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核電行業(yè)的防火設計

作者工程老混子-大林

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核電行業(yè)和化工行業(yè)作為兩個(gè)重要的危險設施領(lǐng)域，對于防火設計規范的要求都非常嚴格。單從兩者標準規范頁(yè)數來(lái)看，GB/T-22158-2008共44頁(yè)，GB50160-2018共52頁(yè)，能看出盡管都是防火設計，但存在的差異還是比較大。本文將對《核電廠(chǎng)防火設計規范》與《石油化工企業(yè)設計防火標準》進(jìn)行簡(jiǎn)要對比分析，將重點(diǎn)關(guān)注兩個(gè)行業(yè)在防火設計規范方面的相似性和差異性，并探討相互借鑒的可能性，供大家思考！

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核電廠(chǎng)和石油化工都是社會(huì )發(fā)展的必需品，但是它們又都是危險的，其危害性不容小視。核電廠(chǎng)由于火災可能引發(fā)的二次危害主要有核事故等；石化化工裝置由于火災可能引發(fā)的二次危害主要有爆炸、建構筑物的坍塌、有毒介質(zhì)泄露等。為確保工作人員的人身安全、保證安全功能的實(shí)現、限制那些由火災引起的使設備長(cháng)期不可用的損害事故發(fā)生等情況，特在各自領(lǐng)域里都編著(zhù)了防火設計規范。

一





《核電廠(chǎng)防火設計規范》GB/T-22158-2008 主要內容摘取解讀
針對核島廠(chǎng)房的消防設計，常規島以及核電廠(chǎng)配套的消防設計除了執行此規范外還可以參考國內其他的設計規范。核電廠(chǎng)的防火設計應貫徹縱深防御的原則。
由于核電廠(chǎng)的重要設施都是在安全殼建筑內的布置，因此核電廠(chǎng)采用了類(lèi)似《建筑防火規范》中的“防火區”術(shù)語(yǔ)，核電廠(chǎng)內的防火區可以細分為三類(lèi)：
  • 安全防火區：為保護安全系列防止共模失效，確保實(shí)現安全功能而建立的防火區；
  • 限制機組不可用性防火區：當一個(gè)空間的火災荷載密度大于400MJ/m2，為限制火災蔓延可能導致機組長(cháng)期無(wú)法使用以及為方便消防隊滅火而建立的防火區，它可以包括在安全防火區內或者獨立于所有的安全防火區；
  • 防火及放射性包容區：在正常運行工況下，防火區內火災可能會(huì )引起放射性物質(zhì)釋放，在該區域內，除確?；馂牟幌蛲饴油?，還應控制放射性物質(zhì)的釋放。
在核電廠(chǎng)的設計過(guò)程中主要采用以下兩種方式來(lái)預防火災發(fā)生：
  • 通過(guò)選用不燃燒的設備和材料來(lái)防止火災蔓延和傳遞；
  • 通過(guò)空間分割來(lái)實(shí)現火災的屏障法；即通過(guò)將受保護的設備分頭布置在兩個(gè)獨立的防火小區內以實(shí)現火災的阻斷。
另外在此規范中特意強調了核島內的電纜敷設需要遵從“冗余的電氣電纜通道應布置在不同的防火區內，以避免火災的共模失效”的原則。且在需要時(shí)應將電纜采用耐火材料進(jìn)行包裹保護。

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二





《石油化工企業(yè)設計防火標準》GB50160-2018 主要內容摘取解讀

石油化工裝置中的介質(zhì)大多數是易燃易爆的火災危險物品，因此石化企業(yè)的防火工程在設計時(shí)是重大課題。因此其針對的是石油化工企業(yè)新建、擴建或改建工程的防火設計。在此基礎上近些年又發(fā)布了《精細化工防火設計規范》GB51283和《煤化工防火設計規范》GB51428作為細分領(lǐng)域的補充。

由于石油化工裝置大多數室外建設，因此《石油化工企業(yè)設計防火標準》中使用的是“防火間距”術(shù)語(yǔ)，而不是“防火分區”。

其中區域規劃、工廠(chǎng)總平面布置以及工藝裝置或設施內平面布置的防火間距起止點(diǎn)為：

  • 設備──設備外緣；
  • 建筑物（敞開(kāi)或半敞開(kāi)式廠(chǎng)房除外）──最外側軸線(xiàn)；
  • 敞開(kāi)式廠(chǎng)房──設備外緣；
  • 半敞開(kāi)式廠(chǎng)房──根據物料特性和廠(chǎng)房結構型式確定；
  • 鐵路──中心線(xiàn)；
  • 道路──路邊；
  • 碼頭──輸油臂中心及泊位；
  • 鐵路裝卸鶴管──鐵路中心線(xiàn)；
  • 汽車(chē)裝卸鶴位──鶴管立管中心線(xiàn)；
  • 儲罐或罐組──罐外壁；
  • 高架火炬──火炬筒中心；
  • 架空通信、電力線(xiàn)──線(xiàn)路中心線(xiàn)；

