新型气体灭火技术在海上平台的应用可行性分析

胡 慧

（中海油安全技术服务有限公司上海分公司，上海 200335）

0 引言

海上油气生产平台存在井喷、泄露、火灾、爆炸等风险，海上油气生产平台消防系统的重要性不言而喻。随着海洋石油勘探开发的不断发展深入，人们对安全环保的意识越来越强烈，对平台的消防灭火系统提出更高的要求。目前海上油气生产平台使用的灭火剂主要为二氧化碳（CO2）和七氟丙烷（HFC-227ea/FM-200），还有少量的烟烙尽（IG-541）。

气体灭火技术在不断发展，按照灭火技术和效能大致可以划分为4大类，第一类是卤代烷（Halone）灭火技术，代表灭火剂产品如哈龙1301和哈龙1211等；第二类是氢氟烃（HFCs）灭火技术，代表灭火剂产品如七氟丙烷（HFC-227ea/FM-200）、六氟丙烷（HFC-236fa）、三氟甲烷等；第三类是惰性气体（IG）灭火技术，代表灭火剂产品如二氧化碳（CO2）、烟烙尽IG-541（混合惰性气体）、全氮IG100等；第四类即全新的HFE灭火技术，代表灭火剂产品为氟化酮/六碳全氟酮（FK-5-1-12/Novec1230）。

海上油气生产平台应用的气体灭火系统也经历了一个不断发展的演变过程。在2010年完全停止使用哈龙灭火剂后，二氧化碳灭火剂作为替代物在海上平台大量应用，同时为弥补二氧化碳灭火系统的不足，一些海上平台使用七氟丙烷、烟烙尽等气体灭火系统进行防护[1]。七氟丙烷和烟烙尽可以弥补一些不足，但是也不能完全替代二氧化碳。

灭火产品Novec1230作为一种新型的灭火剂，已经得到了美国环保署（EPA）的认可并列入了美国环保署重要新替代物政策（SNAP）。Novec1230是一种清澈、无色微味的清洁剂，是哈龙气体的有效替代物，在电子设备工作的区域以及不可替代的高价值资产区域防护上有独特优势[2]。

1 环保特性分析

就灭火剂而言，大量非环保型灭火剂的应用对水体、大气造成了严重的污染，像传统的哈龙灭火剂等已经由于环保问题而停止生产和使用，而目前仍在使用的一些灭火剂产品也存在潜在的环境破坏作用。二氧化碳和七氟丙烷在大气中存活寿命较长，同时对全球温室效应有较大影响。

从臭氧层的损耗潜能值（ODP值）、温室效应潜能值（GWP值）、合成物在大气中存留寿命（ALT值）、美国环保署“重要的新替代品政策计划”（SNAP）以及国际HFC气体递减协议/欧洲F-气体管控法规（国际气体限用新规）等5个方面，将Novec1230与目前平台使用的几种气体灭火剂进行比较，见表1。

表1 几种气体灭火剂环保特性的对比Tab.1 Comparison of environmental profile of gas fire extinguishing agents

从表1可以看出，Novec1230和烟烙尽的环保性能相当，具有优异的环保特性，温室效应值极低，对环境的不良影响小。

2 安全性分析

从气体灭火系统自身的安全性、灭火剂的毒性以及灭火剂释放对设备的安全性等方面进行总结分析，不同的气体灭火系统存在一些不同的安全问题。主要的问题如下[3-4]：

（1）低压二氧化碳灭火系统，存在其管网在灭火剂释放时发生物理爆炸的可能性。

（2）高压气体灭火系统密封面的慢性泄露引起的安全问题。

（3）二氧化碳灭火系统和烟烙尽灭火系统对防护区内人员的毒性。

（4）灭火剂释放对设备的冷击、结露等情况。

为了确保气体灭火系统的安全，首先应考虑灭火系统的优化选型和优化设计[3]。将Novec1230与目前平台使用的几种气体灭火剂从无副作用的最高浓度（NOAEL）、安全余量（安全值）及存储压力等方面来比较安全性能和灭火效能，见表2。

表2 几种气体灭火剂安全性能的对比Tab.2 Comparison of safety of gas fire extinguishing agents

从表2可以看出，从灭火剂的自身安全性分析，Novec1230的安全余量最高，安全性能最好。从存储压力来看，Novec1230存储压力明显低于其他几种灭火剂。而且，在相同条件下，Novec1230具有比七氟丙烷更高的沸点和更低的饱和蒸气压[5]。

