新型氣體滅火技術在海上平臺的應用可行性分析

胡 慧

（中海油安全技術服務有限公司上海分公司，上海 200335）

0 引言

海上油氣生產平臺存在井噴、泄露、火災、爆炸等風險，海上油氣生產平臺消防系統的重要性不言而喻。隨著海洋石油勘探開發的不斷發展深入，人們對安全環保的意識越來越強烈，對平臺的消防滅火系統提出更高的要求。目前海上油氣生產平臺使用的滅火劑主要為二氧化碳（CO2）和七氟丙烷（HFC-227ea/FM-200），還有少量的煙烙盡（IG-541）。

氣體滅火技術在不斷發展，按照滅火技術和效能大致可以劃分為4大類，第一類是鹵代烷（Halone）滅火技術，代表滅火劑產品如哈龍1301和哈龍1211等；第二類是氫氟烴（HFCs）滅火技術，代表滅火劑產品如七氟丙烷（HFC-227ea/FM-200）、六氟丙烷（HFC-236fa）、三氟甲烷等；第三類是惰性氣體（IG）滅火技術，代表滅火劑產品如二氧化碳（CO2）、煙烙盡IG-541（混合惰性氣體）、全氮IG100等；第四類即全新的HFE滅火技術，代表滅火劑產品為氟化酮/六碳全氟酮（FK-5-1-12/Novec1230）。

海上油氣生產平臺應用的氣體滅火系統也經歷了一個不斷發展的演變過程。在2010年完全停止使用哈龍滅火劑后，二氧化碳滅火劑作為替代物在海上平臺大量應用，同時為彌補二氧化碳滅火系統的不足，一些海上平臺使用七氟丙烷、煙烙盡等氣體滅火系統進行防護[1]。七氟丙烷和煙烙盡可以彌補一些不足，但是也不能完全替代二氧化碳。

滅火產品Novec1230作為一種新型的滅火劑，已經得到了美國環保署（EPA）的認可并列入了美國環保署重要新替代物政策（SNAP）。Novec1230是一種清澈、無色微味的清潔劑，是哈龍氣體的有效替代物，在電子設備工作的區域以及不可替代的高價值資產區域防護上有獨特優勢[2]。

1 環保特性分析

就滅火劑而言，大量非環保型滅火劑的應用對水體、大氣造成了嚴重的污染，像傳統的哈龍滅火劑等已經由于環保問題而停止生產和使用，而目前仍在使用的一些滅火劑產品也存在潛在的環境破壞作用。二氧化碳和七氟丙烷在大氣中存活壽命較長，同時對全球溫室效應有較大影響。

從臭氧層的損耗潛能值（ODP值）、溫室效應潛能值（GWP值）、合成物在大氣中存留壽命（ALT值）、美國環保署“重要的新替代品政策計劃”（SNAP）以及國際HFC氣體遞減協議/歐洲F-氣體管控法規（國際氣體限用新規）等5個方面，將Novec1230與目前平臺使用的幾種氣體滅火劑進行比較，見表1。

表1 幾種氣體滅火劑環保特性的對比Tab.1 Comparison of environmental profile of gas fire extinguishing agents

從表1可以看出，Novec1230和煙烙盡的環保性能相當，具有優異的環保特性，溫室效應值極低，對環境的不良影響小。

2 安全性分析

從氣體滅火系統自身的安全性、滅火劑的毒性以及滅火劑釋放對設備的安全性等方面進行總結分析，不同的氣體滅火系統存在一些不同的安全問題。主要的問題如下[3-4]：

（1）低壓二氧化碳滅火系統，存在其管網在滅火劑釋放時發生物理爆炸的可能性。

（2）高壓氣體滅火系統密封面的慢性泄露引起的安全問題。

（3）二氧化碳滅火系統和煙烙盡滅火系統對防護區內人員的毒性。

（4）滅火劑釋放對設備的冷擊、結露等情況。

為了確保氣體滅火系統的安全，首先應考慮滅火系統的優化選型和優化設計[3]。將Novec1230與目前平臺使用的幾種氣體滅火劑從無副作用的最高濃度（NOAEL）、安全余量（安全值）及存儲壓力等方面來比較安全性能和滅火效能，見表2。

表2 幾種氣體滅火劑安全性能的對比Tab.2 Comparison of safety of gas fire extinguishing agents

從表2可以看出，從滅火劑的自身安全性分析，Novec1230的安全余量最高，安全性能最好。從存儲壓力來看，Novec1230存儲壓力明顯低于其他幾種滅火劑。而且，在相同條件下，Novec1230具有比七氟丙烷更高的沸點和更低的飽和蒸氣壓[5]。

