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1現階段石化裝置防火設計方案思路

現階段新建石油化工工程的防火設計應嚴格遵守GB50160—2008《石油化工企業設計防火規范》(以下簡稱防火規范)，防火設計思路嚴格執行了防火規范的總體思路:“預防—隔離—控制—撲救—避難”，這一思路貫穿了防火規范的前后。預防是指解決可燃物的跑、冒、滴、漏，隔離是要防止泄漏的可燃物與明火接觸(一般采取設置水幕、蒸汽幕、建筑物內通風等措施)，制是指防止火災蔓延(一般采取設防火間距、耐火涂層、噴淋冷卻等措施)，撲救是指對火災進行撲救的消防能力，避難指現場人員能迅速離開火災現場。由此可以看出防火設計是一項系統工程。在工程設計中，不僅要重視防火間距、總體布局，還要重視消防設施的配備。

2基于風險評估的防火設計方案的可行性

防火規范所規定的內容都是最基本的，具有普遍性，是成熟的經驗總結。對于某項目的工程設計，符合了防火規范的要求，并不一定表明該項工程設計的防火設計是完善的。因為工程項目設計中涉及到許多特性問題及防火規范未包括的新技術問題，這就在客觀上說明制定針對性的防火設計方案的必要性。防火規范對其應用范圍作了說明，規定“新建石油化工工程的防火設計應嚴格遵守本規范。……就地擴建或改建的石油化工工程的防火設計應首先按本規范執行，當執行本規范某些條款確有困難時，在采取有效的防火措施后，可適當放寬要求，但應進行風險分析和評估，并得到有關主管部門的認可。”即對于就地改擴建工程由于已有部分不符合現有規范的要求，建設單位可以在主管部門認可的前提下對項目進行風險評估，根據風險程度再確定采取的防火設計內容。這一說明可以理解為對基于風險評估的防火設計在法規層面的認可。國家標準《石油庫設計規范》編制組為了解著火油罐火焰輻射熱對鄰近罐的影響，運用挪威船級社的安全計算軟件，對浮頂罐20m防火間距作出安全評價。雖然僅僅是對油罐火災后果進行的計算分析，但也是對風險評估技術在工程設計中一種有益的應用。風險評估的核心是判斷風險是否可以接受，風險標準是用來對風險的重要性加以判斷的準則，是基于風險的防火設計的基礎。國家安全生產監督管理總局已提出了可接受風險準則，中國石油天然氣集團公司、中國石油化工集團公司也分別制定了其內部的可接受風險準則。近年來隨著定量風險分析技術的發展及推廣，國內多數液化天然氣工程均已進行過定量風險分析。這些工作都對項目的安全設計提供了重要依據。

3基于風險評估的防火設計方案的應用舉例

基于風險評估的防火設計的應用主要在以下三個方面。

3．1對高風險設備、設施的關注高風險設備、設施是通過風險評估確定出來的風險排序較高的設備，如熱油泵、高大框架等。這一部分的設備設施應該在防火設計時重點關注。現有的防火規范在確定防火間距時，考慮的主要原則和依據有:重點保護對象(人員集中場所)、可燃物質類別、火災影響距離和可燃氣體擴散范圍、點火源/釋放源的分類等因素，均簡單地從火災后果的角度提出應對措施，而不是設備風險。風險評估的方法有很多種，主要分為定性、定量兩類。其中較為簡便、有效的分析方法主要有事件樹分析、風險矩陣、保護層分析等。當然也可以通過建立簡單的風險分析數學模型判斷高風險設備，如文獻就利用模糊綜合評判法來確定關鍵設備。中國石化工程建設有限公司目前承擔一個以火災事故概率統計分析及輻射熱火災模擬計算為基礎的關于火災探測技術及滅火系統的研究課題，就是一種針對高風險設備、設施實施的防火設計方案研究。

