近些年随石化、化工装置安全事故频发引发了人们对安全问题的关注，其中石油化工装置中控制室抗爆问题近年来格外引人注目。如《危险化学品安全专项整治三年行动实施方案》中提出“涉及甲乙类火灾危险性的生产装置控制室、交接班室原则上不得布置在装置区内，确需布置的，应按照《石油化工控制室抗爆设计规范》（GB50779-2012），在2020年底前完成抗爆设计、建设和加固”。由于LNG装置中的烃类等可燃物质具有爆炸风险，因而这一规定也适用于LNG装置。本文结合作者服务过的LNG装置控制室改造的实际案例就相关标准、规范对LNG控制室抗爆设计的要求及对已建成的LNG装置如何进行抗爆改造等进行简单汇总，希望可以帮助行业从业人员加深对控制室抗爆要求的理解，理清整改及新建中控室的抗爆设计的工作思路。
一、LNG中控室抗爆设计的必要性
纵观国内LNG厂站设施，目前新建装置的中控室一般布置在装置区外（是否需要抗爆应根据爆炸风险评估结果确定）；而前些年建设的小型LNG工厂项目，有大量的工厂中控室是建在装置区内的，作为全厂重要设施及人员集中场所，且其距离火灾危险设备相对较近，按照《危险化学品安全专项整治三年行动实施方案》的条文要求，该类装置的中控室抗爆设计建设整改将成为必然面对的课题。具体说来，实施方案对抗爆控制室的整改要求如下：
（1）涉及爆炸危险性化学品的生产装置控制室、交接班室不得布置在装置区内，已建成投用的必须于2020年底前完成整改。
（2）涉及甲乙类火灾危险性的生产装置控制室、交接班室原则上不得布置在装置区内，确需布置的应按照《石油化工控制室抗爆设计规范》（GB50779-2012），在2020年底前完成抗爆设计、建设和加固。
（3）具有甲乙类火灾危险性、粉尘爆炸危险性、中毒危险性的厂房（含装置或车间）和仓库内的办公室、休息室、外操室、巡检室，2020年8月前必须予以拆除。
对照上述条文（2），LNG工厂内的中控室应参照GB50779（注意该规范目前正在修订升版，修订后的标准GB/T 50779预计将在今年颁布，与2012版比较，GB修订为GB/T，名称由《石油化工控制室抗爆设计规范》修订为《石油化工建筑物抗爆设计标准》）。此外，除中控室之外，一些LNG工厂同时还有现场机柜间，上述三条要求中并未提及现场机柜间，尤其是无人值守的现场机柜间问题，对此可以参照SH/T 3006-2012《石油化工控制室设计规范》及HG/T20508-2014《控制室设计规范》等相关标准。概括的说，建筑物是否需要考虑抗爆性能主要取决于建筑物是否位于爆炸风险的区域内和建筑物内是否有人员长期停留。目前新建的中央控制室等重要建筑一般布置在远离装置区的位置，其是否需要抗爆应根据爆炸风险评估确定。LNG工艺装置区内的控制室、有人值守的机柜间等建筑物是重要设施，同时还是人员集中场所，距离火灾危险设备相对较近，为防止装置区发生火灾、爆炸等事故时对其造成损害，故规定其宜进行抗爆设计。
二、新建LNG装置中控室的抗爆设计
抗爆控制室的设计需要在布置、建筑结构及暖通空调等三方面的加以注意。对此稍许展开说明如下。
1、平面布置的考虑
应符合现行国标《石油化工企业设计防火规范》GB50160的有关规定，应布置在非爆炸危险区域内，并可根据安全分析（评估）报告的结果进行调整，同时应符合下列要求：
1）抗爆控制室宜布置在工艺装置的一侧，四周不应同时布置甲、乙类装置，且布置控制室的场地不应低于相邻装置区的地坪。（基于防止可燃气体在控制室周围聚集的考虑）
