供参考某厂防火防爆设计.docx
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供参考某厂防火防爆设计
氰化钠厂防火防爆设计
目录
摘要1
1前言1
2工程概况2
3工程项目分析3
3.1工艺流程介绍3
3.1.1生产工艺简述3
3.1.2安全防火重点部位3
3.1.3安全工作重点3
3.2工艺环节的划分4
3.2.1生产区4
3.2.2仓储设施5
3.2.3其他设施6
4区域划分7
5总平面的布置8
5.1分区布置8
5.2火灾危险类别的确定8
5.2.1氰化钠及生产原料的理化性质简介8
5.2.2生产工艺火灾危险分类9
5.2.3存储区火灾危险分类9
5.3耐火等级的确定9
5.3.1生产区9
5.3.2储存区9
5.3.3生活区9
5.3.4附属设施区10
5.4防火间距11
5.4.1防火间距设计原则11
5.4.2防火间距的确定11
6防爆电气的设计12
6.1划分爆炸危险区域12
6.2防爆电气选择12
6.2.1爆炸性混合物分级、分组12
6.2.2防爆电气选择12
7泄爆方式确定及泄爆面积计算13
7.1泄爆方式13
7.2泄爆面积的计算13
8消防灭火器的配备14
8.1灭火器配置场所的火灾种类和危险等级14
8.1.1火灾种类14
8.1.2危险等级14
8.2灭火器的选择14
8.3灭火器的设置14
8.3.1灭火器的最大保护距离14
8.4灭火器的配置15
8.4.1一般规定15
8.4.2灭火器的最低配置基准15
8.5灭火器配置设计计算15
8.5.1计算单元15
8.5.2配置设计计算15
9总结17
参考文献18
附录Ⅰ火灾危险类别划分19
附录Ⅱ防爆电气选型22
附录Ⅲ爆炸危险区域划分24
附录Ⅳ消防灭火器的配备图25
附录Ⅴ防火间距26
摘要
本设计是针对氰化钠厂而进行的防火防爆设计。
通过对氰化钠的生产工艺过程的了解,根据生产原料及产品的性质,进行生产设计,再根据生产工艺过程,设置工厂内所需的厂房。
根据《石油化工企业设计防火规范》分析确定各生产环节和存储场所的火灾危险类别来设计。
按照工厂的生产生活需要,对厂区进行合理分区布置,大致可分为:
存储区、生产区、生活区及附属设施区四个部分。
然后又依据《石油化工企业设计防火规范》和《建筑设计防火规范》GB50016-2006来确定工厂内的主要建筑物以及它们之间的防火间距,然后对工厂进行区域规划和总平面布置。
再选择一个有爆炸危险性的厂房,根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》进行爆炸危险区域划分,分析厂房的主要爆炸危险方式并对厂房内的主要防爆电气设备进行分析并且选型;选择一有爆炸危险的厂房通过计算厂房的泄爆面积,来确定泄爆方式。
了解生产工艺过程,分析确定工艺过程中所存在的主要危险及各个生产环节和存储场所的火灾危险类别
设定工厂内的生产场所、附属设施、存储区的建、构筑物的功能,确定建、构筑的耐火等级,进行工厂区域规划和总平面布置。
分析选择某一厂房进行爆炸危险区域划分对该厂房的主要防爆电气设备进行分析、选型
对某一有爆炸危险的厂房计算其泄爆面积,并选择确定泄爆方式
绘制厂区总平面布置图和厂房爆炸危险区域划分图
关键词:
火灾危险性;耐火等级;防火间距;防爆电气设备;灭火器
1前言
2工程概况
3工程项目分析
3.1工艺流程介绍
3.1.1生产工艺简述
以丙烯生产的副产物氢氰酸(含HCN大于99.6%)与浓度为45%的氢氧化钠溶液,在反应器中于温度50~55℃条件下,进行液相中和反应,迅速生成氰化钠。
氰化钠溶液经蒸发、结晶、离心脱水、干燥、成型压片、包装即为含水量小于0.2%的氰化钠产品。
图5—3—31所示为氰化钠生产工艺方框流程图。
