海洋石油平台燃气发电机房危险区划分探讨

郑 路，吴 磊，钟小侠，梁建斌，陈 希

(中海石油(中国)有限公司天津分公司工程建设中心 天津 300459)

0 引言

目前有较多海上平台设置小型燃气发电设备以有效利用少量伴生气，降低主电站原油或柴油消耗，节能减排[1]，比较适用于海上边际油气田开发。

燃气发电机使用可燃气体作为燃料，具有烃类燃料的原动机是成型成熟的产品，通常不考虑原动机内部的烃类燃料气泄露，存放燃气发电机设备的房间可不划分为危险区。但是在燃料气输送过程中需考虑供气管系等配套设备的泄露导致爆炸性混合物聚集发生爆炸的风险，依据相关规范[2]，气体燃料管路所在的围蔽或半围蔽处所应该划分为1类危险区，燃气发电机设备房间必然有供气管路进入，那么燃气发电机房理应划分为1类危险区。可见燃气发电机及其配套设备的危险区划分方法是值得探讨的问题，其划分是否准确合理对平台整体的安全和运营成本影响重大[3-4]。

目前海上油田工程项目的通常做法是依据相关标准规范，在充分通风的情况下不将燃气发电机房划分为危险区，既保障安全又能有效降低投资。本文以渤海某工程项目为例，说明燃气发电机房危险区划分的具体做法。

1 渤海某项目燃气发电机房危险区划分

1.1 电站情况介绍

渤海某新建项目A根据燃料气热值、区域管网逐年气量、油田逐年电气负荷综合考虑，设置5台4400kW燃气发电机组，燃气发电机组参数如表1所示。

表1 燃气发电机参数Tab.1 Parameters of gas generator

5台机组布置在上层甲板，设置发电机房，房间尺寸为18500mm×24200mm×9000mm。

1.2 燃气发电机房危险区划分参考依据

危险区划分参考的主要规范为API RP505—2018《1类，0区，1区和2区石油设施电气设备位置分类的推荐实施规程》、IEC 60079—10《爆炸性气体 区域分类爆炸性气体》。根据相关规范，对于以烃类为燃料的单台功率不超过5600kW(7500HP)的原动机，可通过提供充分通风把存放此类设备的封闭房间划为非分类区。由此可知，项目A燃气发电机房在保障充分通风的前提下，可以不划分为危险区。

1.3 充分通风的计算

封闭区域充分通风的标准是人工通风条件能满足防止油蒸气与混合物或天然气与空气混合的浓度聚集到超过其可燃(爆炸)下限(LEL)浓度的25%。实际上爆炸下限的25%是较难量化的指标，工程中的通常做法是依据相关规范的计算公式计算出保障房间充分通风的最小换气次数，从而保障充分通风。

IEC 60079—10附则B对充分通风给出了明确的计算法则。首先根据气体种类、特性、压力和释放量确定相关参数，计算所需的最小通风量：

对于燃气输送管道的泄露点，IEC 60079—10中规定：预计在正常运行下不会释放，即使释放也仅是偶尔短时释放的释放源，可划为第二级释放源。燃气输送管道的泄露点一般认为属于第二级释放源，因此k取0.5。

燃气管道泄漏量的计算比较复杂，此处假设泄露气体为1p＝100kPa的甲烷，只考虑法兰失效的泄漏情况，根据经验最大释放率LEL＝0.033kg/m3，释放等级为secondary，k＝0.5，则：

算得最小通风量之后，结合假定体积及扩散时间的估计值，便可计算出通风的程度，公式如下：

式中，C为单位时间内新鲜空气的置换次数；f为矫正系数，f＝1代表理想通风，f＝5为通风不良。

由于Vz为假定体积，即假定新鲜空气在理想流动的情况下，在释放源处与释放气体发生瞬间、均匀混合而成的可燃性气体体积。如果认为假定体积不超过燃气原动机所处的围蔽场所体积的1%，则有：

换气次数为，假设燃气发电机处所的空间体积为500m3，则换气次数不应小于 28次/h。

以上依据IEC 60079—10规范进行的计算基于几个假设：房间内可燃气体主要为甲烷，泄露源来自法兰泄露，释放速率采用最大释放速率，房间体积为500m3。规范中对于房间体积的估计较为保守，实际上燃气发电机房间体积远大于500m3，更少的换气次数即可满足充分通风的要求。

考虑安全裕度，项目A燃气发电机房通风次数以28次/h作为基准，采用机械送风、机械排风方式，送风风量30次/h，排风风量28次/h。

1.4 其他技术措施

燃气发电机房的通风进出口均应装有防火风闸，防火风闸耐火应满足防火分隔等级要求；在燃气发电机房适当位置设有可燃气体泄漏探测器、热探测器、烟探测器和火焰探测器，以实时监控天然气潜在泄漏源；燃气发电机房采用七氟丙烷灭火系统。

2 结论

①对于燃气发电机房而言，通风是影响其危险区划分的重要因素，依据相关规范确定合理的充分通风条件，即可将燃气发电机房调整为非危险区类，有利于工程项目降本。

②关于充分通风的标准尚未有统一认识，建议在依据规范计算的基础上保守取值，以确保安全。