2）抗爆控制室应独立设置，不得与非抗爆建筑物合并建造。（基于避免在装置爆炸状态下，非抗爆建筑物可能产生的碎块阻塞控制室内人员疏散通道的考虑）
3）抗爆控制室应至少在两个方向设置人员的安全出口，且不得直接面向甲、乙类工艺装置。（现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）的要求；基于提高人员疏散可能性的考虑，要求在建筑物不同的方向设置疏散口）
2、建筑及结构
（1）建筑设计
1）抗爆控制室的建筑层面不得采用装配式架空隔热构造，女儿墙高度应在满足屋面防水构造要求的情况下取最小值，并宜采用钢筋混凝土结构。
2）建筑物外墙不应设置雨篷、挑檐等附属结构。
3）建筑物不得设置变形缝。
4）面向甲、乙类工艺装置的外墙应采用抗爆实体墙。需在该墙体上开洞时，应经过抗爆验算。
5）在人员通道外门的室内侧，应设置隔离前室。（设置隔离前室主要是为了有效地保持室内的正压（防爆措施）环境；同时，当外门在爆炸荷载的作用下损坏时，成为第二道防护体系。）
6）活动地板下底面以上的外墙上不得开设电缆进线洞口。基础墙体洞口应采取封堵措施，并满足抗爆要求。（主要是为了防止装置爆炸产生的超压通过电缆槽盒及建筑外墙上的开洞进入室内。）
7）操作室内、外地面高差不应小于600mm，其中活动地板下地面与室外地面的高度差不应小于300mm。空气调节设备机房室内、外高差不应小于300mm。
（2）建筑门窗
控制室外门、隔离前室内门、计算荷载、开启方向、自动闭门器、配置逃生门锁及抗爆门镜、密封要求、联锁要求、内外窗选型等均有明确要求。
（3）结构设计
混凝土的强度等级、钢筋的抗拉强度、屈服强度、最大拉力下的总伸长率及抗爆结构件的钢筋强度等级以及配筋面积等都作了明确规定。
3、通风与空调设计
抗爆控制室的重要房间、一般房间的空调系统、通风空调设备联锁、新风及回风过滤要求、备用空调机要求、抗爆控制室的排烟系统要求等均有明确规定，具体可以查阅上述的规范。
三、已有LNG装置中控室改造思路
为了提升爆炸冲击波危险区域内不满足抗爆要求的工厂内部既有建筑物的抗爆能力，防止重大人员伤害，宜对其进行抗爆治理，现根据以上所列的现行规范对相关治理原则要求整理如下：
1）当建筑物受到的爆炸冲击波超压≥6.9kPa或冲量≥207kPa•ms，且未进行抗爆设计时，建筑物宜进行抗爆治理。
2）建筑物抗爆治理应优先考虑撤出建筑物内人员的方案。无法实现无人值守时，应对建筑物进行抗爆治理。抗爆加固的工程成本过高或抗爆加固改造后建筑物难以满足GB50016、GB50160及其他现行国家标准要求的，应考虑将建筑物迁至爆炸冲击危险等级为低级的区域。
3）对于其他抗爆能力不足的既有建筑物，应根据建筑物内的人员数量、建筑物的重要性、建筑物结构类型、爆炸冲击波大小及建筑物损坏程度等，分批进行抗爆治理。
4）当既有建筑物的一部分需要抗爆加固时，应对建筑物整体进行结构安全核算，核算时应考虑非抗爆部分在爆炸中破坏后对抗爆加固部分的作用和影响。
5）应根据建筑物结构安全性核算结果、生产操作环节的制约、建筑物的现状及场地状况，综合权衡适用性、可实施性及经济性等因素，制定全面完整的抗爆治理方案。可选择新建抗爆建筑物或对既有建筑物进行抗爆加固。
6）对既有建筑物进行抗爆加固时，可采用直接加固法（例如各类结构加固法、抗爆涂层法等）或间接加固法（例如增设支点加固法、抗爆庇护罩法等），加固方法的相关要求应满足GB/T50779（最新）的规定。
