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核電行業(yè)的防火設(shè)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)作為兩個重要的危險設(shè)施領(lǐng)域，對于防火設(shè)計規(guī)范的要求都非常嚴(yán)格。單從兩者標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范頁數(shù)來看，GB/T-22158-2008共44頁，GB50160-2018共52頁，能看出盡管都是防火設(shè)計，但存在的差異還是比較大。本文將對《核電廠防火設(shè)計規(guī)范》與《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》進行簡要對比分析，將重點關(guān)注兩個行業(yè)在防火設(shè)計規(guī)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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核電廠和石油化工都是社會發(fā)展的必需品，但是它們又都是危險的，其危害性不容小視。核電廠由于火災(zāi)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(zāi)可能引發(fā)的二次危害主要有爆炸、建構(gòu)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、保證安全功能的實現(xiàn)、限制那些由火災(zāi)引起的使設(shè)備長期不可用的損害事故發(fā)生等情況，特在各自領(lǐng)域里都編著了防火設(shè)計規(guī)范。

一





《核電廠防火設(shè)計規(guī)范》GB/T-22158-2008 主要內(nèi)容摘取解讀
針對核島廠房的消防設(shè)計，常規(guī)島以及核電廠配套的消防設(shè)計除了執(zhí)行此規(guī)范外還可以參考國內(nèi)其他的設(shè)計規(guī)范。核電廠的防火設(shè)計應(yīng)貫徹縱深防御的原則。
由于核電廠的重要設(shè)施都是在安全殼建筑內(nèi)的布置，因此核電廠采用了類似《建筑防火規(guī)范》中的“防火區(qū)”術(shù)語，核電廠內(nèi)的防火區(qū)可以細(xì)分為三類：
  • 安全防火區(qū)：為保護安全系列防止共模失效，確保實現(xiàn)安全功能而建立的防火區(qū)；
  • 限制機組不可用性防火區(qū)：當(dāng)一個空間的火災(zāi)荷載密度大于400MJ/m2，為限制火災(zāi)蔓延可能導(dǎo)致機組長期無法使用以及為方便消防隊滅火而建立的防火區(qū)，它可以包括在安全防火區(qū)內(nèi)或者獨立于所有的安全防火區(qū)；
  • 防火及放射性包容區(qū)：在正常運行工況下，防火區(qū)內(nèi)火災(zāi)可能會引起放射性物質(zhì)釋放，在該區(qū)域內(nèi)，除確保火災(zāi)不向外蔓延外，還應(yīng)控制放射性物質(zhì)的釋放。
在核電廠的設(shè)計過程中主要采用以下兩種方式來預(yù)防火災(zāi)發(fā)生：
  • 通過選用不燃燒的設(shè)備和材料來防止火災(zāi)蔓延和傳遞；
  • 通過空間分割來實現(xiàn)火災(zāi)的屏障法；即通過將受保護的設(shè)備分頭布置在兩個獨立的防火小區(qū)內(nèi)以實現(xiàn)火災(zāi)的阻斷。
另外在此規(guī)范中特意強調(diào)了核島內(nèi)的電纜敷設(shè)需要遵從“冗余的電氣電纜通道應(yīng)布置在不同的防火區(qū)內(nèi)，以避免火災(zāi)的共模失效”的原則。且在需要時應(yīng)將電纜采用耐火材料進行包裹保護。

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二





《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》GB50160-2018 主要內(nèi)容摘取解讀

石油化工裝置中的介質(zhì)大多數(shù)是易燃易爆的火災(zāi)危險物品，因此石化企業(yè)的防火工程在設(shè)計時是重大課題。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(shè)計。在此基礎(chǔ)上近些年又發(fā)布了《精細(xì)化工防火設(shè)計規(guī)范》GB51283和《煤化工防火設(shè)計規(guī)范》GB51428作為細(xì)分領(lǐng)域的補充。

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

其中區(qū)域規(guī)劃、工廠總平面布置以及工藝裝置或設(shè)施內(nèi)平面布置的防火間距起止點為：

  • 設(shè)備──設(shè)備外緣；
  • 建筑物（敞開或半敞開式廠房除外）──最外側(cè)軸線；
  • 敞開式廠房──設(shè)備外緣；
  • 半敞開式廠房──根據(jù)物料特性和廠房結(jié)構(gòu)型式確定；
  • 鐵路──中心線；
  • 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；
  • 汽車裝卸鶴位──鶴管立管中心線；
  • 儲罐或罐組──罐外壁；
  • 高架火炬──火炬筒中心；
  • 架空通信、電力線──線路中心線；