因此，使用Novec1230滅火劑能夠避免上述氣體滅火系統存在的安全問題，而且Novec1230滅火劑不導電，易揮發，滅火后不留痕跡殘渣。

3 滅火效能分析

從滅火濃度和滅火速度兩方面對氣體滅火劑的滅火效能進行比較，其中滅火濃度為滅火時使用濃度，滅火速度以滅火劑滅火時的噴射時間長短來比較。滅火使用濃度越低，滅火噴射時間越短，則滅火效能越高。具體的各滅火劑的參數，見表3。

從表3中可以看出，Novec1230使用濃度最低，而且噴射時間和七氟丙烷一樣較短，綜合比較，滅火性能優良。

表3 幾種氣體滅火劑使用情況對比Tab.3 Comparison of the application of gas fire extinguishing agents

同時，根據已有的數據顯示，在相同體積的保護空間里，所需二氧化碳滅火劑與保護空間的體積比為34%，煙烙盡滅火劑為38%，七氟丙烷滅火劑為7%～10%[1]，而Novec1230以放氣量計算只需5%左右，可見Novec1230的滅火效果遠遠超過其他滅火劑。

4 應用分析

海上油氣生產平臺與一般民用建筑不同，平臺受空間的局限制特別明顯，平臺上油氣處理設施、電氣設施和人員住房集中，平臺的布局緊湊，設備的自動化程度高，一般都設置中央控制系統對海上油氣集輸和公用設施進行集中監控。海上的生產、生活設施的電氣系統也不同于陸上，油氣田的生產運行大多采用自發電集中供電的方式，通常設置備用電站和應急電站。因此為了保證人員的安全和生產設備的正常運行，對平臺的消防安全提出了更為嚴格的要求，這就意味著對滅火劑的各方面的性能要求更嚴格，Novec1230滅火劑在環保、安全和滅火性能均有獨特優勢。

Novec1230滅火劑目前可應用于手提式滅火器及全區域放射系統。Novec1230滅火劑用氮氣加壓以液態儲存于高壓鋼瓶中，藥劑噴出后即變為氣體，對于無法放置高壓鋼瓶的防護區域，也可以由管路分配的方式將藥劑進行輸送，充裝率高，對鋼瓶、管網的壓力要求都較低，因此設計彈性較大[2]。Novec1230的滅火系統也可以運用于現有的中央存儲和模塊化設計方案中，與現有平臺的火警和滅火系統相結合，因此能夠理想地保護平臺結構。在用于模塊化設計時，貯藏容器占據的空間也比其他滅火系統小。

由于Novec1230滅火劑的較高熱穩定性，且對溫度壓力敏感度低，因此在工程設計時，彈性空間大，可伸縮性強，安裝工藝也會相對簡單。Novec1230滅火劑的滅火原理和特性，可以帶走熱量冷卻火焰，在一定程度上友好溫和地降低電子設備部件的高溫。因此，Novec1230滅火系統可成為海上平臺上精密儀器和電子設備的最佳保護方案。

Novec1230滅火劑因為對溫度壓力敏感度低，因此在低溫條件下也能很好地發揮滅火作用，能在冬天寒冷地區表現出較強的環境適應性，具有較大優勢。

根據Novec1230滅火劑的特性，可以考慮在北方地區的海上油氣生產平臺的各電氣房間優先應用。

從應用成本上來講，目前Novec1230滅火劑本身要比七氟丙烷滅火劑的價格要高，但Novec1230滅火劑對滅火系統的要求相對較低，因此在系統的建設費用上，其要低于第二類和第三類氣體滅火劑，特別是在大空間局部滅火應用時，這方面的成本會更低。而且隨著今后Novec1230滅火劑的用量不斷增加，其生產成本及價格會得到大幅度降低，其總體應用成本會優于七氟丙烷系統。

5 結論

Novec1230滅火劑對環境友好、對人體無毒、對設備不會構成危害，耐寒冷，有很強的環境適應性，占用空間小、存儲壓力小、滅火效果好，特別適用于海上平臺這種空間小、人員設備密集的場所。建議海上平臺從安全環保以及可靠性的角度進行考量，小范圍試用Novec1230自動滅火設備。在設計應用時，Novec1230自動滅火設備可由氣體管路和自動監測控制系統兩部分組成，同其他的哈龍替代物自動滅火設備一樣，因此可以考慮使用原有的哈龍管線直接進行填充更換。