在役海洋石油平臺(tái)的消防系統(tǒng)評(píng)估及優(yōu)化應(yīng)用

劉佳

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）

海上油氣田的生產(chǎn)是將海底油（氣）藏中的原油或天然氣開采出來，經(jīng)過采集、油氣初步分離與加工、短期儲(chǔ)存、裝船運(yùn)輸或經(jīng)海底管道外輸?shù)倪^程。根據(jù)生產(chǎn)流體的物性，石油和天然氣是易燃易爆危險(xiǎn)品，海上油氣開發(fā)過程中的各種生產(chǎn)作業(yè)交叉進(jìn)行，油氣處理設(shè)施、電氣設(shè)施和生活設(shè)施集中在同一座空間狹小的海洋石油平臺(tái)上，因此，為了保證操作人員的安全，保證生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)海洋石油平臺(tái)的安全提出了極為嚴(yán)格的要求。

本文評(píng)估的對(duì)象是在役海洋石油平臺(tái)，特別是投產(chǎn)已達(dá)20～30年的老舊平臺(tái)，平臺(tái)現(xiàn)有消防泵的性能可能出現(xiàn)嚴(yán)重下降；后經(jīng)過多次改造新增了消防水噴淋系統(tǒng)，平臺(tái)所需的消防水量除了原設(shè)計(jì)消防水量，還需額外考慮該部分消防水量；消防計(jì)算和評(píng)估時(shí)，需遵循的規(guī)范是否與原設(shè)計(jì)遵循的規(guī)范一致；沿用舊版規(guī)范時(shí)，原火區(qū)劃分可能出現(xiàn)模糊概念，不一定能滿足現(xiàn)有劃分火區(qū)的要求；平臺(tái)現(xiàn)有設(shè)施中，是否存在應(yīng)做噴淋而未做噴淋的設(shè)備等風(fēng)險(xiǎn)，均需通過消防評(píng)估進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，并通過優(yōu)化、適應(yīng)性改造等措施將這些風(fēng)險(xiǎn)加以消除。

本文結(jié)合中國南海某平臺(tái)（以下簡稱“平臺(tái)A”）的消防評(píng)估為實(shí)例，從理論和實(shí)際應(yīng)用上對(duì)在役海洋石油平臺(tái)的消防系統(tǒng)評(píng)估及優(yōu)化進(jìn)行討論。

1 海洋石油平臺(tái)消防水系統(tǒng)背景

海洋石油平臺(tái)典型的消防水系統(tǒng)通常由以下設(shè)備組成：消防泵、消防環(huán)形管網(wǎng)、消防栓、雨淋閥和噴頭等。

平臺(tái)A建造于二十世紀(jì)90年代，設(shè)計(jì)方為美國菲利普斯石油公司。生產(chǎn)區(qū)設(shè)置2臺(tái)額定流量為2500gpm@150psig的柴油消防泵，一用一備，通過消防環(huán)網(wǎng)，為平臺(tái)共7個(gè)火區(qū)的雨淋系統(tǒng)提供消防水。消防水系統(tǒng)遵循美國消防協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)NFPA15，平臺(tái)A的消防能力可滿足最大火區(qū)的雨淋系統(tǒng)所需消防水量的要求。

平臺(tái)火災(zāi)探測采用易熔塞回路，與雨淋系統(tǒng)聯(lián)鎖。易熔塞回路充滿有壓氣體，火災(zāi)時(shí)易熔塞回路受熱熔化脫落，回路泄壓，雨淋閥動(dòng)作，噴頭灑水對(duì)火區(qū)內(nèi)設(shè)備進(jìn)行噴淋保護(hù)。

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，平臺(tái)A除了原設(shè)計(jì)中已設(shè)置的噴淋外，在平臺(tái)投產(chǎn)后經(jīng)多次改造新增了一些噴淋管線，在評(píng)估中需考慮該部分的消防水量。有一些設(shè)備已拆除，同時(shí)拆除其噴淋管線后需考慮相應(yīng)消防水量的減少；一些已投入生產(chǎn)的設(shè)備，如氣浮選橇和油水分離器，均未設(shè)置噴淋，需評(píng)估是否需要新增噴淋保護(hù)；根據(jù)上述要求對(duì)平臺(tái)A的消防水系統(tǒng)進(jìn)行完整性消防評(píng)估。

2 消防系統(tǒng)評(píng)估及優(yōu)化

2.1 消防泵性能測試

考慮到在役海洋石油平臺(tái)投產(chǎn)時(shí)間已久，平臺(tái)消防泵的性能可能下降較為嚴(yán)重，因此，經(jīng)與甲方溝通，要求其聘請(qǐng)有資質(zhì)機(jī)構(gòu)對(duì)平臺(tái)A的消防泵性能進(jìn)行測試，并繪制流量測試曲線，作為評(píng)估的基礎(chǔ)。

通過平臺(tái)A消防泵的測試，初步判斷現(xiàn)有消防泵的性能比較穩(wěn)定，未出現(xiàn)性能嚴(yán)重下降的情況，至于現(xiàn)有消防泵能否滿足現(xiàn)有規(guī)范要求，需進(jìn)一步核實(shí)。

