浅谈石化企业中心操控楼COB的建筑设计思路

浅谈石化企业中心操控楼COB的建筑设
计思路
摘要：石油化工生产在现代社会已成为不可缺少的重要产业，随着科学控制技术的不断进步，企业工厂中的操控中心也显得越发重要，本文就化工企业的中心操控楼的建筑设计提出一些思路供大家探讨。

关键字：石油化工企业，中心操控楼，多功能，抗爆，安全岛，疏散，消防救援
Key Words: Petrochemical enterprise, COB, multi-function, explosive blast resistant, safety heaven, safety evacuation, fire rescue
1、前言
石化企业是以石油、天然气及其产品为原料，生产、储运各种石油化工产品的炼油厂、石化厂、化纤厂或其联合组成的工厂，也包括一些以基础化学工业生产的初级或次级化学品、生物质材料等为起始原料，进行深加工而制取特定功能或用途、小批量、多品种、附加值高和技术密集的精细化工产品的工厂。

现代石化企业通常自动化程度高，但也存在火灾、爆炸、污染等高危险因素。

中心操控楼，英文称之为Central Operation Building, 简称COB，可以称作是工厂的大脑和心脏，对其合理的设计将对工厂的顺利运行起重要的作用。

2、位置及功能
由于其在工厂中的重要性，中心操控楼COB应该布置在厂区的非爆炸危险区域内，尽量远离有火灾爆炸危险的工艺生产设施，也不能设置在地势低洼处，避开洪水影响区域。

同时，选址应能提供良好的交通，例如：向安全岛汇聚、外部
消防救援及地面可能的逃生路线等。

另外，有些工厂是分期建设的，因此我们还需要在总体布局中为COB的可能扩建预留必要的场地。

COB的核心功能本来为中心控制室，但近年来，鉴于企业主对厂区土地的优化利用需求，不少工厂的COB还承载了其它一些行政管理、生活辅助、质检等方面的功能，如办公室、会议室、培训室、餐厅、实验室、更衣浴室等，以及相应的配套设施如空调机房、配电室等。

这些功能区域有机地结合在一起，将不同职能的人员通过合理的动线组织，清晰明确地到岗完成各自工作，做到节省用地、方便管理、高效运营。

3、中心控制室
简称CCR (Central Control Room), 这里主要布置仪表控制操作站，每个操作站的面积宜为15~20m2。

操作站的数量，取决于最重要的操作情况下操作人员数量（如生产装置开/关机时），一般按日常操作情况下实际操作人数的1.5~2倍考虑，为了保证操作人员之间的良好沟通，最好将工作站按C型配置，操作站的设计要符合人体工程学，并包括一系列操作及通信设备。

控制室内需要考虑足够的文件存储空间、电脑放置、安全操作系统、中央报警系统、通信系统、打印机及桌椅等。

另外，我们需要配置单独的工程师房间，考虑至少两人的空间需求，此房间主要用于维护集散控制系统或其他控制系统。

出于管理需要，控制室外宜设置人员登记中心。

与控制室紧密相连的还有会议室、培训室、值班室等，这些需要布置在靠近控制室区域，确保步行距离和通讯线路尽可能地短。

除了作为工艺生产控制中心外，中心控制室也可作为消防控制中心，消防报警系统的主要控制器应设置在控制室内，且与工艺装置的报警系统实现联动。

应急报警信号在基地应急指挥中心、控制室及相关生产装置之间传输，根据情况采取相应动作或报警。

有些中心控制室内会在墙面上配置超大屏幕用于显示，我们在考虑平面布局时，主开间上宜尽量采用大跨度的结构型式，避免房间中间出现柱子。

笔者实践
下来，当房间平面长宽比例接近4：3或正方形时，空间利用和使用感觉会比较好。

中心控制室CCR内全天24小时均需要人员监控，出于安全考虑，不建议对外开窗，因此我们需要为操作人员提供一个相对舒适的环境，比如有宽敞的活动空间，房间净高不低于3m，如有可能的话做到3.3m，避免压抑。

