域爆炸会形成压力波形式。在钢筋混凝土结构中产生的压力波或冲击波在其负压阶段形成的冲击能量，比正压阶段的冲击能量低许多，不会对建筑物造成大的影响，所以在抗爆设计中可以忽略不计。
4、石油化工抗爆控制室的工程设计
4.1建筑物强度及建筑结构形式
一般在考虑爆炸力对建筑物的作用时，爆炸荷载的大小对建筑物的强度起着决定作用。所以应该根据整体钢筋混凝土矩形箱体结构设计建筑物，以符合在爆炸荷载的影响下即使建筑物发生较大的变形也不会破坏垮塌的要求。
4.2建筑配件的抗爆构造措施
4.2.1建筑外门
建筑外门是防护控制室抗爆体系中比较薄弱的部分，所以需要对外门设置的单模数量和尺寸进行严格的控制。抗爆控制室的建筑外门不应该面向具有爆炸危险的方位，应在建筑物背立面或两侧布置，应保证其强度和刚度相匹配与防护墙体的强度，可以一定程度抵抗超压和负超压带来的冲击，所有的外墙面上不能设置窗户。为了使设备、操作人员进出和紧急情况疏散人员的需求得到满足，应该把建筑外门分为设备门、通道门、紧急疏散出口门三种类型。
设备门是为进出建筑物的计算机、仪表盘、空气调节设备等便于安装、检修而设置的专用通道，其尺寸大小应该以设备的具体尺寸为依据，但一般应保持洞口的尺寸大于1.8mx2.5m，并且是双扇门的形式。可以不在专用的设备门设置门斗，不使用时可以完全封闭。如果该门还同时用作通道门，则应封闭其中的一扇门，保证另一扇门具备所有通道门的性能；通道门一般是操作人员进出建筑物的通道，应该向外开启，应在通道门内侧设置门斗，并且保证门斗内所有的内门都可以承受正、负超压的冲击。为了使建筑物内的正压环境得以保障，还应该对所有和门斗相同的门上设置自动闭门器。通道门的门扇上应该设置可以观察通道门外侧情况的门镜，便于在发生火灾時操作人员可以安全撤离。一般应控制通道门洞口的尺寸小于1.0mx2.4m；除了面对装置区的立面外，应根据抗爆控制室的要求在另外三个立面设置紧急出口，这种用于紧急情况下人员迅速疏散的出口在正常时应该保持完全封闭状态，可以不设门斗。一般应控制紧急出口的门洞口尺寸为0.8mx1.8m。
按三种类型分别设置抗爆控制室的外门，在满足正常使用需求的情况下有利于紧急疏散人员，有利于建筑节能满足控制室内不环境稳定性的需求，还可以使工程的造价得以降低。一般情况下抗爆控制室通道门系统的的造价较高。
4.2.2建筑外窗
因为装置爆炸后产生的有害烟、气、火、热流等可能会通过炸坏的窗洞口进入控制室，所以不应该在抗爆控制室外墙设窗户。特别是计算机室、控制室、电器设备及电池间、仪表机柜间、采暖通风空调机机房、急救室、门斗、操作值班人员办公室、人员集中的场所如会议室及辅助间等房间的功能都是维持正常装置生产的必需品，因此不能在外墙上开设窗户。
为了使建筑热工的要求得到满足可以采用双层玻璃窗，但应该保证两层都是夹层玻璃。窗框应是镀锌钢材制造，并用焊接的方式和钢筋混凝土洞口相连，应采用钢质卡具把玻璃紧固到窗框上，保证可以把爆炸产生的压力由玻璃片向周围的结构体传递。不能使用塑料或铝窗框，因为其强度无法抵抗爆炸产生的超压力，并且塑料窗框还会在发生火灾时产生强烈的刺激气味和有毒气体，对消防和救援工作造成影响。
4.2.3建筑屋面
屋面应该具有良好的保温、防水、隔热性能，但是注意不能使用如架空隔热板等的装配式混凝土构件，因为在爆炸冲击波的作用下这类构造会被掀起，可能对疏散人员的生命安全造成威胁，进而形成次生灾害。
结语
综上所述，石油化工控制室花费较多的成本采用抗爆结构设计，主要是为了在设计中体现对人的关怀和重视，反映出抗爆控制室设计的基本理念是以人为本，因为抗爆装置爆炸时产生的冲击波超压的性质与破坏力具有一定的不确定性，所以在设计过程中除了需要进行力学设计外，还应该对概念设计引起重视。
参考文献：
[1]王皆伟.福建省某化工项目控制室结构抗爆设计[J].工程建设与设计，2015（05）：49-52.
[2]蔡朝杰.石油化工控制室抗爆结构设计[J].城市建设理论研究，2014（09）.
[3]谢庆红.于业栓.某石油化工控制室抗爆结构分析与设计[J].山西建筑，2015，41（04）：30-31.