王 蓉

（中海油能源发展股份有限公司 油建设计研发中心 天津300452）

0 引 言

海上平台、浮式生产储油轮（FPSO）是目前海上油田开发常用的生产设施。其动力模块，如海上平台的大型发电机房，FPSO上机泵舱、加热燃油的净化区域、焚烧炉等动力、电气设施、油料及高温热源等，是海上平台及FPSO上易发火灾的危险区，因此也是灭火系统重点保护对象之一。随着全球越来越高的安全和环境要求，更为高效环保的灭火系统保护海上油田越来越受到重视。笔者就目前备受全球各国重视的高压细水雾系统与海上油田常用灭火系统进行比较，认为高压细水雾系统在节水、高效、环保等方面更适用海上油田。

1 高压细水雾灭火机理及雾径分级

（1）冷却作用。根据热工学原理，单位体积水的吸热能力与水微粒总表面积的大小成正比。单位体积的水雾化以后，可使总表面积增大数百倍、数千倍。高压细水雾极大地增加了单位体积水微粒的表面积；而表面积的增大更容易吸收火场的热量，进而冷却了燃烧反应［1］。

（2）窒息作用。吸收了火场热能后的水微粒很容易汽化、蒸发，汽化后的水雾体积大约膨胀1 700倍。水蒸汽的产生既稀释了火焰附近氧气的浓度，又能阻挡外部氧气进入火焰内部，从而窒息了燃烧反应。

（3）阻隔辐射热作用。1 L水从液态变至汽态可以吸收2 257 kJ热量。细水雾喷入火场后，蒸发形成的蒸汽迅速将燃烧物、火焰和烟羽笼罩，对火焰的辐射热具有极佳的阻隔能力，能够有效抑制辐射热引燃周围其他物品，达到防止火灾蔓延的效果［2］。

（4）除烟作用。高压细水雾具有吸附火场烟炭（soot）微粒的功能，且细水雾的水微粒尺寸越小、密度越大，除烟的效果就越好。

NFPA750标准将细水雾分为三级：Ⅰ级水雾，Dv0.1=100 μm、Dv0.9=200 μm、适合扑灭 B 类易燃液体及电气等火灾；Ⅱ级水雾，Dv0.1=200 μm、Dv0.9=400 μm、适合扑灭B类易燃液体火灾、A类固体可燃物等火灾；Ⅲ级水雾，Dv0.9＞400 μm，即为一般水雾［3］。

2 高压细水雾系统组成及其主要特点

通常情况下，工作压力为8 MPa～12 MPa的细水雾系统是真正意义上的高压细水雾系统。以泵组式高压细水雾系统为例，系统主要由储水罐、过滤单元、高压泵组、水雾分配设施、管道、喷嘴、报警控制单元及探测器等组成。其主要部件功能及参数如表1所示。

表1 高压细水雾系统主要部件及参数

3 高压细水雾灭火系统与海上油田常用灭火系统比较

3.1 高压细水雾灭火系统与常用气体灭火系统比较

据DNV统计，海上设施中，发电机房起火机率最高，其次是机泵舱和海上生活模块。目前，海上油田的动力模块，如发电机房、大型电气控制间、FPSO的机泵舱常采用气体灭火系统进行保护。根据“蒙特利尔公约”，海上油田早已淘汰卤代烷灭火系统。正在服役的海上生产设施常采用二氧化碳灭火系统、七氟丙烷灭火系统。IG541灭火系统与七氟丙烷系统基本相似且在海上油田应用较少，不再单独列出。以某原油发电机房（房间体积为1 176 m3，环境温度15℃）为例，高压细水雾与这些常用气体灭火系统在工程方面对比如表2所示。

表2 高压细水雾系统与气体灭火系统对比

续表

3.2 高压细水雾灭火系统与水喷雾灭火系统比较

除海上油田动力模块外，高压细水雾还能对人员集中的生活模块进行保护。以90人生活楼（生活楼为36.7 m×14 m，四层）为例，对其分别用高压细水雾及水喷雾灭火系统保护，两者工程主要方面对比如表3。

3.3 高压细水雾系统流程图及控制框图

高压细水雾系统流程图见图1。

表3 高压细水雾系统与水喷雾系统对比

图1 高压细水雾系统流程图

高压细水雾系统控制框图如图2所示。

图2 高压细水雾系统控制框图

该系统具有自动、手动、机械应急手动三种启动方式。当探测器探测到防护区火情时，火灾报警控制器输出信号启动高压泵组、分区控制阀、喷头喷放实现灭火。若火灾蔓延至另一防护区，火灾报警控制器可再输出信号，打开该防护区的分区控制阀，实施灭火。

4 需考虑的问题

通过上述与海上油田常用灭火系统比较，高压细水雾系统有很多优点。但笔者认为应对其进行更为全面合理的认识，并需考虑以下问题：

（1）系统设计方面。系统设计应按 Darcy-Weishach公式计算。其喷头的设置间距、与墙体的距离、距障碍物的距离以及与吊顶的距离应根据各种喷头的特性而定［4］。系统重要设备高压水泵应考虑备用，且系统供电应保证两路供电，即主电源和应急电源供电。

（2）局限性。由于高压和喷嘴的作用喷出细水雾，因此为避免喷嘴堵塞，系统对水质要求较高。对于海上油田，应向系统提供两路水源，即淡水水源和海水水源，但不论何种水源，水质均应满足系统要求。因此，不同海域，海上油田对于水质的预处理也不同。设计者应从整个油田开发规模及成本选取适合该油田的灭火系统。此外，细水雾系统多应用于封闭空间，如机泵舱、发电机房、生活模块等，虽然实验表明该系统可用于户外工艺设备，但考虑到目前尚未出台相应的规范，且海上环境恶劣，实际喷放效果有待进一步确认。

5 结 论

海上环境存在诸多挑战。在船舶和石油平台设计中，空间和重量的限制是个大问题。随着国内海上油田逐步走向深海，人员集中、设备集中，使得对海上人员及环境的安全要求更加严格。细水雾灭火系统的清洁、高效、环保及在空间和重量上的优势预示着其广阔的应用前景。我们应根据海上油田的实际情况深入研究，使细水雾灭火系统更有效地服务于海上油田。

［1］刘志，杨欣，马建民.细水雾——21世纪的绿色消防技术［J］.给水排水，2007，增刊，33：171-177.

［2］郭虎城.高压细水雾灭火系统在石化企业热油泵区的应用［J］.消防科学与技术，2011，30（1）：52-54.

［3］龙芸.细水雾灭火系统现状及其应用［J］.消防技术与产品信息，2004（12）：63-67.

［4］张峰.浅谈细水雾灭火系统［J］.消防科学与技术，2006，25（3）：39-40.

［5］NFPA 750，Standard on water mist fire protection system［S］.Standards Council，NPFA，1Bayyetymarch Park，P.O.Box 9101，Quincy，MA 02269-9101.