7）当建筑物钢筋混凝土构件（钢筋混凝土柱、梁、板）不满足抗爆安全要求时，可采用各类结构加固法或间接加固法，例如增设支点加固法、加大截面加固法、外包型钢加固法、粘贴符合材料加固法和增设剪力墙法等。
8）对既有建筑物的墙体进行抗爆加固时，宜选择抗爆涂层法。抗爆涂层法加固时，宜在建筑物内侧喷涂抗爆涂层，喷涂厚度应根据计算结果确定。
9）抗爆涂层动态性能应通过其他爆炸冲击波测试的验证（作用在抗爆涂层上的峰值反射压力不得低于300kPa，正压作用时间不得低于150ms），并提供爆炸冲击波测试报告。未通过气体爆炸冲击测试验证的抗爆涂层不得用于石油化工建筑物的抗爆治理。
10）对于采用直接加固方法无法满足抗爆要求的建筑物，可采用抗爆庇护罩法。普通的砖混结构建筑物宜采用抗爆庇护罩法进行抗爆加固。
11）对于面积较小、改造难度大的建筑物，可选用模块化的可移动式抗爆庇护设施。
12）谨慎使用在建筑物与爆炸源之间增设抗爆墙的抗爆加固方法。如果确需使用该方法，应通过CFD方法详细模拟爆炸冲击波传播过程，并进行专项论证。
四、已有LNG工厂中控室改造实例
1、背景及问题
华北某LNG工程于2008年建成投产，并于2010年进行技术改造，增加二期液化装置的设计和施工，二期装置于2012年建成投产。结合《全国安全专项整治三年行动计划》（国务院安委【2020】3号）、二级标准化复查及安全生产经营许可证换证对控制室的相关要求，需将该LNG工厂原控制室改造为抗爆控制室。
结合安委办3号文的要求，改造前该中控室存在的问题有（见上图1所示平面图）：
（1）原控制室与电容室、配电室为合并建筑，未独立设置；
（2）原控制室采用钢结构，且朝向危险区域方向存在非防爆窗；
（3）原控制室在生产区内且墙体不是抗爆实体墙、未设置隔离前室、且门上部设有挑檐，为非防爆建筑。
2、改造方案
经过讨论，改造的备选方案有：
（1）在原中控室与危险区域之间增设抗爆墙；
（2）选址重建抗爆控制室；
（3）在原址上改建抗爆控制室。
当地应急管理厅不认可增设抗爆墙的做法，故而方案1无法实施。因场内其他位置无法满足新抗爆控制室的大小及位置要求，所以方案2也无法实施。最终仅有原址改建的方案可行。
3、项目改造内容及策略
1）将控制室与配电室分离成单独的建筑；
2）将控制室结构由钢结构改为钢筋混凝土结构；
3）将控制室墙体由岩棉板改为钢筋混凝土实体墙；
4）在门口增加隔离前室；
5）将控制室门改为防爆门，未设置窗户；
6）增加冗余的空调、新风、消防排烟等系统。
控制室改造工期较长，需考虑在工厂正常运行的情况下进行改造。因而提前建立了临时中控室，改造前将系统搬迁至临时中控室（年度停机检修时进行）；且在改造前对控制柜及相关控制电缆做硬性防护（临时隔离间），并安装临时空调以保证控制柜处于恒温恒湿的状态；对涉及到的控制柜及相关控制回路逐个进行工艺安全性分析，确定每一个控制回路出问题时所造成的影响及应对措施，制订《工艺防控方案》，并在改造正式开始前对所有人员进行培训。又通过对各系统的控制逻辑及通讯中断对现场的影响进行分析后，制定了不停机回迁方案，保证了整个改造期间LNG工厂的正常运行。
五、结语
当前国家高度重视石化等行业的安全生产问题。本文作者结合服务过的LNG装置控制室改造的实际案例就相关规范对LNG控制室抗爆设计的要求及对已建成的现有LNG装置如何进行抗爆改造等进行了汇总，文中引用的案例来自于团队真实的整改案例，考虑到各地LNG装置实际运行的差异性，这些汇总难以面面俱到，目的在于抛砖引玉，引起行业同仁们的探讨交流及重视，不当之处还请指正。
