海上平台被动防火系统的设计分析

高晓蕾(中海油研究总院,北京 100028)

一般而言，被动防火系统还需要与主动防火系统配合使用。由于被动防火系统自身不存在灭火功能，所以被动防火系统不具备自我保护的能力，火灾发生一定时间以后被动防火系统会失去作用。如果火灾过大或持续时间过长，被动防火系统已经消耗殆尽，则该系统的防护功能失去效果，保护范围内的设施与火焰直接接触发生损坏。

1.海上平台被动防火系统的基本设计要求

在明确防火等级的前提下，如果海上平台发生火灾，被动防火系统在火灾发生后的一定时间内需要满足三个方面的要求：

1.1 稳定性要求：在直接面对火灾或者是爆炸时，被动防火系统必须具备承受和抵挡爆炸作用力的能力，为控制火势和撤离创造宝贵的时间。

1.2 完整性要求：不仅需要对爆炸产生的作用力进行抵挡，还需要对燃烧产生的有毒气体和热量进行有效的阻隔，以免发生不必要的意外。

1.3 隔热性要求：要求被动防火系统设施必须具备较高的隔热性，将原始温度作为比较对象，火灾发生时被动防火系统设施背火位置的温度应在规范的要求的限度内。

2.海上平台被动防火系统的设计

2.1 平台防火墙的设计

在海上平台中，防火墙是十分重要的分隔防火设施，根据平台区域的不同等级，所使用的防火墙等级也是不相同的，防火墙的等级主要分为A级和H级两种。这两种等级防火墙的区别主要有两个方面，第一是耐火完整性存在一定的差异，A级防火墙在火灾发生时阻断热量、烟气的有效时间为1h，而H级防火墙的有效时间则为2h，因此H级防火墙的耐火性能较强，适合在平台中的重要区域中使用；第二是在对这两种防火墙耐火实验时所选材料存在一定差别，A级防火墙耐火实验选取纤维材料燃烧产生的火焰，温度上升的速度比较缓慢，温度上升到1093℃所需时间为4h，而H级防火墙选取烃类燃烧产生的火焰，温度上升速度极快，温度上升到1093℃所需时间仅为5min。通过多次的实验得知，H60型防火墙具有很长的耐火时间，是相同条件下A60型防火墙的6倍左右，因此在气田平台等危险性较高的气田平台中，通常使用H60型防火墙。

2.2 平台防爆墙的设计

海上平台的空间有限，如果天然气发生泄露，就会在平台上迅速集结组成气团，当遇到明火或环境温度较高时，会发生爆炸。为了有效减少爆炸的危害，相关工作人员还需结合平台的实际情况建立适宜的防爆墙。

2.2.1 为了准确获取爆炸压力的实时数据，应利用计算机技术对平台实施爆炸预测分析，常规的分析软件有FLACS等，分析的主要内容包括气体扩散模拟、爆炸超压模拟等。

2.2.2 结合上述分析结果，针对可燃气体的泄露几率和被点燃的可能性，制定该平台的爆炸超压概率方程和曲线。根据曲线和方程的内容涉及该平台的防爆墙。

2.3 平台防火涂料的设计

2.3.1 防火等级

对于海上平台而言，火焰通常是由碳氢化合物构成，平台中钢材框架的防火等级主要有三种形式，分别为H级、喷射火焰的实际强度以及平台承重结构。将传统的平台作为主要研究对象，在设计其被动防火平台时，通常选喷射火焰的实际强度当作防火涂料设计环节的防火级别，结合实际情况选取合适的防火涂料。在海上平台中，存在大量的天然气或者是原油等易燃易爆物，如果发生泄露后果将十分严重，泄漏点在点燃以后，火焰会呈喷射状。喷射火焰会产生大量的热辐射，并在一定时间后失效，因此通常将这两种因素作为衡量其强度的标准。数据表明，若泄漏点喷射火焰的热辐射超过了250kw/m2时，火焰会使平台中的大部分钢结构出现变形或者是损坏，所以海上平台在设计防火涂料时经常将250kw/m2作为标准和依据。

2.3.2 防护范围及对象

防火涂料通常需要附着在钢铁结构上，根本目的就是增强平台结构的整体耐火性，在海上平台中主要的钢铁结构有工字钢大梁及总体承重结构，在火灾发生时，防火涂料会阻碍火焰与钢铁直接接触，降低了钢铁升温的速度，以免其迅速升温产生的变形或损坏。在对防火涂料的防护范围进行界定之前需要对目标平台实施爆炸模拟分析，从而准确划分热辐射等级在250kw/m2以上的位置，根据该位置的实际情况，确定需要涂覆防火涂料的钢铁结构。防火涂料的选择过程中，不仅需要考虑耐火等级，还要确保该涂料可以抵抗一定时间。

3.结语

在海上平台中，火灾是极易发生的危险事故，如果事故控制的效果不佳甚至会使其出现灾难性的破坏，不仅会造成大量的人员伤亡还有可能造成原油的大面积泄露。因此，海上平台被动防火系统是极其重要的，运用先进的技术手段，选取适宜的防火设施，同时与主动防火系统进行充分的配合，从而将火灾对海上平台的危害控制在最低的限度。

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