防毒是本装置安全生产的主要特点。
原料氢氰酸和产品氰化钠均系剧毒物质,该装置属有毒、有害生产。
氢氰酸还属一级易燃液体。
结晶
蒸发
中和
氢氰酸
氢氧化钠
脱水
干燥
压片
氰化钠
图3.1氰化钠生产工艺方框流程图
该装置的物料氢氰酸可燃、可爆、有毒;氰化钠可燃、可爆、有毒。
3.1.2安全防火重点部位
氰化钠反应器该反应器是本装置的关键设备。
危险因素较多,进出反应器的物料均为剧毒品,且反应前有易燃性质。
生产控制条件要求比较苛刻,稍有失误即可产生不了后果,甚至发生事故。
如液体氢氰酸在碱性条件下会很快发生自聚反应,不仅放出大量的热量导致反应温度、压力的突然升高,而且生成棕色的粘稠液体使生产无法进行下去,严重时也可能造成管道堵塞或设备爆炸事故;氰化钠在60℃以上的温度下很容易水解,在反应过程中稍不注意即可突破,由此造成操作紊乱状态,处理过程不仅麻烦而且很危险。
3.1.3安全工作重点
1.氰化钠反应器
(1)由于氢氰酸的沸点较低、毒性极大,且易燃、易爆,所以对装置投料前的系统气密性实验要严格认真地进行检查。
所有涉及氢氰酸的设备和管道上的密封点,均不允许有渗漏现象。
生产中要经常巡检,发现有泄漏时,应立即切断物料来源或做停车处理。
不准在有泄露的情况下生产,防止中毒或爆炸着火。
(2)氰化钠反应器的生产操作,要按控制程序进行,经常检查是否有控制机构失灵等异常现象,发现异常反应及时处理,避免反应热不能及时导出发生氢氰酸自聚或爆炸事故。
(3)氢氰酸和氰化钠的含水物对金属腐蚀性很强,对镍、铜、金、银等耐腐蚀金属也有腐蚀作用,而且有的还能产生晶间腐蚀。
因此,应定期对该装置的设备、管道的腐蚀情况检测,进行必要的监督,防止由于腐蚀造成的设备泄漏损坏而出现严重事故。
2.其他部位
(1)装置停车后要监督检查系统中的危险物料的排空置换情况,排出物料是否进行了安全处理,装置中不准存留剧毒物料,特别是装置停车检修时更要仔细地的进行处理。
(2)装置中设置了流散废液集中收回解毒处理系统,要经常监督检查该系统的严格管理、维护情况,督促正确使用,纠正和制止任意排放有毒物料的违章行为。
(3)检查进入氰化钠作业现场的人员,必须穿作业服、胶皮靴,佩戴化学防护眼镜、防毒面罩或口罩及手套。
禁止人体直接接触氰化钠,防止皮肤吸收中毒。
(4)定期对氰化钠微波干燥装置周围的微波辐射强度测试情况进行监督检查,当发现超标或防护装置有损坏时,应督促停车维修,防止微波辐射对作业人员的伤害。
(5)本装置的剧毒生产设备检修或抢修,都必须在严密的防护措施下进行,设备、管道未经清洗戒毒处理合格,不准任意拆卸,而且也要禁止无人监护的单人作业。
(6)本装置所设置的安全防护设施,如可燃气体检测报警仪、毒物检测报警仪、冲洗喷淋设备、解毒抢救器材等,应定期进行检查校验。
(7)定期对消防器材(消火栓、灭火氮、火灾报警等)进行检查,同时应监督氰化钠生产系统不准设置碱式灭火器材,防止氰化物与酸、碱反应产生氢氰酸造成新的危害。
(8)加强装置中的通、排风系统的运行情况检查和定期维护保养的监督,以减少逸散在厂房空气中的氢氰酸和氰化钠粉尘对作业人员的危害。
考虑到作业环境对作业人员的重要性,对该系统设备出现的故障,应指令及时进行抢修。
(9)要定期或不定期的检查或抽查本装置的一些安全保护性措施与规定的执行情况,如:
作业护具及工器具的解毒处理;作业现场禁止饮食;现场作业服严禁带出车间;皮肤有擦伤未经处理不得进入现场作业;下班和饮食前须淋浴洗涤等,纠正和制止违章行为。
3.2工艺环节的划分
3.2.1生产区
氰化钠的工艺流程共分为六个步骤:
中和、蒸发、结晶、脱水、干燥、压片。
把脱水和干燥结合在一个厂房内进行加工,其他每个生产环节分别为一个厂房,依次编号为1号、2号、3号、4号、5号厂房。
所以将氰化钠的生产工艺过程分为五个部分。
