防火涂料在化工裝置中的應(yīng)用

付邦舉 商丘市公安消防支隊(duì) 476005

防火涂料在化工裝置中的應(yīng)用

付邦舉 商丘市公安消防支隊(duì) 476005

利用防火涂料對化工裝置進(jìn)行防火保護(hù)是一種經(jīng)濟(jì)、易行、方便的火災(zāi)防護(hù)方法。以傳熱學(xué)原理為基礎(chǔ)，分析了防火涂料的防火保護(hù)原理，討論了防火涂料在化工儲罐、石油管道中的使用要求，應(yīng)用設(shè)計(jì)原則。運(yùn)用層次分析法系統(tǒng)地提出了化工儲罐、石油管道防火涂料的選用原則、選型的指標(biāo)要求以及優(yōu)選方法。

防火涂料；防火保護(hù)；選擇

引言

我國對石油化工企業(yè)、易燃易爆場所的火災(zāi)保護(hù)，制定有嚴(yán)格的防火規(guī)范和管理制度。但從火災(zāi)發(fā)生的情況來看，單靠現(xiàn)有的保護(hù)措施還不能完全控制火災(zāi)的擴(kuò)展。因此，在現(xiàn)有的防火保護(hù)體系中引入新的防火保護(hù)技術(shù)和產(chǎn)品對提高化工裝置的防火功能，杜絕惡性火災(zāi)事故的發(fā)生具有積極的意義。水噴淋法造價(jià)高，施工與日常維修難度較大，而噴涂法具有隔熱性能好，施工不受鋼結(jié)構(gòu)幾何形體限制，一般不需加輔助設(shè)施，涂層重量輕，施工與維修均較方便的特點(diǎn)。是一種經(jīng)濟(jì)、易行、方便的火災(zāi)防護(hù)方法。本文在分析防火涂料防火保護(hù)原理的基礎(chǔ)上，對防火涂料在化工裝置中的使用要求，應(yīng)用設(shè)計(jì)原則及防火涂料的選用進(jìn)行了分析討論。

1、防火涂料在石油化工企業(yè)中的使用依據(jù)

國家的法律、法規(guī)是防火涂料研制與開發(fā)的依據(jù)，同時(shí)也推動了防火涂料市場的蓬勃發(fā)展?！妒突て髽I(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50160-92)規(guī)定:應(yīng)作耐火保護(hù)層的鋼結(jié)構(gòu)包括:單個容積等于或大于5m3的甲、乙A類液體設(shè)備的承重鋼框架、支架、裙座;介質(zhì)溫度等于或高于自燃點(diǎn)的單個容積等于或大于5m3的乙B、丙類液體設(shè)備的承重鋼框架、支架、裙座;加熱爐的鋼支架;在爆炸危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)的主管廊的鋼管架;在爆炸危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)的高徑比等于或大于8，且總重量等于或大于25t的非可燃介質(zhì)設(shè)備的承重鋼框架、支架和裙座。覆蓋耐火層的部位包括:備承重鋼框架申，單層框架的梁柱，多層框架的樓板為透空的篦子板時(shí)，地面以上l0m范圍的梁、柱，多層框架的樓板為封閉式樓板時(shí)，該層樓板面以上的梁、柱;設(shè)備承重鋼支架或加熱爐支架中，全部梁、柱;鋼裙座外側(cè)末保溫部分直徑大于1.2m的裙座內(nèi)側(cè);鋼管架中，底層主管帶的梁、柱，且不宜低于4.5m，上部設(shè)有空氣冷卻器的管架，其全部梁、柱及斜撐均應(yīng)覆蓋耐火層。此外，還規(guī)定涂耐火層的構(gòu)件，耐火極限不應(yīng)低于 1.5h。當(dāng)耐火層選用防火涂料時(shí)，應(yīng)采用厚型無機(jī)類并能適用于烴類火災(zāi)的防火涂料。

2、防火涂料在化工裝置中的使用要求

2.1 基本要求

對于鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)材料，無論使用在何種場所都應(yīng)具備以下凡點(diǎn):①安全無毒; ②易與鋼構(gòu)件結(jié)合; ③在預(yù)期的耐火極限內(nèi)可有效地保護(hù)鋼結(jié)構(gòu); ④在鋼構(gòu)件受火后發(fā)生允許變形時(shí)，防火保護(hù)材料應(yīng)不至破壞且仍能保持原有的保護(hù)作用; ⑤經(jīng)濟(jì)合理。此外，選擇鋼結(jié)構(gòu)防火措施時(shí)，還應(yīng)考慮鋼結(jié)構(gòu)所處部位，需防護(hù)的構(gòu)件性質(zhì)，采取防護(hù)措施后結(jié)構(gòu)增加的重量。

