非专用阀控式铅酸蓄电池室到底要不要考虑防爆问题?——《建筑防火通用规范》GB 55037-2022学习(66)

前文“《建筑防火通用规范》GB 55037-2022学习(62)——阀控密封式铅酸蓄电池室只能使用全新风空调吗?”对阀控式铅酸蓄电池室的空调防爆问题进行了探讨。有朋友留言:如果阀控式铅酸蓄电池没有设置专用蓄电池室,而是和其他设备布置在同一个机房内,那这个机房要不要考虑氢气防爆问题?

本文将这局部布置有阀控式铅酸蓄电池的机房称作非专用阀控式铅酸蓄电池室,简称非专用蓄电池室,并对此进行探讨。

1 电气通用规范的曲解

阀控式铅酸蓄电池无论布置在哪里,都不会改变它溢出氢气的可能性。之所以有上面的疑问,是因为《建筑电气与智能化通用规范》GB 55024-2022第3.2.5条规定,专用蓄电池室应采用防爆型灯具,室内不得装设普通型开关和电源插座。笔者曾在《电气通用规范中的变电站土建设计要求》一文中提到。

于是有朋友就认为,非专用蓄电池室不需采用防爆型灯具,室内也可装设普通型开关和电源插座。

甚至有专家宣贯中提出相同的观点:

非专用阀控式铅酸蓄电池室到底要不要考虑防爆问题?——《建筑防火通用规范》GB 55037-2022学习(66)

依据《电力工程直流电源系统设计技术规范》DL/T 5044-2014第7.2.1条和第7.3.1条规定,容量在300Ah及以上阀控铅酸蓄电池组、固定型排气式铅酸蓄电池组合和容量在100Ah以上的中倍率镉镍碱性蓄电池组爆炸危险性较高,应单独设在专用蓄电池室内。本条针对的是需设置专用蓄电池室的电源装置室,不需设置专用蓄电池室的电源装置室,如未采用上述电池及容量的UPS电源间等,不需按防爆场所设计。

但是,这个说法存在明显的瑕疵!

其一,强制性国家标准以推荐性行业标准作为执行依据,明显不合理。而且据笔者所知,电力行业标准最初作出这样的规定并非出于防爆,而是为了防火隔离。因为蓄电池的火灾危险性相对较高,曾出现蓄电池故障失火殃及整个控制室的情形;

其二,电力行业标准不具备通用性,只适用电力工程,而不适用其他行业。上面的300Ah、100Ah并不能完全代表蓄电池的容量或规模。同样是300Ah蓄电池,电力工程一般采用220V 300Ah蓄电池,这和其他工程的12V 300Ah相差将近20倍。如是2V 300Ah,则相差100多倍。所以,仅以300Ah和100Ah为标准进行划分只会是一个笑话;

其三,依据电气通规条文,并不能得出非专用蓄电池室不需考虑防爆问题的结论。唯一能得出的结论是,电气通规对非专用蓄电池室的防爆未作要求。但这不代表其他强制性国家标准也不作要求!

综上所述,并不能依据电气通规,得出非专用蓄电池室不需考虑防爆问题的结论。

2 防火通规的要求

虽然电气通用规范并未对非专用蓄电池室的防爆提出要求,但《建筑防火通用规范》GB 55037-2022却对建筑中有可燃气体的场所或部位提出了明确的防爆要求,具体条文摘录如下:

2.1.7 建筑中有可燃气体、蒸气、粉尘、纤维爆炸危险性的场所或部位,应采取防止形成爆炸条件的措施;当采用泄压、减压、结构抗爆或防爆措施时,应保证建筑的主要承重结构在燃烧爆炸产生的压强作用下仍能发挥其承载功能。

2.1.9 建筑中散发较空气轻的可燃气体、蒸气的场所或部位,应采取防止可燃气体、蒸气在室内积聚的措施;……

8.3.3 除住宅建筑的燃气用气部位外,建筑内可能散发可燃气体、可燃蒸气的场所应设置可燃气体探测报警装置。

9.1.1 除有特殊功能或性能要求的场所外,下列场所的空气不应循环使用:

4 产生易燃易爆气体或蒸气且所排除空气的含气体浓度不小于其爆炸下限值10%的其他场所;

9.3.1 下列场所应设置通风换气设施:

4 空气中含有易燃易爆气体或蒸气的其他场所;

笔者也曾在“《建筑防火通用规范》GB 55037-2022学习(8)——蓄电池室设计相关条款”一文中对此进行论述。

防火通规中没有专用蓄电池室的概念,只要房间内布置有蓄电池,并存在产生可燃气体(氢气)的可能性,都在防火通规规定之列。

因此,根据防火通规的规定,由于阀控式铅酸蓄电池正常运行状态存在溢出氢气的可能性,非专用阀控式铅酸蓄电池室也要考虑防爆问题,但是否需按爆炸环境进行设计,还需根据国家相关国家标准进一步判定。此外,可燃气体探测报警装置、通风换气设施必不可少

3 《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB 50058-2014的规定

布置有蓄电池的房间是否属于爆炸危险环境,可依据国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB 50058-2014进行判定。和防火通规一样,GB 50058-2014也不区分是否为专用蓄电池室。

附录B“爆炸性气体环境危险区域范围典型示例图”第23点给出了蓄电池的危险区域划分标准:

  • 含有可充电蓄电池的非封闭区域,通风良好,该区域可划为非危险区域;

  • 当所有的蓄电池都能直接或者间接地向封闭区域的外部排气,该区域可划为非危险区域考虑;

  • 当配有蓄电池、通风较差的封闭区域具备至少能保证该区域的通风情况不低于满足通风良好条件的25%及蓄电池的充电系统有防止过充电的设计时,可划为2区;当不满足此条件时,可划为1区,即为在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境。

因此,当一个房间内布置有阀控式铅酸蓄电池,但未采取有效的通风措施,该房间应归为爆炸危险环境!

4 阀控式铅酸蓄电池的氢气溢出量到底有多大?

有朋友认为,阀控式铅酸蓄电池正常使用是不会有氢气溢出,或者溢出量非常小,不需考虑防爆问题。

这个观点并不正确!

《固定型阀控式铅酸蓄电池 第1部分:技术条件》GB/T 19638.1-2014规定,在20 ℃时单体蓄电池平均每安时•小时对外释放出的气体量,Uflo(V)浮充条件下不大于0.04 mL;2.40(V)浮充条件下不大于1.70mL。《电力用固定型阀控式铅酸蓄电池》DL/T 637-2019有相同的规定。

可见,阀控式铅酸蓄电池并不能完全避免氢气泄漏,要不干嘛设置个排汽阀(安全阀)!

非专用阀控式铅酸蓄电池室到底要不要考虑防爆问题?——《建筑防火通用规范》GB 55037-2022学习(66)

《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》DL/T 5035-2016条文说明提及,专题报告《发电厂电气设备间通风空调设计及事故通风适宜性研究》中对“免维护蓄电池室通风空调设计”进行研究,结论是恒压浮充电条件下时所需的通风量很小,换气次数0.02次/h左右即可有效排除室内氢气;充电初期恒流充电时所需的通风换气次数为0.82次/h左右;若按在存在某种失效且所有蓄电池极端过充条件下,即发生极端过充事故时,为有效排除室内氢气,约需4.4次/h的通风换气次数。

当然上面的研究结论针对的是电厂的专用蓄电池室。如果把这些蓄电池布置在控制室或二次设备间会怎么样呢?

可以简单推论一下,此时氢气散发量不变,但空间大约扩大10倍,发生极端过充事故时,仍需0.44次/h的通风换气次数

,才能保证安全!

因此,布置有阀控式铅酸蓄电池的控制室或二次设备间也需采取通风措施。

5 结论

  • 电气通用规范规定专用蓄电池室应采用防爆型灯具,但不能得出非专用蓄电池室不需考虑防爆问题的结论;

  • 阀控式铅酸蓄电池正常运行时存在氢气溢出的可能性;

  • 当房间内布置有阀控式铅酸蓄电池,无论是否为专用蓄电池室,都应按防火通规的规定采取防爆措施,可燃气体探测报警装置、通风换气设施必不可少;

  • 布置有阀控式铅酸蓄电池的房间是否属于爆炸危险环境,可依据《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB 50058-2014的规定进行判定;
  • 布置有阀控式铅酸蓄电池的控制室或二次设备间也需采取通风措施。
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