各个生产车间的功能与规模见表3.1。
表3.1各个生产车间的功能与规模
编号
车间名称
生产车间功能
长(m)
宽(m)
高(m)
面积(㎡㎡)
1
中和车间
氢氰酸与氢氧化钠在其中反应
60
40
8
2400
2
蒸发车间
把氰化氢蒸发出去,分离副产物
60
40
8
2400
3
结晶车间
把产物凝结成晶体状
50
40
8
2000
4
脱水和干燥车间
去除水分和蒸汽
50
40
8
2000
5
压片车间
使氰化钠成型
50
40
8
2000
3.2.2仓储设施
库房主要存储的物质为氰化钠、氢氰酸、氢氧化钠。
各物质的存储注意事项简单介绍如下:
1.氰化钠
属剧毒品类,应专库储存,且干燥通风,门窗严密,坚固有效,有专人保管,非专业人员禁止入内,严格管理,出入库后随时锁门,可与其他剧毒品同存,不得与氧化剂、易燃品、酸碱性物品、氯酸盐、亚硝酸盐同库储存,库温保持在35℃以下,相对湿度80%以下。
2.氢氰酸
常温下为固态,属可燃固体,可用带内衬的编织袋储藏。
储存于阴凉、通风的库房。
远离火种、热源。
避免光照。
库温不宜超过30℃。
包装要求密封,不可与空气接触。
应与氧化剂、酸类、碱类、食用化学品分开存放,切忌混储。
采用防爆型照明、通风设施。
禁止使用易产生火花的机械设备和工具。
储区应备有泄漏应急处理设备。
3.氢氧化钠
钢桶装可以存放在货棚、库房或露天货场,地面应高亢干燥无积水、排水通畅,垛底应垫高15~30cm,不得将包装直接接触地面。
与酸类、醛类特别是顺丁烯二酸酐、丙烯腈、烷类以及金属或其他有机物都应隔离储存。
根据氰化钠生产工艺流程要求及原料的性质和储存方式,将原料及成品划为一个储存区,根据它们的储存要求,分成以下的原材料以及产成品库,整个仓储设施区共有3个库房,编号分别为6号、7号、8号库房,依次存放氢氰酸、氢氧化钠、氰化钠。
各个建筑物功能与规格如表3.2所示。
表3.2储存车间的功能和规格
编号
车间名称
储存车间的功能
长(m)
宽(m)
高(m)
面积(㎡)
6
氢氰酸库
储存氢氰酸
30
25
8
750
7
氢氧化钠库
储存氢氧化钠
30
25
8
750
8
氰化钠库
储存氰化钠
40
40
8
1600
3.2.3其他设施
根据化工厂生产和生活需要,工厂内还包括以下附属设施:
门卫室、食堂、礼堂、办公楼、技术安全处、污水处理站、锅炉房、变配电站、消防水池、水泵站。
编号为9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19。
表3.3其他设施的名称和规格
编号
名称
功能介绍
长(m)
宽(m)
层数
面积(㎡)
9
门卫室
负责维护厂区正常秩序,检查人员出入
10
5
2
50
10
食堂
供职工进餐
50
30
3
1500
11
礼堂
进行大型集会和活动的场所
60
40
3
2400
12
办公楼
供厂区主要负责人办公进行决策
60
20
5
1200
13
技术安全处
负责厂区各项工作安全问题
40
20
2
800
14
停车场
停放各种车辆
160
10
1600
15
污水处理站
处理污水
15
15
1
225
16
锅炉房
为整个企业的各项生产与生活提供动力
30
15
1
450
17
变、配电站
负责企业的生产与生活供电
20
20
1
400
18
消防水池
负责企业消防用水
15
15
225
19
水泵站
为供水提供动力
10
10
1
100
4区域划分
根据《石油化工企业设计防火规范》,在进行区域规划时,应根据石油化工企业及其相邻的工厂或设施的特点和火灾危险性,结合地形,风向等条件,合理布置。
选择主导风向为北风石油化工企业的生产区,宜位于邻近城镇或居住区全年最小频率风向的上风侧,以便生产过程中的废气及时排除和扩散,以减少对本企业和邻近企业和居民的环境影响。
