医药洁净厂房电气设计分析_童涛.pdf

童涛，等医药洁净厂房电气设计分析童涛，邓逍坷（陕煤集团胜帮科技股份有限公司，上海 201210）摘要：旨在优化医药洁净厂房电气设计的合理性，以及利于施工、验收，就医药洁净厂房爆炸危险区域划分、供配电设计、照明及应急照明设计等，对因规范理解实施过程中引起的争议或模糊点进行研究、梳理和讨论，以解决其带来的系列疑难或困惑，做到合理统一。关键词：医药洁净；爆炸危险区域；变配电室；低压配电；照明中图分类号：TQ 460.8文献标志码：A文章编号：2095-817X（2023）01-0021-004医药洁净厂房的生产工艺，常常会涉及危险化学品的使用。比如，医药生产的灭菌和制剂的提取，会使用到诸如甲苯、环氧乙烷、丙酮等物质。医药洁净厂房由于采用空气净化技术，封闭环境场所，加之进入洁净室须经过清洗、更衣、消毒等流程，所以医药洁净厂房工艺设备布置一般较紧凑，危险化学品的功能房间通常较小，但其划分的爆炸危险区域却对贴邻的功能房间影响颇大。同时，防爆型电气设备粗笨明装，不符合洁净区不易积灰、便于擦拭、小型轻巧电气设备、大功率用电设备配电室直接供电等系列要收稿日期：2022-09-29作者简介：童涛（1983），男，高级工程师，主要从事石油化工，医药、环保工程电气设计及研究。求。所以，就对工艺、建筑、通风、电气等专业提出较高的要求。笔者结合自身多年工程设计、审图经验，旨在通过对医药洁净厂房的爆炸危险区域划分，变配电室设置、低压配电、照明及应急照明等几个方面分析阐述，对医药洁净厂房电气设计进行归纳总结。1 爆炸危险区域划分医药生产涉及的主要危险化学品：甲苯、环氧乙烷、丙酮等火灾危险甲类物质，其物料理化特性如表 1 所示。表 1 可燃性蒸汽爆炸性混合物分级分组Tab.1 Explosive mixtures of flammable steam are grouped in different categories序号物质名称级别引燃温度组别引燃温度/闪点/爆炸极限（体积分数）/%相对密度1甲苯IIAT148041.107.103.102环氧乙烷IIAT2429-17.831001.523丙酮IIAT465-202.5012.82.00近年来医药工业的蓬勃发展，生产规模不断扩大，涉及的危险化学品物料在各洁净厂房车间，多为危险品的入口室、储藏间等甲类功能房间。出于安全、成本等考虑，爆炸危险区域自然是越小越好。根据 GB 500582014爆炸危险环境电力装置设计规范 1的 B.0.1 第 21 款：对于工艺设备容积不大于95 m3、压力不大于 3.5 MPa、流量不大于 38 L/s 的生产装置，且为第二级释放源，按照生产的实际经验，爆炸危险区域范围划分以释放源为中心，半径为4.5 m的范围内可划为 2 区。所以，工艺在设计时基于以上前提条件的考虑其专业的设备布置，以满足防爆区域“越小越好”的诉求。但依据 SH/T 30382017石油化工装置电力设计规范 2第 5.4.9，以释放源为中心，半径 4.5 m 至地坪以上范围内划为 2 区是对易燃液体、液化易燃气体、压缩易燃气体及低温液体释放源位于户外地坪上方而言的。至于 GB 500582014 1的 B.0.1 第 21 款，并没有任何条文解释说明它应满足的先决条件，这样上述两本规范貌似有矛盾之嫌。那么，到底执行哪本规范，怎么划？此争论给设计和审图带来相当大的困扰。其实相较于 SH/T 30382017 2，笔者个人认21化 工 与 医 药 工 程第44卷第1期2023年2月出版Chemical and Pharmaceutical Engineering 2023，44(1)医药工艺与工程为 GB 500582014 1对易燃液体、低温液体讨论的较为浅显，更多是阐述易燃气体，所以才会引起混淆和争 论。同时，由 SY/T 65192017易燃液体、气体或蒸气的分类及化工生产区域中电气安装危险区的划分 3第 5.10.15，结合 SH/T 30382017 2，以及结合笔者多年的设计、审图工程实践经验，甲苯、环氧乙烷房间在满足上述容积、压力等条件时，宜按半径7.5 m 划分爆炸危险区域较为合理、安全可靠、有理有据。所以，在设计前期，工艺、建筑、电气等专业就应统一协调，将危险化学品功能用房设在医药洁净厂房相对独立的位置，与毗邻的其他功能房用防爆墙等措施隔开。尤其在规模较大，功能复杂的厂房内，应设在靠近外墙处，将其作为一个独立的防火分区，且采取防护门斗（或缓冲间），以减小爆炸危险区域对其他场所的影响。2 供配电系统及配电设置2.1 变配电室设计医药厂房因洁净区电气设备特殊要求，如 GB 504572019医药工业洁净厂房设计标准 4第11.1.4，医药洁净室内不宜设置大型落地的配电设备，功率较大的配电设备宜由配电室直接配电，加之医药洁净厂房用电设备小且零散，所以，就存在在甲、乙类医药洁净厂房附设配电室的问题。