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核電行業的防火設計

作者工程老混子-大林

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核電行業和化工行業作為兩個重要的危險設施領域,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數來看,GB/T-22158-2008共44頁,GB50160-2018共52頁,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《核電廠防火設計規范》與《石油化工企業設計防火標準》進行簡要對比分析,將重點關注兩個行業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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核電廠和石油化工都是社會發展的必需品,但是它們又都是危險的,其危害性不容小視。核電廠由于火災可能引發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的二次危害主要有爆炸、建構筑物的坍塌、有毒介質泄露等。確保工作人員的人身安全、保證安全功能的實現、限制那些由火災引起的使設備長期不可用的損害事故發生等情況,特在各自領域里都編著了防火設計規范。






《核電廠防火設計規范》GB/T-22158-2008 主要內容摘取解讀
針對核島廠房的消防設計,常規島以及核電廠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。核電廠的防火設計應貫徹縱深防御的原則。
由于核電廠的重要設施都是在安全殼建筑內的布置,因此核電廠采用了類似《建筑防火規范》中的“防火區”術語,核電廠內的防火區可以細分為三類:
  • 安全防火區:為保護安全系列防止共模失效,確保實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期無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引起放射性物質釋放,在該區域內,除確?;馂牟幌蛲饴油?,還應控制放射性物質的釋放。
在核電廠的設計過程中主要采用以下兩種方式來預防火災發生:
  • 通過選用不燃燒的設備和材料來防止火災蔓延和傳遞;
  • 通過空間分割來實現火災的屏障法;即通過將受保護的設備分頭布置在兩個獨立的防火小區內以實現火災的阻斷。
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。且在需要時應將電纜采用耐火材料進行包裹保護。

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《石油化工企業設計防火標準》GB50160-2018 主要內容摘取解讀

石油化工裝置中的介質大多數是易燃易爆的火災危險物品,因此石化企業的防火工程在設計時是重大課題。因此其針對的是石油化工企業新建、擴建或改建工程的防火設計。在此基礎上近些年又發布了《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《石油化工企業設計防火標準》中使用的是“防火間距”術語,而不是“防火分區”。

其中區域規劃、工廠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為:

  • 設備──設備外緣;
  • 建筑物(敞開或半敞開式廠房除外)──最外側軸線;
  • 敞開式廠房──設備外緣;
  • 半敞開式廠房──根據物料特性和廠房結構型式確定;
  • 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──最外側的設備外緣或建筑物的最外側軸線。

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

針對防火設計規范核電行業和化工行業的差異性

1、在核電設計中從始至終都貫穿著對質量保證的要求。在《核電廠防火設計規范》的第六章“質量保證”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房的防火設計撰寫危害性分析報告,以驗證設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。
《核電廠防火設計規范》中的4.4節為火災自動報警設計的章節,對如何設計核電廠的火災自動報警系統做了交代,而《石油化工企業設計防火標準》中只定義了什么地方需要設置火災自動報警系統,而如何設計需要參見《火災自動報警設計規范》GB50116。即核電的火災自動報警設計有特殊的要求,如抗震,質量保證等,其設計通常不遵守GB50116。火災危害分析和質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,因此由雷電引發火災成為一種可能,所以良好防雷接地對裝置的防火有著重大意義。在《石油化工企業設計防火標準》的第九章專門做了電氣的設計要求。

2、在核電的防火設計規范中類似于建筑防火規范,將生產廠房進行防火分區劃分,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生火災時造成電纜損壞以導致閥門無法關閉等。

而在石化的防火設計規范中使用“防火間距”對不同火災類別的裝置進行有效隔離防止火災蔓延;在石化領域對需要進行防火保護的電纜選用耐火電纜從而保證在發生火災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域對特殊用途的閥門電纜進行防火防護有著類似的要求,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行防火包覆;而化工領域是使用耐火電纜等手段進行電纜的防火設計。

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

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