公路和地区架空电力线路,严禁穿越生产区。
区域排洪沟不宜通过厂区。
当相邻设施为港区陆域、重要物品仓库和堆场、军事设施、机场等,对石油化工企业的安全距离有特殊要求时,应按有关规定执行。
接近原料厂地及产品销售地区,运输方便。
地下水位最好低于地下室和地下构筑物的深度;地下水对建筑基础最好无侵蚀性。
了解蓄水层水量根据工厂运货量、物料性质、外部运输条件、运输距离等因素合理确定采用的运输方式(铁路、公路、水运、空运)。
运输路线应最短,方便,工程量小,经济合理。
靠近水源,保证供水的可靠性,并符合生产对水质、水量、水温的要求。
污水便于排入附近江河或城市下水系统。
应有利于同相邻企业和依托城市(镇)要科技、信息、生产、修理、公用设施、交通运输、综合利用和生活福利等方面和协作。
避免将厂址选择在建筑物密集、高压输电线路地工程管道通过地区,以减少拆迁。
以沈阳市为例,我市的主要重型工业区分布在沈阳的铁西区,沈阳地处温带季风气候区,常年以西北、东南风为主,最小上风向为西南地区,所以本厂应该建设在东北或者西南区,考虑交通环境和相应的工业配套设施,我认为在铁西区选址比较好。
由于本厂的原料和生产成品具有一定的危险性质,所以应该远离居民区和加油站等地点,以确保人身及财产安全。
综合以上所述,应该把本厂设置在远离居民区的铁西郊区。
5总平面的布置
5.1分区布置
根据工厂生产和生活要求,充分考虑人身财产安全和火灾爆炸危险等多方面因素,把整个工厂分为四个区域:
生产区、存储区、生活区和附属设施区。
生产区在工厂的西南角,按顺时针依次是中和车间、蒸发车间、结晶车间、脱水和干燥车间、压片车间,有利于工艺流程的进行。
存储区在工厂的东北角,自西向东依次是氢氰酸库、氢氧化钠库、氰化钠库。
在生活区中,办公楼、礼堂、食堂被布置在工厂的西北角;在工厂的东侧和南侧各设置一个入口,两个入口处分别设置一个门卫室;技术安全处被布置在生产区中,与中和车间和压片车间相邻;停车场在南门西侧。
附属设施区在工厂的东南角,按顺时针依次是变配电站、锅炉房、污水处理站、消防水池、水泵站。
5.2火灾危险类别的确定
5.2.1氰化钠及生产原料的理化性质简介
1.氰化钠
氰化钠(sodiumcyanide,NaCN)为白色结晶粉末,在空气中易潮解,有氰化氢的微弱臭味。
溶于水,水溶液发生水解呈碱性反应,微溶于醇。
相对密度(水=1):
1.596;分子量:
49.02;熔点:
563.7℃;沸点:
1496℃。
属高毒类,有腐蚀性。
本身不会燃烧,遇酸即分解放出氰化物剧毒气体,露置空气中与水分和二氧化碳接触后,亦能缓慢反应生成剧毒气体。
与氰酸盐、硝酸盐或亚硝酸盐反应强烈,又发生爆炸的危险。
接触皮肤或吸入微量粉末记忆中毒,人口服致死量约为1~2mg/kg。
2.氢氰酸
氢氰酸(hydrogencyanide,HCN)为无色透明至淡黄色冒烟液体。
有刺激性气味。
有苦杏仁味, 能与水任意互溶, 加热后在水中的溶解度降低。
相对密度(水=1):
0.6876;分子量:
27.03;熔点:
-13.2℃;沸点:
25.7℃;自燃点:
573.8℃;爆炸极限:
5.6%~40%。
氢氰酸易燃,高毒,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
长期放置则因水分而聚合,聚合物本身有自催化作用,可引起爆炸。
3.氢氧化钠
氢氧化钠(sodiumhydroxide,NaOH)为白色无定形易潮解固体,人工加工成块状、棒状、粒状不等。
在空气中医吸收水蒸气而潮解,同时产生大量热。
易溶于乙醇、甘油,不溶于丙酮。
相对密度(水=1):
2.13;分子量:
40.01;熔点:
318.4℃;沸点:
1390℃。