颜色也会影响员工的工作效率及心理状态，尽量选择明亮的颜色，减轻视觉疲劳、使人愉悦。

房间内装的表面材料宜选择合适的反射系数，例如，墙面用30~50%，天花用
60~80%，地坪用15~25%。

控制室的地坪应为防静电地坪，建议采用防静电架空地板，便于电缆排布，架空地坪的支撑也要整合到等电位连接系统，这个要求同样适用于仪表机柜间、通信机房、配电室等的地坪设置。

4、抗爆建筑与安全岛
对于有火灾爆炸危险性的石油化工企业，新建控制室是否采用抗爆结构，需由工艺安全专业根据相应规范（如SH/T3160-2009第6.3.1条）进行评估。

如果评估下来控制室需要抗爆的话，则包含控制室在内的整个COB都应该考虑抗爆结构设计，而不仅是针对控制室区域，其他办公区、生活区、实验室等区域都包含在抗爆建筑内。

抗爆建筑宜为单层建筑，但如果受场地限制和众多功能需求，COB很多时候会被设计为二层建筑。

建筑形体、高度、长宽比都应该被仔细地推敲和计算，一般来说，建筑形体宜为矩形体块，高度尽量不超过12m，长宽比宜控制在2：1以内。

外墙和屋面通长被设计为钢筋混凝土抗爆结构，抗爆混凝土外墙与基础之间一般采用铰接的方式连接，与上部主要结构构件（框架柱、梁）脱开设置，一般考虑70~100mm的缝隙。

除了抗爆外墙和屋面外，外门窗及设备开孔也需要考虑抗爆性能。

外窗要采用抗爆固定窗，一般采用不锈钢窗框，且与墙体之间用角钢可靠连接；外墙抗爆窗面积不宜过大，根据抗爆压力值选择不同规格的抗爆玻璃（由铯钾玻璃和聚合物夹层组成），例如，对于抗爆压力值小于30kPa的，可以选择34mm厚夹层玻
璃，面积不超过1000x2100mm。

窗间墙宽度也不宜过小，一般来说不小于窗的洞口宽度。

如果建筑所处地区（如寒冷地区或夏热冬冷地区等）的建筑节能规范对外围护传热的要求比较高，仅有夹层玻璃不能满足外窗的传热系数要求，我们可以在夹层玻璃内侧另外增加一层钢化玻璃，与夹层玻璃之间形成一个空气层，这样可以大大降低外窗的传热系数。

外门是抗爆的一个薄弱环节。

对于人员通行的门，需要设置隔离前室做为缓冲，前室的内外门均应为抗爆门，内门的抗冲击压性能可以按外门的50%考虑，两扇门避免直接面对，且互相联锁，使两扇门不可同时开启，人行抗爆门的洞口尺寸要控制在1800x2400mm以内。