根据 GB 500162014（2018 版）建筑设计防火规范 5第3.3.8：变、配电室不应设置在甲、乙类厂房内或贴邻，且不应设置在爆炸性气体、粉尘环境的危险区域内。供甲、乙类厂房专用的 10 kV 及以下变、配电室，当采用无门、窗、洞口的防火墙，可一面贴临，且变、配电室地坪高出室外地坪 0.6 m，即俗称的“甲、乙类厂房配电室单边贴邻”。需要特别注意的是，根据本人多年的实际工程经验，此处的“无门、窗、洞口的防火墙”实质应是防爆墙，否则在工程执行过程中当地消防是不予以通过的。但在 GB 512832020精细化工企业工程设计防火标准 6第 8.3.1，供甲、乙类厂房专用的 20kV及以下的变配电所，当采用无门窗洞口的防火墙隔开时，可一面或二面贴邻建造，且变配电所地坪高出室外地坪 0.6 m。此规范初衷是因变配电所通常比厂房小很多，一面贴邻过于浪费，为了节约土地，可一面或二面贴邻建造。不过，此条款在此无实质参考意义，一是 GB 512832020 6并不适用于医药洁净厂房，再则关键是二面贴邻实际地方消防很难予以通过，因为在涉及消防、安全等问题，都会在实际工程中一致采用“就高不就低”的原则。综合以上，甲、乙类医药洁净厂房附设的变配电室一面贴邻，地坪高出室外地坪 0.6 m，而且工艺、建筑、电气应密切配合，避开变配电室被划入爆炸危险区域的情况，如图 1 所示。图 1 存在爆炸危险区域医药洁净厂房附设变配电室Fig.1 Substation and distribution room at explosion hazard area0.006 0009 0003 0000.600.20变配电室制药车间6 00012 0002 区爆炸危险场所防护门斗制剂间（环氧乙烷、甲类）18 00022化 工 与 医 药 工 程第44卷第1期2023年2月出版Chemical and Pharmaceutical Engineering 2023，44(1)2.2 低压配电方式医药洁净厂房洁净区供电要满足防爆，同时兼顾洁净区环境要求。医药工业生产设备大多数用电功率小，但问题是数量多，设计上采用直接配电或插座配电方式。从经济性的角度考虑，一般就地设配电箱配电，洁净区的配电设备，应设于非洁净区；对于小型配电箱，不得已必须设在洁净区时，也应在洁净级别较低便于操作管理的地方嵌墙暗装，且应满足 GB 504572019 4第 11.1.4，不易积灰、便于拭擦等要求。医药洁净厂房一旦停电，封闭洁净场所的空气会很快污染，对药品的质量影响很大；同时，厂房内新鲜空气得不到及时补给，又不能外排，对作业人员健康也不利。所以净化空气调节系统用电是二级负荷。同样，医药洁净厂房需高照度高质量的照明，最重要的是保证供电电源的可靠性和稳定性，所以GB 504572019 4第 11.1.1，净化空气调节系统用电负荷、照明负荷宜由变电所专线供电。照明与动力配电线分开，避免引起照明电源电压频繁地和较大地波动。需要特别说明的是，一些较小的洁净厂房内附设的是配电室（间），若“生搬硬套”地严格要求由厂区总变配电室专线供电，势必造成电缆和开关设备投资增大，造成无谓的浪费。对于这种情况，照明和净化空气调节系统电源可由附设的配电室（间）提供，关键是保证净空气调节系统和照明系统为单独配电回路，相互间不产生影响，即可满足可靠、稳定的运行要求。所以规范用的是“宜”而不是“应”，故此处配电方案的制定和审图无需苛责要求。3 照明设计3.1 普通照明为了保证医药洁净室的绝对洁净环境，一般照明灯具应采用造型简单、密封良好、易于清洁的形式，照明依据 GB 500342013建筑照明设计标准 7进行设计。对于需进行日常消毒杀菌的洁净场所设置紫外线杀菌灯，双端直管形紫外线杀菌灯固定在房间吊装对空气中杀菌最为有效，灯具应安装在空气容易对流循环的位置，紫外线灯的辐照强度不得小于 70 微瓦/cm2，其灯具的安装功率可参考表 2 选取。由于紫外线对人体皮肤有伤害，为了防止误开，一般采用专用回路并集中控制，控制开关单独设置在房间外，且在灯开关上做出明显标志。3.2 备用照明与应急照明医药工业洁净厂房的正常照明如因电源故障停电，可能误操作而引发火灾、爆炸和中毒等事故，对人身安全财产会带来危险和损失，故应设置备用照明。此处的备用照明与 GB 500162014（2018 版）5第 10.3.3，消防控制室、消防水泵房、自备发电机房、配电室、防排烟机房以及发生火灾时仍需正常工作的消防设备房的备用照明，有相似之处但又有区别。相似之处在于一旦停电都是为了保障工作能正常开展，区别就在于比起消防控制室、消防水泵房等这些全厂重要设施，前者的照度要求没有后者那么高，医药工业洁净厂房备用照明照度为正常照明照度标准的1/10，而这些全厂重要设施的备用照明照度为正常照明照度标准的 100%。