有极强腐蚀性,接触皮肤能破坏肌体组织导致坏死,易吸收空气中二氧化碳成为碳酸钠,遇各种酸能发生中和反应并产生大量热,在高温中接触铝能立即发生反应生成氢,遇乙醛、丙烯腈能发生剧烈反应引起爆炸。
5.2.2生产工艺火灾危险分类
根据《建筑设计防火规》范表3.1.1(见附录中表A1生产的火灾危险性划分),依据氢氰酸、氢氧化钠和氰化钠的上述理化性质可以确定它们的火灾危险类别分别为:
甲类、戊类和戊类。
氢氰酸、氢氧化钠主要作为1号厂房的生产原料。
2号厂房除了存在氰化钠外还有氰化氢,氰化氢的火灾危险类别为甲类。
3号、4号、5号厂房主要对氰化钠进行进一步加工处理,因此厂房内主要的化学危险物质为氰化钠。
根据厂房内所存在的物质的火灾危险类别确定该厂房的火灾危险类别,且当同一房间内,布置有不同火灾危险性类别的设备时,应按火灾危险性类别最高的设备确定。
综上所述,各厂房的火灾危险类别分别为:
1号厂房—甲类、2号厂房—甲类、3号厂房戊类、4号厂房—戊类、5号厂房—戊类。
5.2.3存储区火灾危险分类
根据《建筑设计防火规范》表3.1.1(见附录中表A2贮存物品火灾危险性划分),
依据氢氰酸、氢氧化钠、氰化钠的理化性质可以确定它们的火灾危险类别分别为:
甲类、戊类、戊类。
综上所述,在存储区共有6个库房,根据库房内所存储的物质的火灾爆炸危险类别可确定每个厂房的火灾危险类别依次为6号—甲类、7号—戊类、8号—戊类。
5.3耐火等级的确定
5.3.1生产区
根据生产区厂房的火灾危险类别,依据《建筑设计防火规范》第3.2.1条表3.2.1(见附录中表A3厂房的耐火等级及厂房面积)确定各厂房的耐火等级及厂房面积。
本次设计厂房全为单层厂房,1号生产车间火灾危险类别为甲类,选择耐火等级为一级,厂房面积为2400㎡。
2号生产车间火灾危险类别为甲类,选择耐火等级为一级,厂房面积为2400㎡。
3号、4号和5号生产车间火灾危险类别都为戊类,选择耐火等级均为为二级,3号、4号和5号生产车间厂房面积分别为2000㎡、2000㎡和2000㎡。
5.3.2储存区
根据库房的火灾危险类别,依据《防火与防爆》书中表4-7(见附录一中表A4库房的耐火等级、层数和占地面积)可以确定,6号库房的耐火等级为一级,7号、8号的耐火等级为二级,三个库房面积分别为750㎡、750㎡、1600㎡。
5.3.3生活区
根据《建筑设计防火规范》,生活区的建筑可以依据民用建筑确定耐火等级和面积(见附录一中表A5民用建筑确定耐火等级和面积)。
食堂和礼堂耐火等级均为一级,面积分别为2400㎡和3000㎡;办公楼耐火等级为二级,面积分别为1200㎡;门卫室和技术安全处确定耐火等级均为三级,面积分别为200㎡和800㎡。
5.3.4附属设施区
根据《建筑设计防火规范》第3.2.5条,锅炉房应为一、二级耐火等级的建筑,可确定锅炉房和变电站的耐火等级为二级,面积为450㎡。
根据《建筑设计防火规范》第3.2.6条,燃油油浸电力变压器室、高压配电装置室的耐火等级不应低于二级,可确定变电站的耐火等级为一级,面积为400㎡。
污水处理场的耐火等级和面积分别为二级和225㎡,水泵站的耐火等级和面积分别为二级和100㎡,消防水池因为是露天的,不考虑它的耐火等级,面积为225㎡。
综上所述,化工厂内建筑物的火灾危险类别、耐火等级、层数、面积表5.1所示。
表5.1化工厂内各个建筑物的火灾危险类别、耐火等级、层数、面积
项目
类别
编号
建筑物名称
火灾危
险类别
耐火
等级
层数
占地面积(m2)
生
产
区
1
中和车间
甲类
一级
单层
2400
2
蒸发车间
甲类
一级
单层
2400
3
结晶车间
戊类
二级
单层
2000
4
脱水和干燥车间
戊类
二级
单层
2000
5
压片车间
戊类
二级
单层
2000
存
储
区
