高曉蕾(中海油研究總院,北京 100028)

一般而言，被動防火系統(tǒng)還需要與主動防火系統(tǒng)配合使用。由于被動防火系統(tǒng)自身不存在滅火功能，所以被動防火系統(tǒng)不具備自我保護(hù)的能力，火災(zāi)發(fā)生一定時間以后被動防火系統(tǒng)會失去作用。如果火災(zāi)過大或持續(xù)時間過長，被動防火系統(tǒng)已經(jīng)消耗殆盡，則該系統(tǒng)的防護(hù)功能失去效果，保護(hù)范圍內(nèi)的設(shè)施與火焰直接接觸發(fā)生損壞。

1.海上平臺被動防火系統(tǒng)的基本設(shè)計要求

在明確防火等級的前提下，如果海上平臺發(fā)生火災(zāi)，被動防火系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生后的一定時間內(nèi)需要滿足三個方面的要求：

1.1 穩(wěn)定性要求：在直接面對火災(zāi)或者是爆炸時，被動防火系統(tǒng)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(chuàng)造寶貴的時間。

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

1.3 隔熱性要求：要求被動防火系統(tǒng)設(shè)施必須具備較高的隔熱性，將原始溫度作為比較對象，火災(zāi)發(fā)生時被動防火系統(tǒng)設(shè)施背火位置的溫度應(yīng)在規(guī)范的要求的限度內(nèi)。

2.海上平臺被動防火系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 平臺防火墻的設(shè)計

在海上平臺中，防火墻是十分重要的分隔防火設(shè)施，根據(jù)平臺區(qū)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(qū)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(zāi)發(fā)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(qiáng)，適合在平臺中的重要區(qū)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(chǎn)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(chǎn)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(shè)計

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

2.2.1 為了準(zhǔn)確獲取爆炸壓力的實時數(shù)據(jù)，應(yīng)利用計算機(jī)技術(shù)對平臺實施爆炸預(yù)測分析，常規(guī)的分析軟件有FLACS等，分析的主要內(nèi)容包括氣體擴(kuò)散模擬、爆炸超壓模擬等。

2.2.2 結(jié)合上述分析結(jié)果，針對可燃?xì)怏w的泄露幾率和被點(diǎn)燃的可能性，制定該平臺的爆炸超壓概率方程和曲線。根據(jù)曲線和方程的內(nèi)容涉及該平臺的防爆墻。

2.3 平臺防火涂料的設(shè)計

2.3.1 防火等級

對于海上平臺而言，火焰通常是由碳?xì)浠衔飿?gòu)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(qiáng)度以及平臺承重結(jié)構(gòu)。將傳統(tǒng)的平臺作為主要研究對象，在設(shè)計其被動防火平臺時，通常選噴射火焰的實際強(qiáng)度當(dāng)作防火涂料設(shè)計環(huán)節(jié)的防火級別，結(jié)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(fā)生泄露后果將十分嚴(yán)重，泄漏點(diǎn)在點(diǎn)燃以后，火焰會呈噴射狀。噴射火焰會產(chǎn)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(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)表明，若泄漏點(diǎn)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(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形或者是損壞，所以海上平臺在設(shè)計防火涂料時經(jīng)常將250kw/m2作為標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。

2.3.2 防護(hù)范圍及對象

防火涂料通常需要附著在鋼鐵結(jié)構(gòu)上，根本目的就是增強(qiáng)平臺結(jié)構(gòu)的整體耐火性，在海上平臺中主要的鋼鐵結(jié)構(gòu)有工字鋼大梁及總體承重結(jié)構(gòu)，在火災(zāi)發(fā)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(chǎn)生的變形或損壞。在對防火涂料的防護(hù)范圍進(jìn)行界定之前需要對目標(biāo)平臺實施爆炸模擬分析，從而準(zhǔn)確劃分熱輻射等級在250kw/m2以上的位置，根據(jù)該位置的實際情況，確定需要涂覆防火涂料的鋼鐵結(jié)構(gòu)。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(jié)語

在海上平臺中，火災(zāi)是極易發(fā)生的危險事故，如果事故控制的效果不佳甚至?xí)蛊涑霈F(xiàn)災(zāi)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(tǒng)是極其重要的，運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段，選取適宜的防火設(shè)施，同時與主動防火系統(tǒng)進(jìn)行充分的配合，從而將火災(zāi)對海上平臺的危害控制在最低的限度。

[1]潘大新,霍有利.海上油氣田平臺消防水干濕式系統(tǒng)的選擇[J].工業(yè)用水與排水,2011,38(2):15-17.

[2]國際海事組織.國際海上人命安全公約[J].北京:人民交通出版社,2012,(1):33-35.

[3]國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會.海上固定平臺安全規(guī)則[M].北京:國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會,2011,(11):56-57.