海上平台二氧化碳灭火系统的组成与设计

2020-01-14孙红梅

化工设计通讯 2020年3期

孙红梅，高山

（1.湛江南海西部石油勘察设计有限公司，广东湛江 524057；2.海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

1 海上平台二氧化碳灭火系统概述

1.1 定义

海上平台一般采取无人值守的管理模式，在常规运行过程中，往往需要满足日常生产的基本操作需求，做好应急检修与处理，所以需要将登上平台的人数尽可能控制在最低程度，同时也要避免出现人员在平台过夜值守的情况。为了实现这个目标，就需要确保生产的高度自动化，不仅仅需要做好实时监控与安全管理，更需要对电气、仪表以及其他自动化的设备进行安全保护，这就需要做好导电功能的管理以及系统控制，确保优良的电气绝缘性能，此时就应用到了海上平台二氧化碳灭火系统。该系统主要借助于二氧化碳特殊的阻燃性能，具有灭火效率较高、技术成熟度高的特征，同时还可以满足无人值守的特征，很好地匹配了海上平台的安全生产条件。

1.2 技术原理

二氧化碳消防系统主要借助于二氧化碳优良的防火性能来达到阻断燃烧的效果。临界点与三相点附近的二氧化碳一般是以气液共存的模式存在的，灭火系统就是根据这个物理特征来达到灭火的技术效果。其中，二氧化碳的存储方式包括两种模式，一种属于常温条件下的高压储存，具体温度为0～49℃，另外一种则是低温低压存储，一般温度在-20～-18℃。

2 海上平台二氧化碳灭火系统的构成

2.1 系统选择

现阶段的系统选择主要是针对海上平台的电气房间实施科学防护，主要借助于二氧化碳、七氟丙烷等材料来作为灭火剂，其具体的优劣势差异十分突出。其中，二氧化碳灭火器的特征是化学腐蚀性较小，同时能够满足深位置的防火特征需求，同时在采购方面也具有不错的优势，成本较低。但是，由于其浓度的问题，如果一旦出现浓度高于20%，很容易导致人员死亡的情况，严重阻碍了安全生产。所以，在进行海上平台二氧化碳灭火系统的构成时，需要考虑到灭火环境以及人员安全的问题，选择切实可行的系统来进行施工和验收。在具体设计过程中，需要考虑到电气、仪表、自控设备在封闭空间内的需要情况，同时兼顾好经济效益与管理需求，这样才能够最大限度地确保入口压力达到具体要求，并采取合理的灭火装置来实现组合灭火，这里推荐使用高压二氧化碳全淹式灭火系统。

2.2 系统设计

海上平台二氧化碳灭火系统的设计需要考虑到不同的需求，一般来说可以划分为三种设计思路。第一种设计思路是按防护区域特征进行设计，该模式包括全淹没以及局部应用的模式，能够保护空间内的某种物体或者所有的物体；另外一种设计思路是系统结构特征划分，包括组合分配与单个分配的系统，能够保护多个或者一个防护区域；最后是按照贮压的等级划分，包括高压、低压系统，从而实现远距离科学输送。

3 海上平台二氧化碳灭火系统的设计要求

3.1 设计原则

在进行海上平台二氧化碳灭火系统的设计时，需要做好系统保护电气房间的分析工作，本次研究的对象主要的电气房间有8个，分别组合分配好海上平台二氧化碳灭火系统，具体的用量则根据保护区域的实际需求来进行设计，同时储备100%的后备二氧化碳灭火剂来使用。电气火灾的表面主要包括表面与深位火灾两种模式，其中表面火灾主要出现于电池、发电机组的房间，而深位的火灾则主要发生于应急开关间，通过中央控制系统来达到深位控制可以有效解决火情延迟的情况，提升安全级别。

3.2 系统构成

消防系统的主要构成设备包括管路、零部件、二氧化碳储备钢瓶、氮气驱动装置以及总管的安全阀、支路压力开关、支路自动电磁阀以及喷嘴等。

其一，二氧化碳的消防系统需要通过总管来进行汇集，二氧化碳的储瓶能够联系在一起，管路系统的设计要求整体精确，这显得尤其关键。除此之外，在进行管路设计时要达到整体设计精度的要求，管路还需要有专门的支撑设计，以避免内部出现异动，提升管路抵抗收缩变形的能力。

其二，压力开关的设计需要考虑到二氧化碳释放的要求，具体的位置设置在释放的管路上。通过压力开关能够随时控制保护区域的关闭，启动后可以实现二氧化碳信号的输入与输出，同时火灾控制信号也可以得到很好的控制。

其三，释放速率与喷头设计。释放速率与喷头需要根据火灾探测器探测到的信息来进行判断，二氧化碳会通过储存容器经过管线释放到喷头，随后经过喷头进入到指定的燃烧区域。考虑到残火会对流经区域产生影响，所以任何的燃料本质上都会到二氧化碳的释放后覆盖，所以要求持续释放一段时间。根据具体的经验来看，持续释放60s 时间足够将残火扑灭，但是为了节约成本，可以将释放量适当调整到合适的区间，确保既可以满足灭火任务要求，也可以达到缩减成本的效果；

其四，手动释放开关。手动释放开关的设计需要考虑到封闭区域的情况，可以使用全封闭或者半封闭的设计；

其五，二氧化碳释放灯与报警装置。二氧化碳本身也具有一定的毒性，如果空气中二氧化碳的含量超标依然会导致人体中毒死亡。所以，需要提前设置合适的安全防护区域来确保人员的撤离。为了实现这个目标，可以借助于自动控制系统，经过探测器与自动控制系统来确保人员隔离后再进行释放。

3.3 防护区功能设计

在进行防护区设计时，需要同时关注无人与有人两种情况下的防护。当防护区无人，那么火气盘的控制转换开关可以切换到自动位置，灭火系统转入到自动控制的状态，提升防护的级别。在探测器感测到火警信号后就会自动发出相应的警报，随后指示操作人员进行下一步的操作。在第二个部分的探测装置发出相应的信号后，经过中控确认后即可发出相应的联动指令，随后会关闭设备，经过一段时间的延迟后，火气盘能够发出灭火的指令，电磁阀的动作会逐渐变得缓慢，随后不断释放气体，经过气控管道来达到选择阀的释放以及灭火剂的控制使用。在有人的情况下，则需要及时进行火气盘控制方式的转变，开关到手动控制的单元，随后灭火系统会启动，控制工作随即开启。在开设在防护区位置的手动释放按钮被按下后，短时间内就会启动灭火系统，随后系统会开展灭火作业，完成灭火的任务。实际上，无论是手动控制还是自动控制，最终的目的都是在人员确保安全的情况下完成灭火任务，所以一切防护区的设计都需要围绕这个目的开展。