新型氣體滅火技術在海上平臺的應用可行性分析

胡 慧

（中海油安全技術服務有限公司上海分公司，上海 200335）

0 引言

海上油氣生產平臺存在井噴、泄露、火災、爆炸等風險，海上油氣生產平臺消防系統(tǒng)的重要性不言而喻。隨著海洋石油勘探開發(fā)的不斷發(fā)展深入，人們對安全環(huán)保的意識越來越強烈，對平臺的消防滅火系統(tǒng)提出更高的要求。目前海上油氣生產平臺使用的滅火劑主要為二氧化碳（CO2）和七氟丙烷（HFC-227ea/FM-200），還有少量的煙烙盡（IG-541）。

氣體滅火技術在不斷發(fā)展，按照滅火技術和效能大致可以劃分為4大類，第一類是鹵代烷（Halone）滅火技術，代表滅火劑產品如哈龍1301和哈龍1211等；第二類是氫氟烴（HFCs）滅火技術，代表滅火劑產品如七氟丙烷（HFC-227ea/FM-200）、六氟丙烷（HFC-236fa）、三氟甲烷等；第三類是惰性氣體（IG）滅火技術，代表滅火劑產品如二氧化碳（CO2）、煙烙盡IG-541（混合惰性氣體）、全氮IG100等；第四類即全新的HFE滅火技術，代表滅火劑產品為氟化酮/六碳全氟酮（FK-5-1-12/Novec1230）。

海上油氣生產平臺應用的氣體滅火系統(tǒng)也經歷了一個不斷發(fā)展的演變過程。在2010年完全停止使用哈龍滅火劑后，二氧化碳滅火劑作為替代物在海上平臺大量應用，同時為彌補二氧化碳滅火系統(tǒng)的不足，一些海上平臺使用七氟丙烷、煙烙盡等氣體滅火系統(tǒng)進行防護[1]。七氟丙烷和煙烙盡可以彌補一些不足，但是也不能完全替代二氧化碳。

滅火產品Novec1230作為一種新型的滅火劑，已經得到了美國環(huán)保署（EPA）的認可并列入了美國環(huán)保署重要新替代物政策（SNAP）。Novec1230是一種清澈、無色微味的清潔劑，是哈龍氣體的有效替代物，在電子設備工作的區(qū)域以及不可替代的高價值資產區(qū)域防護上有獨特優(yōu)勢[2]。

1 環(huán)保特性分析

就滅火劑而言，大量非環(huán)保型滅火劑的應用對水體、大氣造成了嚴重的污染，像傳統(tǒng)的哈龍滅火劑等已經由于環(huán)保問題而停止生產和使用，而目前仍在使用的一些滅火劑產品也存在潛在的環(huán)境破壞作用。二氧化碳和七氟丙烷在大氣中存活壽命較長，同時對全球溫室效應有較大影響。

從臭氧層的損耗潛能值（ODP值）、溫室效應潛能值（GWP值）、合成物在大氣中存留壽命（ALT值）、美國環(huán)保署“重要的新替代品政策計劃”（SNAP）以及國際HFC氣體遞減協(xié)議/歐洲F-氣體管控法規(guī)（國際氣體限用新規(guī)）等5個方面，將Novec1230與目前平臺使用的幾種氣體滅火劑進行比較，見表1。

表1 幾種氣體滅火劑環(huán)保特性的對比Tab.1 Comparison of environmental profile of gas fire extinguishing agents

從表1可以看出，Novec1230和煙烙盡的環(huán)保性能相當，具有優(yōu)異的環(huán)保特性，溫室效應值極低，對環(huán)境的不良影響小。

2 安全性分析

從氣體滅火系統(tǒng)自身的安全性、滅火劑的毒性以及滅火劑釋放對設備的安全性等方面進行總結分析，不同的氣體滅火系統(tǒng)存在一些不同的安全問題。主要的問題如下[3-4]：

（1）低壓二氧化碳滅火系統(tǒng)，存在其管網在滅火劑釋放時發(fā)生物理爆炸的可能性。

（2）高壓氣體滅火系統(tǒng)密封面的慢性泄露引起的安全問題。

（3）二氧化碳滅火系統(tǒng)和煙烙盡滅火系統(tǒng)對防護區(qū)內人員的毒性。

（4）滅火劑釋放對設備的冷擊、結露等情況。

為了確保氣體滅火系統(tǒng)的安全，首先應考慮滅火系統(tǒng)的優(yōu)化選型和優(yōu)化設計[3]。將Novec1230與目前平臺使用的幾種氣體滅火劑從無副作用的最高濃度（NOAEL）、安全余量（安全值）及存儲壓力等方面來比較安全性能和滅火效能，見表2。

表2 幾種氣體滅火劑安全性能的對比Tab.2 Comparison of safety of gas fire extinguishing agents

從表2可以看出，從滅火劑的自身安全性分析，Novec1230的安全余量最高，安全性能最好。從存儲壓力來看，Novec1230存儲壓力明顯低于其他幾種滅火劑。而且，在相同條件下，Novec1230具有比七氟丙烷更高的沸點和更低的飽和蒸氣壓[5]。

