根據(jù)著火后防火隔離閥所起的作用不同，不同類型防火隔離閥，閥體結(jié)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)要求有很大差異。對(duì)火災(zāi)安全型隔離閥來(lái)說(shuō)，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)為火災(zāi)安全型，即發(fā)生火災(zāi)時(shí)，閥門應(yīng)自動(dòng)處于安全位置；閥門應(yīng)能在1093℃烴類池火環(huán)境中30min內(nèi)不產(chǎn)生內(nèi)漏或外漏，閥體滿足API 607或API 6FA或ISO 10497規(guī)定的防火測(cè)試要求。對(duì)防火型或耐火型隔離閥來(lái)說(shuō)，除閥體應(yīng)滿足上述規(guī)定的防火測(cè)試要求外，閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)還應(yīng)設(shè)計(jì)為防火安全型，即：發(fā)生火災(zāi)時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)自動(dòng)將閥門置于安全位置，在1093℃烴類池火環(huán)境中30 min內(nèi),執(zhí)行機(jī)構(gòu)仍能正常操作。
根據(jù)SH/T3005-2016《石油化工自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，當(dāng)緊急切斷防火隔離閥有防火保護(hù)措施要求時(shí)，首選安裝防火保護(hù)罩。本文結(jié)合近幾年防火隔離閥采購(gòu)工作中遇到的問(wèn)題，對(duì)防火隔離閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)加裝防火罩的必要性、防火罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及影響防火罩采購(gòu)價(jià)格的幾個(gè)重要參數(shù)，進(jìn)行了深入分析和研究。
1、防火罩結(jié)構(gòu)形式
防火隔離閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)加裝防火罩的目的是發(fā)生火災(zāi)后，阻止或減緩防火罩外部熱量傳遞到防火罩內(nèi)，使罩內(nèi)溫度在30 min內(nèi)不會(huì)高于罩內(nèi)被保護(hù)對(duì)象的工作失效溫度，確保了火災(zāi)發(fā)生后30 min 內(nèi)，防火隔離閥仍能根據(jù)工藝要求進(jìn)行操作。因此，防火隔離閥加裝防火罩的原則為：閥門應(yīng)處于著火區(qū)域；發(fā)生火災(zāi)后閥門還需要進(jìn)行正常操作。
防火罩的結(jié)構(gòu)形式分為柔性防火罩和剛性防火罩兩種，如圖1和圖2所示。
圖1 柔性防火罩結(jié)構(gòu)形式示意
圖2 剛性防火罩結(jié)構(gòu)形式示意
柔性防火罩由耐火隔層和耐火陶瓷纖維壓制構(gòu)成，特點(diǎn)是：柔軟、輕盈、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝拆卸簡(jiǎn)便。剛性防火罩由高性能絕熱材料和不銹鋼表層密封構(gòu)建而成，特點(diǎn)是：強(qiáng)度高、經(jīng)久耐用、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)。相對(duì)柔性防火罩而言，剛性防火罩需要的安裝空間較大，整體成本昂貴。目前，大多數(shù)石化企業(yè)采買的防火罩都以柔性防火罩為主，尤其是加裝防火罩的改造項(xiàng)目，由于安裝空間受限，只能選擇柔性防火罩。
2、柔性防火罩結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
柔性防火罩主要由柔性防火材料、安裝固定支架、觀察/檢修窗、通風(fēng)格柵窗、排水塞和緊固附件等組成。各部件的作用如下：
①柔性防火材料。由耐火防護(hù)層面料、防火纖維、隔熱材料和金屬絲網(wǎng)等構(gòu)成，是防火罩的主體。
②安裝固定支架。一般采用不銹鋼材料制成，用于固定和支撐柔性防火材料。
③觀察/檢修窗。用于定期檢查、維修被保護(hù)附件，一般采用快開(kāi)結(jié)構(gòu)，方便快速巡檢。
④通風(fēng)格柵窗。用于將防火罩內(nèi)被保護(hù)元件正常工作時(shí)釋放的熱量散發(fā)到外部環(huán)境中，防止防火罩內(nèi)局部過(guò)熱。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)且外部環(huán)境達(dá)到一定溫度(例如：100℃)時(shí)，通風(fēng)格柵內(nèi)部自動(dòng)膨脹，阻止火焰進(jìn)入到防火罩內(nèi)。
⑤排水塞。安裝在防火罩外殼底部，正常情況下可將殼體內(nèi)積聚的水排出。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)且外部環(huán)境達(dá)到一定溫度時(shí)，排水塞自動(dòng)膨脹，阻止火焰進(jìn)入到防火罩內(nèi)。
⑥緊固附件。用于將柔性防火罩各部件組合固定聯(lián)接在一起。
另外，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)電纜或供風(fēng)管進(jìn)出口位置，還應(yīng)有預(yù)留孔或預(yù)留件，電纜或供風(fēng)管進(jìn)出口應(yīng)有防火膨脹墊片或其他類似產(chǎn)品，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)且外部環(huán)境達(dá)到一定溫度時(shí)，進(jìn)出口墊片自動(dòng)膨脹，阻止火焰進(jìn)入到防火罩內(nèi)。
3、影響防火罩價(jià)格的重要參數(shù)
防火罩設(shè)計(jì)時(shí)需要關(guān)注的參數(shù)主要有：工作溫度、起始溫度、高溫失效溫度、外形尺寸和氣象條件。其中，影響防火罩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和價(jià)格的關(guān)鍵參數(shù)是起始溫度、工作失效溫度和外形尺寸。
根據(jù)API相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)防火隔離閥的耐火性能要求，執(zhí)行機(jī)構(gòu)加裝防火罩后，在烴類池火1093℃環(huán)境下30min內(nèi)，防火罩內(nèi)溫度不能升高到使被保護(hù)對(duì)象工作失效的溫度。因此，防火罩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮兩個(gè)重要的溫度參數(shù)：一是防火罩內(nèi)起始溫度；二是被保護(hù)對(duì)象的工作失效溫度。起始溫度與工作失效溫度的差值越小，對(duì)防火罩的防火性能要求越高，防火罩的制造成本就會(huì)越高。
