海上平臺被動防火系統的設計分析

高曉蕾(中海油研究總院,北京 100028)

一般而言，被動防火系統還需要與主動防火系統配合使用。由于被動防火系統自身不存在滅火功能，所以被動防火系統不具備自我保護的能力，火災發生一定時間以后被動防火系統會失去作用。如果火災過大或持續時間過長，被動防火系統已經消耗殆盡，則該系統的防護功能失去效果，保護范圍內的設施與火焰直接接觸發生損壞。

1.海上平臺被動防火系統的基本設計要求

在明確防火等級的前提下，如果海上平臺發生火災，被動防火系統在火災發生后的一定時間內需要滿足三個方面的要求：

1.1 穩定性要求：在直接面對火災或者是爆炸時，被動防火系統必須具備承受和抵擋爆炸作用力的能力，為控制火勢和撤離創造寶貴的時間。

1.2 完整性要求：不僅需要對爆炸產生的作用力進行抵擋，還需要對燃燒產生的有毒氣體和熱量進行有效的阻隔，以免發生不必要的意外。

1.3 隔熱性要求：要求被動防火系統設施必須具備較高的隔熱性，將原始溫度作為比較對象，火災發生時被動防火系統設施背火位置的溫度應在規范的要求的限度內。

2.海上平臺被動防火系統的設計

2.1 平臺防火墻的設計

在海上平臺中，防火墻是十分重要的分隔防火設施，根據平臺區域的不同等級，所使用的防火墻等級也是不相同的，防火墻的等級主要分為A級和H級兩種。這兩種等級防火墻的區別主要有兩個方面，第一是耐火完整性存在一定的差異，A級防火墻在火災發生時阻斷熱量、煙氣的有效時間為1h，而H級防火墻的有效時間則為2h，因此H級防火墻的耐火性能較強，適合在平臺中的重要區域中使用；第二是在對這兩種防火墻耐火實驗時所選材料存在一定差別，A級防火墻耐火實驗選取纖維材料燃燒產生的火焰，溫度上升的速度比較緩慢，溫度上升到1093℃所需時間為4h，而H級防火墻選取烴類燃燒產生的火焰，溫度上升速度極快，溫度上升到1093℃所需時間僅為5min。通過多次的實驗得知，H60型防火墻具有很長的耐火時間，是相同條件下A60型防火墻的6倍左右，因此在氣田平臺等危險性較高的氣田平臺中，通常使用H60型防火墻。

2.2 平臺防爆墻的設計

海上平臺的空間有限，如果天然氣發生泄露，就會在平臺上迅速集結組成氣團，當遇到明火或環境溫度較高時，會發生爆炸。為了有效減少爆炸的危害，相關工作人員還需結合平臺的實際情況建立適宜的防爆墻。

2.2.1 為了準確獲取爆炸壓力的實時數據，應利用計算機技術對平臺實施爆炸預測分析，常規的分析軟件有FLACS等，分析的主要內容包括氣體擴散模擬、爆炸超壓模擬等。

2.2.2 結合上述分析結果，針對可燃氣體的泄露幾率和被點燃的可能性，制定該平臺的爆炸超壓概率方程和曲線。根據曲線和方程的內容涉及該平臺的防爆墻。

2.3 平臺防火涂料的設計

2.3.1 防火等級

對于海上平臺而言，火焰通常是由碳氫化合物構成，平臺中鋼材框架的防火等級主要有三種形式，分別為H級、噴射火焰的實際強度以及平臺承重結構。將傳統的平臺作為主要研究對象，在設計其被動防火平臺時，通常選噴射火焰的實際強度當作防火涂料設計環節的防火級別，結合實際情況選取合適的防火涂料。在海上平臺中，存在大量的天然氣或者是原油等易燃易爆物，如果發生泄露后果將十分嚴重，泄漏點在點燃以后，火焰會呈噴射狀。噴射火焰會產生大量的熱輻射，并在一定時間后失效，因此通常將這兩種因素作為衡量其強度的標準。數據表明，若泄漏點噴射火焰的熱輻射超過了250kw/m2時，火焰會使平臺中的大部分鋼結構出現變形或者是損壞，所以海上平臺在設計防火涂料時經常將250kw/m2作為標準和依據。

2.3.2 防護范圍及對象

防火涂料通常需要附著在鋼鐵結構上，根本目的就是增強平臺結構的整體耐火性，在海上平臺中主要的鋼鐵結構有工字鋼大梁及總體承重結構，在火災發生時，防火涂料會阻礙火焰與鋼鐵直接接觸，降低了鋼鐵升溫的速度，以免其迅速升溫產生的變形或損壞。在對防火涂料的防護范圍進行界定之前需要對目標平臺實施爆炸模擬分析，從而準確劃分熱輻射等級在250kw/m2以上的位置，根據該位置的實際情況，確定需要涂覆防火涂料的鋼鐵結構。防火涂料的選擇過程中，不僅需要考慮耐火等級，還要確保該涂料可以抵抗一定時間。

3.結語

在海上平臺中，火災是極易發生的危險事故，如果事故控制的效果不佳甚至會使其出現災難性的破壞，不僅會造成大量的人員傷亡還有可能造成原油的大面積泄露。因此，海上平臺被動防火系統是極其重要的，運用先進的技術手段，選取適宜的防火設施，同時與主動防火系統進行充分的配合，從而將火災對海上平臺的危害控制在最低的限度。

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