  • 工藝裝置──最外側(cè)的設(shè)備外緣或建筑物的最外側(cè)軸線。

采用防火間距的主要意圖是通過使用一定的“空間隔離”以實現(xiàn)對“火焰蔓延的隔離和阻斷”。將裝置中的主項進行重要性分類，根據(jù)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(shè)計規(guī)范核電行業(yè)和化工行業(yè)的相同性：
1、無論是化工領(lǐng)域還是核電領(lǐng)域，其防火設(shè)計規(guī)范設(shè)置的最終目的是防止火災(zāi)的發(fā)生和在發(fā)生后可以快速發(fā)現(xiàn)且控制終止火災(zāi)的擴大。
2、從內(nèi)容上來劃分都大體可分為三大塊，即：“防火設(shè)計”，即通過防火分區(qū)，防火間距以及使用阻燃材料等來阻止火災(zāi)傳遞和蔓延；“知火設(shè)計”，即通過使用火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等自動化手段盡早的讓生產(chǎn)人員知曉發(fā)生了火災(zāi)；“滅火設(shè)計”，通過使用消防手段噴水噴二氧化碳等手段實現(xiàn)滅火。

針對防火設(shè)計規(guī)范核電行業(yè)和化工行業(yè)的差異性：

1、在核電設(shè)計中從始至終都貫穿著對質(zhì)量保證的要求。在《核電廠防火設(shè)計規(guī)范》的第六章“質(zhì)量保證”是對核電防火設(shè)計的特殊要求定義。火災(zāi)危害性分析需要遵循HAD 102/11導(dǎo)則，在設(shè)計完成后對核島廠房的防火設(shè)計撰寫危害性分析報告，以驗證設(shè)計所采取的防火措施是否滿足了核電廠總體的防火安全目標(biāo)。
《核電廠防火設(shè)計規(guī)范》中的4.4節(jié)為火災(zāi)自動報警設(shè)計的章節(jié)，對如何設(shè)計核電廠的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)做了交代，而《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》中只定義了什么地方需要設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，而如何設(shè)計需要參見《火災(zāi)自動報警設(shè)計規(guī)范》GB50116。即核電的火災(zāi)自動報警設(shè)計有特殊的要求，如抗震，質(zhì)量保證等，其設(shè)計通常不遵守GB50116。火災(zāi)危害分析和質(zhì)量保證要求是核電防火設(shè)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(shè)備高聳入云，因此由雷電引發(fā)火災(zāi)成為一種可能，所以良好防雷接地對裝置的防火有著重大意義。在《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》的第九章專門做了電氣的設(shè)計要求。

2、在核電的防火設(shè)計規(guī)范中類似于建筑防火規(guī)范，將生產(chǎn)廠房進行防火分區(qū)劃分，在獨立的防火分區(qū)之間使用防火墻或防火門以及防火貫穿件進行防火隔離；對需要進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(zāi)時造成電纜損壞以導(dǎo)致閥門無法關(guān)閉等。

而在石化的防火設(shè)計規(guī)范中使用“防火間距”對不同火災(zāi)類別的裝置進行有效隔離防止火災(zāi)蔓延；在石化領(lǐng)域?qū)π枰M行防火保護的電纜選用耐火電纜從而保證在發(fā)生火災(zāi)時也能讓閥門安全的完整其正確功能，如EIV緊急隔離閥。

3、由此可見核電和化工領(lǐng)域?qū)μ厥庥猛镜拈y門電纜進行防火防護有著類似的要求，但在做法上略有區(qū)別：核電的做法是將電纜使用防火材料進行防火包覆；而化工領(lǐng)域是使用耐火電纜等手段進行電纜的防火設(shè)計。

4、在核電設(shè)計中如果是冗余信號的兩根電纜經(jīng)過同一防火分區(qū)時，為防止共模失效，需要進行火災(zāi)薄弱分析，典型的地方是中控室。這點在石化設(shè)計中還未曾涉及。

5、此外，同一種機型的核電廠其布置相對固定，而其中的介質(zhì)又相對簡單；而化工廠由于產(chǎn)品不同，流程不同，介質(zhì)種類多，物性復(fù)雜，因此在無核災(zāi)害的情況下化工廠的火災(zāi)危害性要遠(yuǎn)大于核電廠的后果。