  • 工藝裝置──最外側的設備外緣或建筑物的最外側軸線(xiàn)。

采用防火間距的主要意圖是通過(guò)使用一定的“空間隔離”以實(shí)現對“火焰蔓延的隔離和阻斷”。將裝置中的主項進(jìn)行重要性分類(lèi)，根據不同的重要性確定不同大小的防火間距。以確保其安全性。


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針對防火設計規范核電行業(yè)和化工行業(yè)的相同性：
1、無(wú)論是化工領(lǐng)域還是核電領(lǐng)域，其防火設計規范設置的最終目的是防止火災的發(fā)生和在發(fā)生后可以快速發(fā)現且控制終止火災的擴大。
2、從內容上來(lái)劃分都大體可分為三大塊，即：“防火設計”，即通過(guò)防火分區，防火間距以及使用阻燃材料等來(lái)阻止火災傳遞和蔓延；“知火設計”，即通過(guò)使用火災自動(dòng)報警系統等自動(dòng)化手段盡早的讓生產(chǎn)人員知曉發(fā)生了火災；“滅火設計”，通過(guò)使用消防手段噴水噴二氧化碳等手段實(shí)現滅火。

針對防火設計規范核電行業(yè)和化工行業(yè)的差異性：

1、在核電設計中從始至終都貫穿著(zhù)對質(zhì)量保證的要求。在《核電廠(chǎng)防火設計規范》的第六章“質(zhì)量保證”是對核電防火設計的特殊要求定義。火災危害性分析需要遵循HAD 102/11導則，在設計完成后對核島廠(chǎng)房的防火設計撰寫(xiě)危害性分析報告，以驗證設計所采取的防火措施是否滿(mǎn)足了核電廠(chǎng)總體的防火安全目標。
《核電廠(chǎng)防火設計規范》中的4.4節為火災自動(dòng)報警設計的章節，對如何設計核電廠(chǎng)的火災自動(dòng)報警系統做了交代，而《石油化工企業(yè)設計防火標準》中只定義了什么地方需要設置火災自動(dòng)報警系統，而如何設計需要參見(jiàn)《火災自動(dòng)報警設計規范》GB50116。即核電的火災自動(dòng)報警設計有特殊的要求，如抗震，質(zhì)量保證等，其設計通常不遵守GB50116。火災危害分析和質(zhì)量保證要求是核電防火設計中獨有的要求。
而由于石化裝置多為露天的，且很多大型設備高聳入云，因此由雷電引發(fā)火災成為一種可能，所以良好防雷接地對裝置的防火有著(zhù)重大意義。在《石油化工企業(yè)設計防火標準》的第九章專(zhuān)門(mén)做了電氣的設計要求。

2、在核電的防火設計規范中類(lèi)似于建筑防火規范，將生產(chǎn)廠(chǎng)房進(jìn)行防火分區劃分，在獨立的防火分區之間使用防火墻或防火門(mén)以及防火貫穿件進(jìn)行防火隔離；對需要進(jìn)行防火保護的電纜使用防火材料包覆等措施以防止發(fā)生火災時(shí)造成電纜損壞以導致閥門(mén)無(wú)法關(guān)閉等。

而在石化的防火設計規范中使用“防火間距”對不同火災類(lèi)別的裝置進(jìn)行有效隔離防止火災蔓延；在石化領(lǐng)域對需要進(jìn)行防火保護的電纜選用耐火電纜從而保證在發(fā)生火災時(shí)也能讓閥門(mén)安全的完整其正確功能，如EIV緊急隔離閥。

3、由此可見(jiàn)核電和化工領(lǐng)域對特殊用途的閥門(mén)電纜進(jìn)行防火防護有著(zhù)類(lèi)似的要求，但在做法上略有區別：核電的做法是將電纜使用防火材料進(jìn)行防火包覆；而化工領(lǐng)域是使用耐火電纜等手段進(jìn)行電纜的防火設計。

4、在核電設計中如果是冗余信號的兩根電纜經(jīng)過(guò)同一防火分區時(shí)，為防止共模失效，需要進(jìn)行火災薄弱分析，典型的地方是中控室。這點(diǎn)在石化設計中還未曾涉及。

5、此外，同一種機型的核電廠(chǎng)其布置相對固定，而其中的介質(zhì)又相對簡(jiǎn)單；而化工廠(chǎng)由于產(chǎn)品不同，流程不同，介質(zhì)種類(lèi)多，物性復雜，因此在無(wú)核災害的情況下化工廠(chǎng)的火災危害性要遠大于核電廠(chǎng)的后果。