2.2 火區(qū)重新梳理

消防系統(tǒng)的校核，首先要確定防火分區(qū)。在防火分區(qū)的基礎(chǔ)上計(jì)算平臺(tái)的消防系統(tǒng)的需求，以此確定消防泵或校核消防泵的能力能否滿足消防要求。

火區(qū)一般可按距離或防火隔斷為邊緣劃分，但是由于海洋石油平臺(tái)通?？臻g狹小，一般不以距離或水幕作為火區(qū)劃分的隔斷（浮式生產(chǎn)儲(chǔ)存裝置例外）。經(jīng)過評(píng)估，平臺(tái)A底層甲板C2和C3火區(qū)之間未設(shè)置防火隔斷，原設(shè)計(jì)將C2和C3劃為兩個(gè)火區(qū)不合理，因?yàn)橐坏┢渲幸粋€(gè)火區(qū)著火可擴(kuò)散到另外一個(gè)火區(qū)，因此C2和C3應(yīng)合并為一個(gè)火區(qū)，新命名為C2&C3火區(qū)，C2和C3火區(qū)內(nèi)的易熔塞回路需進(jìn)行適應(yīng)性改造，一旦其中一個(gè)火區(qū)發(fā)生火情，C2和C3火區(qū)對(duì)應(yīng)的雨淋閥同時(shí)開啟，對(duì)整個(gè)C2&C3火區(qū)進(jìn)行保護(hù)。

2.3 計(jì)算基礎(chǔ)

（1）根據(jù)現(xiàn)原則劃分火區(qū)，計(jì)算時(shí)不考慮一個(gè)火區(qū)的火災(zāi)擴(kuò)散至另外一個(gè)火區(qū)；

（2）噴淋強(qiáng)度是基于NFPA15和API RP 2030的要求；

（3）消防泵的要求基于NFPA20的要求，并根據(jù)業(yè)主提供的性能曲線進(jìn)行校核；

（4）由于噴頭布置的原因，需考慮增加15%的水量，用于水力平衡；

（5）根據(jù)NFPA15，最不利點(diǎn)噴頭的壓力不低于1.4barg(20psi)。

2.4 消防系統(tǒng)現(xiàn)狀計(jì)算及校核

根據(jù)計(jì)算，考慮改造后增加的消防水量后，平臺(tái)A現(xiàn)有雨淋系統(tǒng)最大火區(qū)為C2&C3火區(qū)，所需消防水量為4700gpm，與消防泵的額定流量的比值為1.88，不滿足NFPA20要求低于1.4倍消防泵額定流量的要求，現(xiàn)有消防泵無法滿足平臺(tái)A現(xiàn)有消防需求。

2.5 消防系統(tǒng)優(yōu)化

根據(jù)工藝流程分析，平臺(tái)A上的氣浮選橇和油水分離器接受一級(jí)分離器的含油污水（一級(jí)處理），正常工況時(shí)入口含油量為90～130ppm，且油水分離器采用燃料氣覆蓋，通過評(píng)估氣浮選橇和油水分離器存在一定的火災(zāi)危險(xiǎn)，應(yīng)設(shè)置噴淋進(jìn)行保護(hù)，這將增加系統(tǒng)一定的消防水量。

根據(jù)業(yè)主確認(rèn)，平臺(tái)A采用的電纜是阻燃型的。根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范，阻燃型電纜未設(shè)置噴淋的強(qiáng)制要求，且其火災(zāi)危險(xiǎn)性小，因此針對(duì)平臺(tái)電纜已設(shè)置的噴淋可取消，這將減少系統(tǒng)一定的消防水量。

平臺(tái)A雨淋系統(tǒng)中，水霧噴頭采用流量系統(tǒng)較大的中速噴頭。在滿足規(guī)范NFPA15和API RP 2030要求噴淋強(qiáng)度的前提下，對(duì)噴頭進(jìn)行優(yōu)化，包括調(diào)整噴頭流量系數(shù)和噴頭數(shù)量，可以適當(dāng)減小系統(tǒng)的消防水量。

3 結(jié)論

經(jīng)過上述消防系統(tǒng)評(píng)估及優(yōu)化，平臺(tái)A現(xiàn)有雨淋系統(tǒng)最大火區(qū)為C2&C3火區(qū)，所需消防水量為2503gpm，根據(jù)消防泵的流量測試曲線，該消防水量對(duì)應(yīng)的消防泵揚(yáng)程為440ft，大于實(shí)際需求揚(yáng)程，因此，平臺(tái)A現(xiàn)有消防泵能滿足平臺(tái)雨淋系統(tǒng)中各火區(qū)的消防要求，但需根據(jù)消防評(píng)估及優(yōu)化，進(jìn)行適應(yīng)性改造。

通過消防評(píng)估及優(yōu)化，不但識(shí)別了平臺(tái)長期存在的噴淋系統(tǒng)的安全隱患，而且達(dá)到了不需要更換柴油消防泵就能滿足規(guī)范要求的目的，降本增效顯著。