3．2對高風險事故的關注防火規范的設置僅考慮局部設備著火的影響，不考慮重大火災爆炸事故的影響，僅著眼于有限的生產實踐中出現的高頻率、小規模、低損失的火災事故，而不考慮“低頻率、大規模、高損失的特殊事故”。從事故的發生發展角度看，是存在一系列可以傳播危險的事故序列，從失事點到事故后果之間有著復雜的中間原因、后果。同樣，導致這一事故序列風險較高的原因也很復雜。顯然對一些“中等頻率、大規模、高損失的事故”也應該采取防范措施并密切關注。對高風險設施進行風險評估時采取的分析方法同樣也適用于事故序列分析，另外也可采取一些系統性的分析方法，如危險與可操作性研究、領結圖分析等。

3．3對已有消防設施的評估對已有消防設施的評估主要集中在對消防設施的可靠性和有效性兩方面的分析。以設施可靠性為中心的評價，主要考慮各子系統的可靠性。應用事件樹、事故樹等常用的風險分析方法對各系統的可靠性進行分析，找出對系統可靠性影響較大的因素，采取針對性的防范措施來提高消防系統的可靠性。針對消防設施有效性的評價一般采用計算機輔助軟件進行分析。(1)事故后果模擬分析事故后果模擬分析軟件主要針對設置的災害后果條件計算其影響范圍，常用的軟件有DNV-PHAST，Shell-FRED等。文獻［8］介紹了利用PHAST軟件模擬火災后果分析平面布置。本研究以Shell-FRED為例介紹其在消防設施有效性評價方面的應用。ShellFRED是殼牌公司開發的一套用于對危險品泄漏后果建模的軟件系統。通過對火災(池火災、罐頂火、壕溝火、噴射火)事故后果的模擬，可以計算出距離事故點某一場所受到事故的影響結果。影響結果包括對人員的影響和對設備的影響。對人員影響的計算結果包括:①正常著裝并佩戴安全帽的人員在指定位置能夠暴露的最長時間(s);②指定位置人員接收的熱量;③熱量對指定位置人員造成的生理影響。這3個數據可以評判消火栓、消防炮等消防設施設置位置的合理性，也可以用來判斷指定位置的消防隊員能否完成規定的滅火作業步驟，可以優化滅火作業步驟。對設備的影響計算結果除了常規的熱輻射計算外，還會得到鋼制設備長時間暴露在火災環境后可能達到的表面溫度，表面溫度本身就可能成為二次火災事故的點火源，也可能燙傷人員及滅火設施(如消防水管)。(2)事故過程數值仿真軟件分析數值仿真軟件分析是運用先進的計算流體動力學技術，根據使用者定義的條件通過對區域內的流場分析計算獲得接近真實場景的計算結果。該類軟件已廣泛應用于航空/航天、汽車制造、機械制造、石油化工等各行業。能夠較好地應用于火災環境數值仿真的軟件主要有:ANSYS(通用大型的有限元分析軟件，能對應力場、溫度場、流體場、進行有限元分析)、FLACS(燃燒速度仿真模擬)、KFX(KameleonFireEx，ComputIT公司所開發)等。與其他軟件比起來KFX可以幫助設計人員完成消防系統的設計(噴頭的布局、類型及方案的選擇)、消防系統的驗證，效果的模擬。用KFX可以模擬噴水對火災發展的作用以及火焰和液滴之間的相互作用，可以模擬所有類型的消防系統，例如噴淋系統、自動噴水系統、水幕、水霧系統等。模擬復雜空間、封閉空間內的火災，考慮外部風場和自然通風或人工通風系統對火災的影響。模擬設備及承重結構在含有和不含有消防水系統時的熱載荷情況，包括動力學響應、變形和結構的整體塌陷。

4小結

基于風險評估的防火設計開展的前提是必須符合現行的法律法規、標準規范，在此前提下通過風險評估技術，利用最低合理可行原則為較高風險提出措施，使得系統安全性和經濟性相互統一。消防系統可靠性分析及火災事故過程數值模擬是最能有效提高防火設計效果的手段，但存在基礎數據缺失、計算過程復雜等方面的缺陷，還需要大量的數據統計與經驗積累。

作者：張斌單位：中國石化工程建設有限公司