对于搬运设备进出的抗爆外门，由于平时不使用，可以放宽门洞口到2400x3000mm, 如面积紧张，也可不设置隔离前室。

抗爆门都要配置抗爆五金件，与门体构成一个完整的抗爆构件。

除门窗外，其它穿外墙的设备和管道也都要在安装后用抗爆材料进行密封，风管在穿墙处要设置抗爆阀。

作为能抵御外部爆炸力冲击的抗爆建筑，具备为工厂提供避难场所的条件。

在事故发生时，厂内人员可以聚集于此，避开爆炸或毒性气体的伤害。

通常情况下，COB中的中心控制室CCR会被兼作安全岛（Safety Heaven），其位置应在厂区指示平面图中予以醒目标识，人员至安全岛有明确的路径指引。

CCR中除了工作站及设备、家具外，其剩余的净面积不小于所有避难人员所需空间（参考值1.5人/m2）。

为避免有害空气侵入，房间与其外部区域都应做到密闭隔离，例如，门四周边缘密封，安装自动闭门器；通过避难房间的电缆、管沟、风管等，均要进行气密性封堵。

在条件允许时，避难间可设置轻微的正压，防止外部有害气体进入。

假设避难时间为2小时，这期间需要保证足够的空气。

呼吸空气可以来自压缩空气管网或压缩空气钢瓶，在预期的紧急状况下，必须有就地的压缩空气瓶做为备用，呼吸空气的用量建议每人2m3/小时。

为防止在此密闭空间内聚集呼出的二氧化碳超标，根据经验，每人需要6m3呼吸空气，才能在2小时内将二氧化碳浓度保持在1%以下。

避难间内还需要配置一些用于应急的基本设施，如食品药品储物柜、厕位等。

5、其他功能区
除办公、会议外，以下功能区也经常被放置在COB中。

由于实验室内可能会存在化学品，其火灾危险性高于其他场所，因此实验室
区域应该和其他区域之间设置防火分隔墙，并有独立的安全疏散。

实验室区域内
的火灾危险性一般按照丙类考虑，所占面积不宜超过本层建筑面积的5%，不致于
影响到整个COB的火灾危险性定性。

实验室内如果使用甲乙类火灾危险性的化学
品（如乙醇、乙醚等），应该严格控制其储存量，并将其存放在防火安全柜中。

对实验室内放置惰性气体气瓶的（如氮气等），室内要设置氧气探测仪，避免气
瓶泄露导致人员窒息。

对于检验中需要氢气的，一般建议使用氢气发生器，随制
随用。

如果氢气使用量大，只能将钢瓶放在室外，通过管道及阀门引进，室内设
置氢气探测仪。

值得注意的是，所有的生产在线检测均不允许在实验室内进行。

更衣及淋浴也是化工厂必要的生活设施，当其被安置在COB中时，合理的流
线设计尤为重要。

更衣柜按干净衣服和脏衣服分开设置，更衣室也分两个出入口。

员工下岗，进更衣室——脱脏衣服——淋浴——穿净衣服——出更衣室，避免二
次交叉污染。

更衣柜、淋浴及厕所洁具的数量，要根据员工人数、工业企业卫生
特性分级来确定。

餐饮区也是不可缺少的部分，一般按照最大班人次考虑就餐区的面积。

通常，饭菜均为企业外包送来，这里仅提供简单加热及备餐。

在很多情况下，需要考虑
餐盘清洗及消毒储存，在设计时应该预留好这部分的面积。

餐饮区的室内设计宜
创造出活泼明快的氛围，给工作紧张的人们提供一个交流的场所及放松的心情。

空调设备用房在COB中占很大的比例，按经验值，空调机房面积不小于整桩
建筑面积的1/8。

做为不超过二层的抗爆建筑，空调设备不再被允许单独设置在
屋顶上，因此空调机房进入室内，这样机房的噪音问题就要在设计时需被重点关注，比如，机房位置要远离办公区域等。

对于室外空调设备，一般是安置在建筑
外的地面上，在总图设计时，应该为空调室外设备预留场地。

COB需要做机械排烟，独立的排烟机房要考虑充足。

仪表机柜间宜和控制室CCR靠近布置。

配电室、通信室、IT机房等用房的布置原则是：能够用尽可能短的电缆服务到所有功能区域。

这些设备用房于其他区域之间要设置防火隔墙及防火门。

6、疏散与消防救援
由于功能复杂，人员较多，COB的疏散宜按照民用建筑的疏散规则来考虑，虽然我们有时候也把COB定性为丁类火灾危险性建筑。

逃生路线长度、疏散宽度及安全出口的数量均应满足现行建筑设计防火规范的要求。

现行国家规范要求建筑物外墙上要设置消防救援窗，使用钢化玻璃且宜从外面被击碎。

针对有抗爆要求的COB来说，这一条很难实现。

一个折衷的方式是：底层的人行出入口都可以兼做消防救援，在二层采用消防救援门（抗爆型）与门斗结合的方式，外侧的门只有从室外才能够打开，同时满足救援和抗爆的要求。

消防救援门的位置，应在消防车到达的地方，二层的救援门数量不少于2个，且距离不宜过近，一般不小于30m。

7、结语
随着生产自动化程度的不断提高，单一功能的控制室建筑已经不能满足许多企业的要求。

本文从建筑设计的角度上对COB的整体功能抛砖引玉，希望新建工厂能够有更加理性的设计，建造出功能适用、安全节能、环保舒适的建筑。

参考文献：
石油化工控制室抗爆设计规范 GB50779-2012
石油化工企业设计防火规范 GB50160-2008-2018
建筑设计防火规范 GB50016-2014-2018。