2.2 石油化工企業(yè)、易燃易爆場所進(jìn)行防火保護(hù)的防火涂料的具體要求

對于石油化工企業(yè)、易燃易爆場所，由于火災(zāi)發(fā)生時(shí)具有升溫速度快，并伴隨著爆炸而產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波。因此，用于石油化工企業(yè)、易燃易爆場所進(jìn)行防火保護(hù)的防火涂料還應(yīng)能夠經(jīng)受住油類火災(zāi)的溫升及爆炸所產(chǎn)生的沖擊波。具體應(yīng)滿足下列要求: ①由于油類火災(zāi)升溫速度極快，從可靠和安全的角度來講，應(yīng)采用厚型防火除料; ②石化設(shè)施多數(shù)設(shè)置在露天，室外環(huán)境比室內(nèi)嚴(yán)酷的多，涂料要在室外長期經(jīng)受日曬雨淋，風(fēng)吹冰凍，故應(yīng)選擇耐水、耐凍融、耐日曬、強(qiáng)度高的防火涂料。根據(jù)國內(nèi)外大量工程經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，應(yīng)選用厚質(zhì)無機(jī)防火涂料中密度高、強(qiáng)度較高的水硬性防火涂料，這類涂料具有優(yōu)良的耐水性和抗凍性，較適合于露天鋼結(jié)構(gòu)中的使用; ③根據(jù)所處的環(huán)境，油罐、石油輸送管道防火涂料還應(yīng)具備相應(yīng)的耐溶劑、耐凍融、耐鹽霧等性能，能經(jīng)受高溫氧化銹蝕及化工大氣的侵蝕、腐蝕; ④在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，部分油罐或管道會發(fā)生爆炸，優(yōu)異的油罐、石油輸送管道防火涂料應(yīng)能夠經(jīng)受住油類火災(zāi)爆炸時(shí)所產(chǎn)生的沖擊波，即要求油罐、石油輸送管道防火涂料應(yīng)具有相當(dāng)高的強(qiáng)度和附著力。否則，必須采取其他相應(yīng)的加固措施。此外，油罐、石油輸送管道防火涂料還應(yīng)滿足設(shè)計(jì)和施工應(yīng)用中提出的一些要求。

3、防火涂料在化工裝置中應(yīng)用的設(shè)計(jì)原則

針對石化設(shè)施的安全特性，使用防火涂料進(jìn)行防火保護(hù)時(shí)，可作如下設(shè)計(jì):

(1)對石油輸送管道和一些不需要用水冷卻且油罐之間的間距很大、不會受到爆炸氣流沖擊的油罐，可以直接將油罐、石油輸送管道專用防火涂料施涂于油罐、石油輸送管道的外表面進(jìn)行防火保護(hù)。

(2)對需要用水冷卻降溫的大型儲罐，宜設(shè)置降溫夾層，在夾層外面施涂油罐、石油輸送管道專用防火涂料。正常情況下，處于表層的防火涂料可以起到一定的隔熱作用，防止罐內(nèi)的溫度在太陽光的作用下大幅度升高，若需對罐內(nèi)的油品降溫，則可通過夾層的水進(jìn)行冷卻。在發(fā)生火災(zāi)的情況下，不僅可由防火涂料提供防火層障，而且還可利用冷卻水對涂層的背火面和罐內(nèi)的油料進(jìn)行冷卻。因此可以大大提高儲罐的耐火性能，既能為消防人員撲救贏得時(shí)間，又能有效地防止油罐在火災(zāi)高溫作用下再次發(fā)生爆炸。

(3)對于間距較小、火災(zāi)中發(fā)生爆炸的可能性較大以及爆炸時(shí)所產(chǎn)生的沖擊波較強(qiáng)的油罐，宜選用強(qiáng)度高且附著力很好的專用防火涂料，宜先設(shè)置降溫夾層，并在夾層外表面施涂油罐、石油輸送管道專用防火涂料，然后在涂層的外表面設(shè)置鋼質(zhì)面板以抵抗爆炸時(shí)所產(chǎn)生的沖擊。當(dāng)臨近的油罐發(fā)生爆炸時(shí)，爆炸所產(chǎn)生的沖擊波首先作用于鋼質(zhì)面板上，并通過鋼質(zhì)面板將沖擊波產(chǎn)生的壓力較均勻地傳遞到涂層內(nèi)部，涂層應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度以保證在該沖擊波的作用下涂層不會受到破壞。在爆炸沖擊力較小的情況下，也可采用在涂層表面加設(shè)鋼絲網(wǎng)等措施來替代鋼板，以降低造價(jià)。

