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石油化工装置火灾报警系统设计探讨
发布人:工程部 发布日期:2013-3-21
    石油化工装置,主要以石油加工或生产化工产品为主,属于高温高压、易燃易爆装置,在生产、加工、输送、储运过程中,发生火灾的可能性和危险性都很大,因此对装置的安全性要求也非常高。为确保装置的安全生产,工程设计和建设过程中不仅需要严格按照国家相关的技术标准和规范设计施工,专业的消防设备也是不可缺少的,而火灾报警系统作为重要的独立运行的系统在石油化工装置安全生产中起到了重要的作用。现笔者结合工作中火灾报
警系统的设计,探讨石油化工装置各单元的火灾探测器的设置和选型,以及火灾报警控制系统及线路的设计。
    石油化工装置必须设置火灾自动报警系统,并具备向所属消防站报火警的功能。火灾自动报警系统的探测器分自动和手动两种类型,自动型火灾探测器包括感烟探测器、感温探测器、火焰探测器和可燃气体探测器。手动型火灾探测器指手动报警按钮。以下按石油化工装置的功能和环境特征,对火灾报警系统的设置进行分类讨论。
    1、装置区内火灾报警系统的设置
    石油化工装置区大部分以框架为主,根据各生产单元的物料特点,可采用自动报警和手动报警相配合的火灾报警系统。对于设备泄漏点处,工作温度超过输送物料闪点温度的地方,一旦发生泄漏便会立即发生火灾。这种情况,可根据火灾发展的情况,现场热、烟、火焰辐射情况,选择不同的探测器。如果火灾发展迅速,且产生大量的热、烟和火焰辐射的场所,可选择感温探测器、感烟探测器、火焰探测器或者组合配置。若火灾发生时,只有少量的热、烟,但是,有强烈的火焰辐射的场所,应选择火焰探测器。对于使用、生产或聚集可燃气体或可燃液体蒸汽的场所,应选择可燃气体探测器。
    在装置区内,火焰探测器使用较多,本文以火焰探测器为例,探讨下火焰探测器的设置。当物质燃烧时,在产生烟雾和放出热量的同时,也产生可见或不可见的光辐射。而火焰探测器又称感光式火焰探测器,它是用于响应火灾的光特性,即响应于火焰燃烧的光照强度 和火焰的闪烁频率的一种火灾探测器。根据火焰的光特性,目前使用的火焰探测器可分为三种:一种是对火焰中波长较短的紫外光辐射敏感的紫外探测器;另一种是对火焰中波长较长的红外光辐射敏感的红外探测器;第三种是同时探测火焰中波长较短的紫外线和波长较长的红外线的紫外/红外混合探测器。火焰探测器具有一定的探测范围和角度,所以它的设置有两点需注意,一是尽量减少火焰探测器的探测盲区,为将探测盲区减少到最小,设计上常采用冗余设计,同时还需考虑由于日光、氩弧焊等外界因素所造成的自动探测器误报的情况,因此在火灾报警控制器软件组态的时候需根据每个保护区域内各火焰探测器不同的报警工况,来确定现场是否真的出现火警情况。另一点是火焰探测器的安装位置,石油化工装置的基本上都是设备管道密集区域,除了要考虑空间狭小、设备众多所造成的探测盲区的问题,还要了解被保护区域设备的具体标高和位置,以便找到适当的安装位置。因此在火焰探测器的设置需要和相关专业充分沟通,避免产生过多的探测盲区,找到一个探测范围和探测效果最佳的方案。
    另外,生产装置区域属于工作人员经常巡检和工作的地方,除配置一定的自动火灾探测器外,还必须配置一定的手动报警设备和火灾声光警报装置。手动报警设备的设置要根据工作人员的巡检路径进行设计,在装置内部巡检通道、装置出入口及四周应设置手动报警按钮,从装置的任何位置到最邻近的一个手动报警按钮的距离,不应大于25米。手动火灾报警按钮因设置在明显的和便于操作的位置,安装高度为底边距所在地面1.3~1.5,并且应有明显的红色标志。声光警报装置要安装在人员经常出现的地方,并且要综合考虑装置内的噪音影响,在环境噪声大于60dB的场所,警报器的声压级应高于背景噪声15dB,以便真正起到警报的作用。
    2罐区的火灾报警系统的设置
    石油化工企业的罐区一般范围比较大,人员比较稀疏,火灾报警系统设备主要以手动报警按钮和可燃气体报警探测器相结合。手动报警按钮沿罐组四周道路安装,间距不应大于 100米。在产生可燃气体的液体储罐的防火堤内,以及设备和管道的法兰和阀门组还应该设置可燃气体探测器。对于单罐容积大于或等于30000m3的浮顶罐,其密封圈处还应设置火灾自动报警系统。一般采用无电型的线性光纤光栅型感温火灾探测器,或者其他类型的线型感温火灾探测器,既可以监视密封圈处的温度值又可设定超温火灾报警,该类型的线型感温火灾探测器目前在石油化工企已取得了较好的应用业绩。当采用光纤光栅型感温火灾探测器时,光栅探测器的间距不应大于3,储罐的光纤感温探测器应根据消防灭火系统的要求进行报警分区,每台储罐至少应设置一个报警分区。罐区内除设置火灾报警设施外,还应该配置一定数量的火灾警报装置,如火灾应急广播、电笛、电铃、声光警报装置,可根据现场具体情况选择不同类型的火灾警报器。
    3、控制室及变配电室的火灾报警系统的设置
    控制室、变配电室属于人员密集性场所,且内部电缆较多,属于火灾隐患较大的区域,因此应设置火灾自动报警系统。控制室、配电室内应安装点型自动火灾探测器,如感温探测器、感烟探测器。每个房间至少应设置一只火灾探测器,感烟、感温探测器的保护面积和保护半径应按下表确定。
    点型感烟探测器、点型感温探测器的保护面积和保护半径