因此，使用Novec1230灭火剂能够避免上述气体灭火系统存在的安全问题，而且Novec1230灭火剂不导电，易挥发，灭火后不留痕迹残渣。

3 灭火效能分析

从灭火浓度和灭火速度两方面对气体灭火剂的灭火效能进行比较，其中灭火浓度为灭火时使用浓度，灭火速度以灭火剂灭火时的喷射时间长短来比较。灭火使用浓度越低，灭火喷射时间越短，则灭火效能越高。具体的各灭火剂的参数，见表3。

从表3中可以看出，Novec1230使用浓度最低，而且喷射时间和七氟丙烷一样较短，综合比较，灭火性能优良。

表3 几种气体灭火剂使用情况对比Tab.3 Comparison of the application of gas fire extinguishing agents

同时，根据已有的数据显示，在相同体积的保护空间里，所需二氧化碳灭火剂与保护空间的体积比为34%，烟烙尽灭火剂为38%，七氟丙烷灭火剂为7%～10%[1]，而Novec1230以放气量计算只需5%左右，可见Novec1230的灭火效果远远超过其他灭火剂。

4 应用分析

海上油气生产平台与一般民用建筑不同，平台受空间的局限制特别明显，平台上油气处理设施、电气设施和人员住房集中，平台的布局紧凑，设备的自动化程度高，一般都设置中央控制系统对海上油气集输和公用设施进行集中监控。海上的生产、生活设施的电气系统也不同于陆上，油气田的生产运行大多采用自发电集中供电的方式，通常设置备用电站和应急电站。因此为了保证人员的安全和生产设备的正常运行，对平台的消防安全提出了更为严格的要求，这就意味着对灭火剂的各方面的性能要求更严格，Novec1230灭火剂在环保、安全和灭火性能均有独特优势。

Novec1230灭火剂目前可应用于手提式灭火器及全区域放射系统。Novec1230灭火剂用氮气加压以液态储存于高压钢瓶中，药剂喷出后即变为气体，对于无法放置高压钢瓶的防护区域，也可以由管路分配的方式将药剂进行输送，充装率高，对钢瓶、管网的压力要求都较低，因此设计弹性较大[2]。Novec1230的灭火系统也可以运用于现有的中央存储和模块化设计方案中，与现有平台的火警和灭火系统相结合，因此能够理想地保护平台结构。在用于模块化设计时，贮藏容器占据的空间也比其他灭火系统小。

由于Novec1230灭火剂的较高热稳定性，且对温度压力敏感度低，因此在工程设计时，弹性空间大，可伸缩性强，安装工艺也会相对简单。Novec1230灭火剂的灭火原理和特性，可以带走热量冷却火焰，在一定程度上友好温和地降低电子设备部件的高温。因此，Novec1230灭火系统可成为海上平台上精密仪器和电子设备的最佳保护方案。

Novec1230灭火剂因为对温度压力敏感度低，因此在低温条件下也能很好地发挥灭火作用，能在冬天寒冷地区表现出较强的环境适应性，具有较大优势。

根据Novec1230灭火剂的特性，可以考虑在北方地区的海上油气生产平台的各电气房间优先应用。

从应用成本上来讲，目前Novec1230灭火剂本身要比七氟丙烷灭火剂的价格要高，但Novec1230灭火剂对灭火系统的要求相对较低，因此在系统的建设费用上，其要低于第二类和第三类气体灭火剂，特别是在大空间局部灭火应用时，这方面的成本会更低。而且随着今后Novec1230灭火剂的用量不断增加，其生产成本及价格会得到大幅度降低，其总体应用成本会优于七氟丙烷系统。

5 结论

Novec1230灭火剂对环境友好、对人体无毒、对设备不会构成危害，耐寒冷，有很强的环境适应性，占用空间小、存储压力小、灭火效果好，特别适用于海上平台这种空间小、人员设备密集的场所。建议海上平台从安全环保以及可靠性的角度进行考量，小范围试用Novec1230自动灭火设备。在设计应用时，Novec1230自动灭火设备可由气体管路和自动监测控制系统两部分组成，同其他的哈龙替代物自动灭火设备一样，因此可以考虑使用原有的哈龙管线直接进行填充更换。