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PHAST设计油田消防工程论文

类型:消防论文 时间:2016年5月26日

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在海外油田消防工程中,国外业主及业主聘用的工程师并不能看懂也不认可GB50183—2004的规定,通常采用NFPA(NationalFireProtectionAssociation)及API(Ameri-canPetroleumInstitute)的相关标准,但NFPA和API的相关标准中却没有明确相邻油罐的定义和相邻油罐的冷却规定,而是要求设计工程师根据一定的计算分析及与业主协商后进行确定[4]。很明显,海外油田消防工程需要设计人员拿出数据来证明和推断在什么情况下需要考虑相邻油罐的冷却问题,这为海外油田消防工程设计工作带来了新的挑战。PHASTRISK量化风险分析软件是挪威船级社(DETNORSKEVERITAS,DNV)在多年积累的安全管理技术评价等工程经验基础上开发出来的,在如今全球同类软件中应用较广泛,被中国国家安全生产监督管理总局所认可,并且被写进《安全预评价导则》作为推荐的评价方法。该软件是对事故后果计算的软件,可以通过计算得到各种可能的燃烧性、爆炸性和毒性的后果、各种类型风险的排序。该软件已经广泛应用于厂区选址、厂区设计和厂区平面布置,模拟计算事故后果的严重程度,进行定量风险分析及评价等[5],尤其适用于石油天然气、石油化工、海洋工程等行业领域。本文结合海外某油田地面工程消防设计实例,介绍了PHAST软件在该项目中的应用。

1PHAST软件在项目中的应用

中东地区某油田地面工程建有3000m3原油固定顶钢质储罐2座,该工程所在地人员稀少、耕地较少,具备扩大占地降低消防用水量,从而降低消防建设工程投资的条件。利用PHAST软件对该工程的消防设计进行分析计算,其主要目的是通过分析计算验证当其中一个油罐着火时相邻油罐的安全性,及在一定的距离外是否需要消防冷却水喷淋。

1.1基本输入条件立式固定顶钢质原油储罐2座,罐壁之间间距为90m,每座直径为46m,高度为19.8m,罐内压力为103.3kPa(G),操作温度为59.62℃,罐区防火堤高度为1.8m,防火堤内面积为11284m2,最大的池火火焰辐射强度为30kW/m2。罐内原油的的摩尔质量为244.54g/mol,可燃低限为10982mg/L,可燃高限为78987.2mg/L,其具体组分见表1。天气气象资料:环境温度最高为55℃,最低为-2℃;相对湿度最大为80%,最低为25%;主导风向为西北-东南方向;太阳辐射强度为0.5kW/m2。模拟3种风速情况:2m/s、5m/s、40m/s(极端风速)。

1.2分析及计算首先分析该工程着火的方式问题,如果从油罐冒出的原油在防火堤内形成油池并由于某种原因被点燃,就形成了池火。如果油罐仅仅是破了一个洞,原油从这个小洞口漏出并由于某种原因被点燃,就形成了喷射火。池火往往是大面积的火灾,燃烧更长久,危害性还在于它能形成流动性火灾,并伴随大量的烟雾,影响范围要比喷射火大得多。假定前提是只有1座罐破裂原油漏出形成池火的工况发生。火焰对相邻罐造成事故灾害的辐射热强度是15.8kW/m2(5000BTU/(hr…ft2)),并要考虑太阳热辐射强度值,如果火焰的辐射热强度在这个相邻罐罐壁周围没有达到这个数值的话,这个相邻罐就是安全的。利用PHAST软件建立模型,输入数据,池火的相当半径为154m,计算结果见表2。各种风速天气情况下,池火辐射强度影响范围见图1、图2。由图1、图2可以看出,即使在极端风速情况之下,相邻原油储罐也没有受到着火罐池火的热辐射灾害性影响。

1.3分析计算结论通过软件模拟计算分析可知,该工程其中1座立式钢质固定顶原油储罐着火造成的辐射热强度为15.8kW/m2的池火火灾不影响相邻储罐。因此,当进行消防冷却水喷淋设计时,无需考虑着火罐的相邻储罐的冷却喷淋消防水量及强度。

2PHAST软件在项目中的应用效果

(1)节约水量。在没有设计依据的情况下,假如外方监理或者业主要求考虑着火罐的相邻储罐需要进行消防冷却水喷淋,则消防水量约为6000m3,消防喷淋计算强度为960m3/h;而通过软件模拟分析计算,相邻罐无需进行消防冷却水喷淋保护,则消防水量约为4000m3,消防喷淋计算强度为648m3/h,节省水量为2000m3。

(2)节约设施及投资。通过以上比较,经过软件分析之后,消防水罐、消防冷却水泵以及消防水管网的设计工程量都将相应减少,大大降低投资,并能保证设计安全可靠。

(3)业主评价及企业形象提升。该工程设计过程中,外方监理及业主认可了设计方的软件模拟分析结果,文件图纸等得到及时批复,大大提升了设计承包单位的企业形象。

(4)为类似工程设计提供了案例依据。该应用实例也为今后类似项目提供了案例依据。

3结语

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