喷涂工艺的火灾危险性分析

喷涂工艺的火灾危险性分析

近年来，国内电子产品制造业迅速发展，带动了与之相关的零部件喷涂业的发展，喷涂业生产规模日益扩大，仅在苏州地区近两年来生产规模能力就扩大了2-3倍，工艺和装备变革迅速，在消防技术方面也面对着新的课题和任务。笔者认为，相对于传统的喷涂技术和工艺，新工艺表现为高度的自动化和大规模的流水作业，厂房的结构、规模向大型钢结构演变，消防装备和技术上更为先进，因此，需要在消防设计、消防技术审批方面及时应对这些新的变化，而应对的基础则建立在对喷涂工艺特点及火灾危险性进行科学的研究分析上，显然，喷涂工艺的火灾危险性分析十分必要，现结合生产实例，提出几点看法。

一、喷涂车间的火灾危险性分类及其重要性

《建筑设计防火规范》（GBJ16-87，以下简称《建规》）规定，“生产的火灾危险性是按生产过程中使用或加工的物品的火灾危险性进行分类的”，喷涂车间随着不同的生产工序，有着不同的火灾危险性。喷漆室和油漆调配存放间使用或存放甲、乙类易燃易爆化学物品，如有机溶剂、油漆等，为甲、乙类火灾危险性。占车间面积比例较大的前处理等其他工序，火灾危险性较小，一般为丙、丁、戊类生产。因此，在喷涂车间工厂设计中，有的将车间整体的生产火灾危险性定为甲、乙类的，也有的将其定为丙、丁、戊类的。针对不同的生产类别，消防系统选择和设施规模、配置要求差别很大，同时对厂房耐火等级、结构防火措施、防火分区面积划分乃至工艺材料的选择都会产生很大影响。例如，将车间整体火灾危险性定为甲、乙类，根据《建规》要求，厂房耐火等级必须是一、二级，而目前喷涂车间普遍采用的轻钢结构厂房耐火性能较低，按照现行规范要求，较难达到较高的耐火等级。因此，合理确定涂装车间整体的生产类别，是关系到车间经济、适用和生产安全性的首要问题。

二、喷涂车间火灾危险性的确定

根据喷涂工艺的特点，其火灾危险性主要表现在使用的涂料本身具有一定的火灾危险性。在我国现行的《涂装作业安全规程・涂漆工艺安全》（GB6514-95）中将含各种有机溶剂的涂料分为甲类，粉末涂料为乙类，水性涂料、乳胶涂料为丙类。参照涂料本身的火灾危险性，可以对不同的工序的火灾危险性进行定性。但如何确定涂装车间整体的生产类别，则应参照《建规》的有关的规定。

在《建规》中，根据生产性质、操作条件、保护措施等因素的综合影响，现有生产厂房的火灾危险性按照甲、乙、丙、丁、戊的顺序分为5类，其中甲类厂房火灾危险性最高，戊类最低。

从喷涂工艺使用甲乙类物品的范围来看，其使用有机溶剂和涂料的区域限定于厂房的局部，不可能笼统地整体定性为甲、乙类。《建规》第3.1.1条中规定：对于丁、戊类生产厂房的油漆工段，“当采用封闭喷漆工艺时，封闭喷漆室间内保持负压，且油漆工段设置可燃气体浓度报警系统或自动抑爆系统，油漆工段占所在防火分区面积的比例不应超过20％”。该规定是对封闭喷漆工艺面积的规定，目前新建的喷涂车间，多数采用了专门的喷漆设备，如水帘、水旋和文氏喷漆室，均为钢制封闭设备，送排风系统完备，室内可通过调节保持负压，电器设备和灯具等均按防爆要求设置，并大都配备可燃气体浓度报警系统，具备了封闭喷漆工艺的要求，该工段占所在防火分区面积的比例不应超过20％。所以对于丁戊类厂房整体而言，包括喷漆、封闭流平（晾干）、封闭烘干设备和油漆调配存放间在内的面积总和不应超过全车间面积的20％。否则，生产类别不应定性为丁戊类生产。