6
氢氰酸库
甲类
一级
单层
750
7
氢氧化钠库
戊类
二级
单层
750
8
氰化钠库
戊类
二级
单层
1600
生
活
区
9
门卫室
三级
二层
50
10
食堂
一级
三层
2400
11
礼堂
一级
三层
3000
12
办公楼
二级
五层
1200
13
技术安全处
三级
二层
800
14
停车场
1600
附属
设备
区
15
污水处理站
二级
单层
225
16
锅炉房
二级
单层
450
17
变、配电站
一级
单层
400
18
消防水池
二级
单层
225
19
水泵站
二级
单层
100
5.4防火间距
5.4.1防火间距设计原则
本次设计各建构筑物之间的防火间距的设计主要根据《石油化工企业设计防火规范》表3.2.11石油化工企业总平面布置的防火间距的要求作为最低标准进行确定。
并且只考虑邻近建构筑物间的防火间距。
每个分区内各建构筑物之间的防火间距确定以后,要对分区之间的各建构筑物之间的防火间距进行确定。
本次设计主要考虑全厂重要性设施与甲类厂房、库房之间的防火间距要求,根据规范应为35m。
5.4.2防火间距的确定
生产区和存储区主要考虑厂房和库房的火灾危险类别,该工厂的生产区内有甲类和戊类厂房,存储区内有甲类和戊类库房。
根据石油化工设计防火规范,生产厂房和库房甲类—甲类:
30m;甲类—戊类:
20m;戊类—戊类:
10m。
(火灾危险类别为戊类的厂房防火间距铜丙类相同。
)
生活区各建构筑物之间的防火间距的确定根据《建筑设计防火规范依据》表5.2.1民用建筑的防火间距及各建构筑物的耐火等级确定。
附属设施区各建构筑物之间的防火间距的设计主要依据《石油化工企业设计防火规范》表3.2.11石油化工企业总平面布置的防火间距进行确定。
锅炉房、变电站、消防水泵都属于全厂重要性设施,污水处理场与它们之间的防火间距至少应为35m,锅炉房可以看作丙类设施,它与变电站之间的防火间距应符合丙类设施与全厂重要性设施之间的防火间距。
综上所述,首先确定各生产、存储区厂房、库房的火灾危险类别,生活区、附属设施区个建构筑物的耐火等级以及长内所有建构筑物的面积及它们之间的防火间距,再综合考虑总体布置及甲类厂房和库房与厂区围墙和厂内主要、次要道路之间的距离,对工厂总平面布置见详图。
依据以上原则,再考虑工厂整体布局的整齐美观,工厂内各建构筑物之间的防火确定见表E1。
6防爆电气的设计
6.1划分爆炸危险区域
本次设计选择1号厂房进行爆炸危险区域划分。
,根据氢氧化钠和氢氰酸的性质,氢氧化钠为不可燃的,所以不用考虑氢氧化钠。
该厂房主要的释放源为氢氰酸,根据氢氰酸的性质,在生产过程中他们的蒸汽与空气可形成爆炸性混合物,依据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》对生产环境进行爆炸危险分区。
依据本规范2.2.3条该区域存在的释放源为第二级释放源。
根据规范2.2.5爆炸危险区域的划分应按释放源级别和通风条件确定,存在第二级释放源的区域可划为2区。
氢氰酸的原子量为27,相对密度为0.69。
根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范第2.3.1条相对密度小于或等于0.75的爆炸性气体规定为轻于空气的气体。
假设该生产厂房通风良好,因此该厂房的爆炸危险区域划分应依据本规范第2.3.7条进行划分。
具体分区见详图C1。
6.2防爆电气选择
6.2.1爆炸性混合物分级、分组
根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》气体或蒸汽爆炸性混合物分级
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