火灾探测器的种类

地面面积

S( m2)

房间高度

hm

一只探测器的保护面积 和保护半径 R

屋顶坡度( θ)

θ≤15ɑ

15ɑ<θ≤30ɑ

θ>30ɑ

A( m2

Rm

A( m2

Rm

A( m2

Rm

感烟探测器

S≤80

h≤12

80

6.7

80

7.2

80

8.0

S>80

6<h≤12

80

6.7

100

8.0

120

9.9

h≤6

60

5.8

80

7.2

100

9.0

感温探测器

S≤30

h≤8

30

4.4

30

4.9

30

5.5

S>30

h≤8

20

3.6

30

4.9

40

6.3

 
    对于大空间的办公室,所需设置的探测器数量,不应小于下面的计算值:

    N=S/K*A

    N:探测器数量,只,N应取整数;S该探测器区域面积,m2;A:探测器的保护面积,m2 ;K:修正系数,特级保护对象宜取0.7~ 0.8,一级保护对象宜取0.8~ 0.9,二级保护对象宜取0.9~1.0

    对于变配电室的电缆桥架、净高超过0.6米且可燃物较多的技术夹层、闷顶应安装线型火灾探测器。线型火灾探测的安装分接触式和直线悬挂式两种布线方式在电缆桥架或支架上设置时宜采用接触式布线并在电缆桥架内处于正弦波式。
    4火灾报警系统与传输线路设计
    4.1 火灾报警系统的分类及设计
    火灾自动报警系统分为两种形式:区域报警系统、集中报警系统。设计时可根据不同的保护对象,选择不同的火灾自动报警系统形式。针对装置较多,范围较广的厂区,可设置集中报警系统。集中报警系统至少应设置1台集中火灾报警控制器,系统中应由2台以上的下属区域火灾报警控制器组成,且宜与下属区域控制器采用同类型的设备,并能实现设备联网。各控制器之间还应采用信号转换和地址编码方式,实现双向传输。
    集中报警系统应与现场消防设备进行联动控制,对于控制室等建筑,火灾报警系统需与空调系统、防火卷帘门等防火系统进行联锁。装置区内,火灾报警系统还应与现场的干粉灭火、泡沫灭火和气体灭火系统进行联动。
    火灾自动报警控制器必须设置在昼夜有人值班的房间或场所,宜安装在装置控制室内。火灾自动报警系统应设有主电源和直流备用电源,主电源宜由UPS电源供电。
    4.2 火灾自动系统设备选型
    由于石油化工装置大部分属于爆炸危险区域,首先要判断现场环境是属于爆炸性气体环境还是爆炸性粉尘环境,然后再选择气体隔爆型或粉尘隔爆型的火灾自动报警终端设备。另外,针对腐蚀性较强的环境,设备还应选用抗腐蚀性的设备。
    4.3 火灾报警系统线路设计
    装置区、罐区、厂房、仓库等易燃易爆有腐蚀环境场所的火灾自动报警系统的电缆应选用截面不小于1.5mm2的阻燃双绞屏蔽型电缆。对于控制室、配电室等普通环境建筑物内的火灾自动报警系统的电缆应选用截面不小于1.0mm2的铜芯双绞线,此时电缆的敷设应采用穿钢管、难燃性刚性塑料管或封闭式线槽敷设。
    火灾自动报警系 统的电缆应敷设在仪表槽盒内,且传输线路的应采用单独的传输线路。
    5、结束语
    火灾自动报警系统是石油化工装置电信设计的重要组成部分,对保护财产及人身安全具有重要意义。在整个设计过程中要与各专业充分配合,详尽地了解各区域的环境特征,分析各种火灾危险发生的可能性。同时还要兼顾现场人员的感受,考虑日常维护的方便性以及发生危险时的最佳逃生路线,都是火灾报警系统设计中需要考虑的问题,只有充分了解这些情况,才能将火灾报警设备设置在最为有效的地方,也才能起到对石化装置最为理想的保护效果。
文章来源:网络                     作者:张小琴,安庆实华工程设计有限公司
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