同时，从喷涂工艺使用甲乙类物品的数量来看，并非使用有机溶剂和涂料的工序都属于甲乙类生产。《建规》第3.1.1条中规定：“在生产过程中，如使用或产生易燃物质的量较少，不足以构成爆炸或火灾危险时，可以按实际情况确定其火灾危险性的类别”。在实际应用中，应考虑在极端条件下，少量使用的易燃易爆（甲乙类）危险物品是否构成爆炸或火灾危险。对易燃液体而言，应考虑其全部挥发后弥漫在该车间时，同空气的体积混合比是否低于其爆炸下限，达到爆炸下限，则存在爆炸危险，应按照甲乙类火灾危险性确定，若低于爆炸下限，还应考虑一个合理的安全系数，也就是说，仅仅低于爆炸下限，显然不足以完全排除其火灾爆炸危险，应该明确一个适宜的危险“尺度”，以最大限度地降低火灾爆炸几率。《建规》该条中还规定：“一座厂房内或防火分区内有不同性质的生产时，其分类应按照火灾危险性较大的部分确定，但火灾危险性大的部分占本层或本防火分区面积的比例小于5%（丁、戊类生产的油漆工段小于10%），且

发生事故时不足以蔓延到其它部位，或采取防火措施能防止火灾蔓延时，可按火灾危险性较小的确定”。参照该规定，将这个安全系数规定为5%比较适宜，即同空气的体积混合比应至少低于爆炸下限的5%，才可以按照火灾危险性较小的确定。这样，我们就能够从使用易燃物品的数量方面来确定生产类别。

以国内目前喷漆工艺最常用的溶剂二甲苯为例，其闪点低于28℃，火灾危险性为甲类，蒸汽爆炸下限为1％，蒸汽密度为3.68kg/m3。根据计算，达到爆炸下限的5％时，空气中含二甲苯气体的质量浓度为1840mg/m3。也就是说，根据上述条件规定，只有当厂房内空气中的二甲苯质量浓度低于1840mg/m3时，该厂房的火灾危险性才可以不按照甲乙类确定。

三、火灾危险性分析在生产中的应用

位于苏州高新技术开发区的某喷涂企业是专业表面处理厂商，该公司1号、2号厂房原为丙类生产车间，使用水性涂料，后来因业务发展需要，调整了使用涂料的类别，在喷房和油漆调配间限量使用油性涂料和有机溶剂，其封闭喷房和油漆调配间的面积之和占各车间总面积的比例均在5%以下，（机器人喷涂线原为6.6%，改造后也达到了5%以内），采用专门喷漆设备，如水帘柜和干式喷房，均为钢质封闭设备，送排风系统完备，室内可通过调节保持负压，电器设备和灯具均按防爆要求设置，全部配备了可燃气体浓度报警装置。有机溶剂的主要成分为二甲苯、醋酸丁酯和异丙醇。甲乙类液体溶剂生产使用量按照该公司提供的数据如下：

1号厂房：产能69000件/天，油漆和稀释剂的最大用量40L/天；2号厂房：产能8000件/天，油漆和稀释剂的最大用量35L/天。

通过计算：1号厂房按照喷涂线占用的厂房容积为23000立方米，考虑甲乙类溶剂全部挥发，每立方米厂房容积溶剂量为0.0017升/立方米〈0.002升/立方米的额定要求（该数值参照二甲苯，其相对密度为870mg/ml）；2号厂房按照喷涂线占用的厂房容积为20000立方米，每立方米厂房容积溶剂量为0.0018升/立方米〈0.002升/立方米的额定要求，上述主要成分的生产用量符合“全部挥发后与空气的混合比低于二甲苯爆炸下限的5%”的要求，因此，在严格限量使用甲乙类涂料及有机溶剂的条件下，该厂房的生产火灾危险性仍为丙类。

火灾危险性分析是一个动态的分析计算的过程，不能够简单地套用消防技术规范，也不能脱离具体的生产工艺笼统对待，笔者对此问题提出了一些个人观点，希望消防技术领域的同仁们批评指正。