4、化工裝置防火涂料的選用

對防火涂料的選用可根據(jù)化工裝置的環(huán)境條件和火災(zāi)特性，通過綜合評價(jià)從現(xiàn)有的防火涂料中進(jìn)行優(yōu)選。

4.1 選型原則

在考慮綜合評估之前，先要確定化工儲罐、石油管道防火涂料的選型原則:(1)以需定類。對化工裝置防火涂料擬選室外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。(2)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉。在制定出化工裝置基本要求的條件下，應(yīng)選擇具有理化性能、防火性能和耐候性能優(yōu)異的質(zhì)優(yōu)價(jià)廉產(chǎn)品。(3)可信廠家優(yōu)先。在防火涂料的理化性能、防火性能、耐候性能和價(jià)格相近的條件下，選擇工廠規(guī)模較大、管理制度完善、檢測手段齊全的廠家，以確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定、可靠。(4)可信產(chǎn)品優(yōu)先。優(yōu)先選用已在化工裝置長期使用、證明其質(zhì)量可信的產(chǎn)品。(5)經(jīng)毒性試驗(yàn)的防火涂料及經(jīng)過煙霧毒處理試驗(yàn)并合格的產(chǎn)品，應(yīng)為優(yōu)先對象。(6)國內(nèi)優(yōu)先。國內(nèi)廠商為選型的基本范圍，但不排除國外質(zhì)優(yōu)而價(jià)格又可接受的產(chǎn)品。(7)就近原則。根據(jù)以上原則，可初選出數(shù)種鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，在此基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型，定出入選對象。

4.2 技術(shù)指標(biāo)

由于油類火災(zāi)升溫速度極快，石化設(shè)施多數(shù)設(shè)置在露天，室外環(huán)境嚴(yán)酷，長期經(jīng)受日曬雨淋，風(fēng)吹冰凍，高溫氧化銹蝕及化工大氣的侵蝕、腐蝕;油罐、石油輸送管道爆炸時(shí)會產(chǎn)生沖擊波等特點(diǎn)?；ぱb置防火涂料選型的技術(shù)性能指標(biāo)應(yīng)包含以下幾項(xiàng)內(nèi)容:(1)一般技術(shù)指標(biāo)。一般技術(shù)指標(biāo)中包括防火涂料的一般要求、防火涂料施工溫度的要求、防火涂料與復(fù)層涂料配套要求，以及毒性和煙密度的要求等。(2)耐火性能指標(biāo)。不同類型的防火涂料其耐火性能指標(biāo)不同，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料有涂層厚度和耐火極限的要求，特別是按照油類火災(zāi)升溫條件進(jìn)行耐火性能試驗(yàn)極限;(3)理化性能指標(biāo)。理化性能有細(xì)度、黏結(jié)強(qiáng)度、耐水性、抗震性、耐酸堿性、耐油性、耐鹽霧、耐溶劑、耐凍融、耐高溫粘接性能等;(4)耐候性能指標(biāo)。耐候性主要考慮老化、濕熱試驗(yàn)性能;(5)耐爆炸氣流沖擊試驗(yàn)性能。此外，還應(yīng)根據(jù)具體情況和使用要求對其他相關(guān)的性能進(jìn)行檢驗(yàn)，以全面地評價(jià)油(氣)罐、石油輸送管道防火涂料產(chǎn)品的性能。

5、結(jié)束語

采用防火涂料對化工儲罐、石油管道等化工裝置實(shí)施保護(hù)，可提高被保護(hù)基材的防火功能，杜絕惡性火災(zāi)事故的發(fā)生。而準(zhǔn)確分析化工裝置的防火要求，科學(xué)的設(shè)計(jì)防火涂料在化工裝置中的應(yīng)用，合理地選擇防火涂料，對于生產(chǎn)廠家調(diào)整生產(chǎn)戰(zhàn)略、開發(fā)新型產(chǎn)品，石化企業(yè)在安全設(shè)計(jì)中正確合理地選擇適合自身需要的防火涂料品種以及安全評估單位制定相關(guān)法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)均有著十分重要的意義。

[1]付智敏譯.用升華型與膨脹型薄層防火涂料保護(hù)液化石油氣儲罐.消防技術(shù)與產(chǎn)品信息.2000,(10)54～58

[2]戴幼松，盧國建.化工儲罐、石油管道專用防火涂料淺析.勞動安全與健康.200l,(12)12～13

[3]馬立平.層次分析法.北京統(tǒng)計(jì).2000,(7)38～39

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.085

付邦舉，男，1975年出生，大學(xué)本科，碩士學(xué)位，河南省商丘市公安消防支隊(duì)防火處處長，主要從事消防監(jiān)督管理工作。