因此，使用Novec1230滅火劑能夠避免上述氣體滅火系統(tǒng)存在的安全問題，而且Novec1230滅火劑不導電，易揮發(fā)，滅火后不留痕跡殘渣。

3 滅火效能分析

從滅火濃度和滅火速度兩方面對氣體滅火劑的滅火效能進行比較，其中滅火濃度為滅火時使用濃度，滅火速度以滅火劑滅火時的噴射時間長短來比較。滅火使用濃度越低，滅火噴射時間越短，則滅火效能越高。具體的各滅火劑的參數(shù)，見表3。

從表3中可以看出，Novec1230使用濃度最低，而且噴射時間和七氟丙烷一樣較短，綜合比較，滅火性能優(yōu)良。

表3 幾種氣體滅火劑使用情況對比Tab.3 Comparison of the application of gas fire extinguishing agents

同時，根據已有的數(shù)據顯示，在相同體積的保護空間里，所需二氧化碳滅火劑與保護空間的體積比為34%，煙烙盡滅火劑為38%，七氟丙烷滅火劑為7%～10%[1]，而Novec1230以放氣量計算只需5%左右，可見Novec1230的滅火效果遠遠超過其他滅火劑。

4 應用分析

海上油氣生產平臺與一般民用建筑不同，平臺受空間的局限制特別明顯，平臺上油氣處理設施、電氣設施和人員住房集中，平臺的布局緊湊，設備的自動化程度高，一般都設置中央控制系統(tǒng)對海上油氣集輸和公用設施進行集中監(jiān)控。海上的生產、生活設施的電氣系統(tǒng)也不同于陸上，油氣田的生產運行大多采用自發(fā)電集中供電的方式，通常設置備用電站和應急電站。因此為了保證人員的安全和生產設備的正常運行，對平臺的消防安全提出了更為嚴格的要求，這就意味著對滅火劑的各方面的性能要求更嚴格，Novec1230滅火劑在環(huán)保、安全和滅火性能均有獨特優(yōu)勢。

Novec1230滅火劑目前可應用于手提式滅火器及全區(qū)域放射系統(tǒng)。Novec1230滅火劑用氮氣加壓以液態(tài)儲存于高壓鋼瓶中，藥劑噴出后即變?yōu)闅怏w，對于無法放置高壓鋼瓶的防護區(qū)域，也可以由管路分配的方式將藥劑進行輸送，充裝率高，對鋼瓶、管網的壓力要求都較低，因此設計彈性較大[2]。Novec1230的滅火系統(tǒng)也可以運用于現(xiàn)有的中央存儲和模塊化設計方案中，與現(xiàn)有平臺的火警和滅火系統(tǒng)相結合，因此能夠理想地保護平臺結構。在用于模塊化設計時，貯藏容器占據的空間也比其他滅火系統(tǒng)小。

由于Novec1230滅火劑的較高熱穩(wěn)定性，且對溫度壓力敏感度低，因此在工程設計時，彈性空間大，可伸縮性強，安裝工藝也會相對簡單。Novec1230滅火劑的滅火原理和特性，可以帶走熱量冷卻火焰，在一定程度上友好溫和地降低電子設備部件的高溫。因此，Novec1230滅火系統(tǒng)可成為海上平臺上精密儀器和電子設備的最佳保護方案。

Novec1230滅火劑因為對溫度壓力敏感度低，因此在低溫條件下也能很好地發(fā)揮滅火作用，能在冬天寒冷地區(qū)表現(xiàn)出較強的環(huán)境適應性，具有較大優(yōu)勢。

根據Novec1230滅火劑的特性，可以考慮在北方地區(qū)的海上油氣生產平臺的各電氣房間優(yōu)先應用。

從應用成本上來講，目前Novec1230滅火劑本身要比七氟丙烷滅火劑的價格要高，但Novec1230滅火劑對滅火系統(tǒng)的要求相對較低，因此在系統(tǒng)的建設費用上，其要低于第二類和第三類氣體滅火劑，特別是在大空間局部滅火應用時，這方面的成本會更低。而且隨著今后Novec1230滅火劑的用量不斷增加，其生產成本及價格會得到大幅度降低，其總體應用成本會優(yōu)于七氟丙烷系統(tǒng)。

5 結論

Novec1230滅火劑對環(huán)境友好、對人體無毒、對設備不會構成危害，耐寒冷，有很強的環(huán)境適應性，占用空間小、存儲壓力小、滅火效果好，特別適用于海上平臺這種空間小、人員設備密集的場所。建議海上平臺從安全環(huán)保以及可靠性的角度進行考量，小范圍試用Novec1230自動滅火設備。在設計應用時，Novec1230自動滅火設備可由氣體管路和自動監(jiān)測控制系統(tǒng)兩部分組成，同其他的哈龍?zhí)娲镒詣訙缁鹪O備一樣，因此可以考慮使用原有的哈龍管線直接進行填充更換。