医药洁净厂房是封闭场所，室内人流路线复杂，为便于事故情况下人员的疏散及火灾时能救灾灭火，所以医药洁净厂房应设供人员疏散用的火灾应急照明（疏散照明和疏散指示）。需要特别注意的是，在GB 513092018消防应急照明和疏散指示系统技术标准 8未实施之前，经常是净化区的备用照明直接从疏散照明配电箱出专用回路供电。但现行的 GB 513092018 8第 3.2.1，疏散照明应选择 A 型灯具。但 GB 513092018 8第 3.8.2 备用照明通常采用正常照明灯具，由正常照明电源和消防电源专用应急回路互投后供电。所以，之前的供电方式显然是错误的，备用照明配电箱和疏散照明配电箱应分 设。4 结束语对于医药洁净厂房，本文通过对爆炸危险区域划分、供配电、照明及应急照明等电气设计几个方面分析阐述，目的在解决因规范标准的含糊不清、模棱两可，或因个人理解偏差给医药洁净厂房电气工程设计带来的困惑、疑难；审图对规范解读的“层层加码”，导致提高了工程造价，造成不必要的浪费。笔者旨在表 2 紫外线杀菌灯安装功率参考值Tab.2 UV germicidal lamp installation power reference value房间面积 S/m2安装功率/W10 S 203020 S 306030 S 409040 S 5012050 S 6015023童涛，等.医药洁净厂房电气设计分析满足国家行业规范标准前提下，设计出合理的医药洁净厂房，同时有利于施工及验收工作，也希望能给广大读者有所借鉴。参考文献中国工程建设标准化协会化工分会.爆炸危险环境电力装1 置设计规范：GB 500582014S.北京：中国计划出版社，2014.中华人民共和国工业和信息化部.石油化工装置电力设计规2 范：SH/T 30382017S.北京：中国标准化出版社，2017.国家能源局.易燃液体、气体或蒸汽的分类及化工生产区域3 中电气安装危险区的划分：SY/T 65192017S.北京：中国Electrical Design Analysis of Pharmaceutical Clean PlantTong Tao,Deng Xiaoke（Shaanxi Coal Group Shengbang Technology Co.,Ltd.,Shanghai 201210,China）Abstract:In this paper,the electrical design of the medical clean workshop was reasonably optimized,and conducive to construction and acceptance.On the division of the explosive danger area of the medical clean workshop,power supply and distribution design,lighting and emergency lighting design,the disputes or fuzzy points caused by the understanding and implementation of the code were studied,sorted out and discussed,so as to solve the series of difficulties or puzzles brought by it and achieve reasonable unification.Keywords:pharmaceutical cleansing;explosion hazard area;substation;low-voltage power distribution;lighting标准化出版社，2017.中国医药工程设计协会.医药工业洁净厂房设计标准：GB 4 504572019S.北京：中国计划出版社，2019.中华人民共和国公安部.建筑设计防火规范：GB 500165 2014（2018 版）S.北京：中国计划出版社，2018.上海华谊工程有限公司，上海市公安消防总队.精细化工企业6 工程设计防火标准：GB 512832020S.北京：中国计划出版社，2020.中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑照明设计标准：GB 7 500342013S.北京：中国建筑工业出版社，2013.中华人民共和国应急管理部.消防应急照明和疏散指示系8 统技术标准：GB 513092018S.北京：中国计划出版社，2018.24化 工 与 医 药 工 程第44卷第1期2023年2月出版Chemical and Pharmaceutical Engineering 2023，44(1)