防火罩內(nèi)起始溫度應(yīng)按環(huán)境極端最高溫度或執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其附件正常工作溫度的高值選取，工作失效溫度應(yīng)按被保護(hù)對(duì)象中各元件工作失效溫度的最低值選取。
以某項(xiàng)目氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為例，防火罩內(nèi)被保護(hù)對(duì)象主要有氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、空氣過(guò)濾減壓閥和電磁閥等。防火罩內(nèi)起始溫度和工作失效溫度應(yīng)按如下原則進(jìn)行設(shè)計(jì)：
①起始溫度。該項(xiàng)目所在地環(huán)境極端最高溫度為40℃，被保護(hù)對(duì)象中電磁閥(正常帶電)的正常工作溫度最高為38℃，防火罩的起始溫度應(yīng)選取為40℃。
②工作失效溫度。被保護(hù)對(duì)象中，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作失效溫度為95℃，空氣過(guò)濾減壓閥的工作失效溫度為80℃，電磁閥的工作失效溫度為60℃，防火罩的工作失效溫度應(yīng)選取為60℃。
因此，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在防火罩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)滿足在1093℃烴類池火環(huán)境下30min內(nèi)，防火罩內(nèi)溫度不能升高到工作失效溫度60℃。
筆者結(jié)合近幾年項(xiàng)目的招標(biāo)文件中，發(fā)現(xiàn)只要求在1093℃烴類池火環(huán)境下30min內(nèi)，防火罩內(nèi)溫度不應(yīng)超過(guò)多少度，但都沒(méi)有對(duì)防火罩的起始溫度和工作失效溫度提出明確要求。由于防火罩在取證試驗(yàn)時(shí)，起始溫度采用的都是試驗(yàn)時(shí)的室溫，在1093℃烴類池火環(huán)境下燃燒30min后，防火罩內(nèi)溫度基本上都達(dá)到了70～80℃，因此，如果招標(biāo)文件中沒(méi)有對(duì)防火罩起始溫度和工作失效溫度提出明確要求，產(chǎn)品供應(yīng)商很可能就會(huì)按取證時(shí)的樣品試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)防火罩的結(jié)構(gòu)，因此，供應(yīng)商提供的防火罩就無(wú)法滿足具體項(xiàng)目的使用要求。另外，防火罩工作失效溫度的高低對(duì)防火罩的散熱方案設(shè)計(jì)也有很大影響。
影響防火罩價(jià)格的重要參數(shù)還有一個(gè)是被保護(hù)對(duì)象的外形尺寸，該尺寸決定了防火罩的外形設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)安裝方案。因此，招標(biāo)文件中應(yīng)提供裝配完電磁閥和空氣過(guò)濾減壓閥等附件后的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的詳細(xì)外形結(jié)構(gòu)尺寸，供應(yīng)商應(yīng)按該數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)防火罩結(jié)構(gòu)和外形尺寸，包括安裝支架、預(yù)留觀察窗、電纜以及供風(fēng)管接口位置設(shè)計(jì)等。如果是在役防火隔離閥加裝防火罩，應(yīng)先現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)閥門周圍的安裝空間，確定防火罩的加裝方案，然后再進(jìn)行防火罩的結(jié)構(gòu)和外形設(shè)計(jì)。
防火罩設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮項(xiàng)目所在地的氣象條件和安裝環(huán)境，根據(jù)需要考慮防雨、防紫外線、耐鹽霧腐蝕、耐化學(xué)腐蝕等要求，防火罩內(nèi)不應(yīng)存在有害物質(zhì)和石棉衍生物。
4、防火罩安裝事項(xiàng)
防火罩到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，安裝前應(yīng)做好技術(shù)指導(dǎo)工作，防火罩應(yīng)配備詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)安裝圖，確保安裝過(guò)程無(wú)需動(dòng)火、無(wú)需拆解和更改現(xiàn)場(chǎng)氣路和電路，避免安裝后防火罩包裹不嚴(yán)、各個(gè)部件間的縫隙較大，進(jìn)出線接口未加防火膨脹措施等問(wèn)題。保證發(fā)生火災(zāi)時(shí)無(wú)任何火苗能竄進(jìn)防火罩內(nèi)部，確保防火罩的整體防火性能。
防火罩現(xiàn)場(chǎng)施工安裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵照供應(yīng)商圖紙進(jìn)行，施工完畢后應(yīng)組織施工單位、業(yè)主和供應(yīng)商進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，確保最終的安裝滿足技術(shù)要求。
5、結(jié)束語(yǔ)
隨著石油化工裝置大型化和安全生產(chǎn)有關(guān)法規(guī)越來(lái)越嚴(yán)格，石油化工企業(yè)在火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所使用柔性防火罩的情況越來(lái)越多。目前，防火罩品種繁多，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，筆者希望通過(guò)本文，對(duì)防火罩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和招投標(biāo)采購(gòu)工作提供一些參考和借鑒。
作者：戴維思
防火罩相關(guān)閱讀
控制閥防火罩選用技術(shù)要求有哪些
執(zhí)行機(jī)構(gòu)防火罩設(shè)計(jì)選型標(biāo)準(zhǔn)及采購(gòu)要點(diǎn)
