浅谈海洋平台火灾中的烟气控制

2022-09-10

1 设计原理

船舶上对火灾发生初期采取的方法多为关闭所有门窗及通风系统, 目的是为了控制火势, 预防火灾扩大, 达到快速扑灭火灾。这在失火危险性比较高的机械处所及生活区中比较危险的区域都是很实用的一个方法, 因为这些处所一旦火势扩大将会对人员和设备乃至整个船舶造成巨大破坏。但是对于失火危险性相对比较小同时人员比较密集的居住区, 在火灾发生的初期如果贸然关闭所有门窗及通风系统, 将有可能无法控制烟气的流向而使逃生的人员吸入致命的有毒气体而不能最终撤离到安全处所。参阅石油天然气行业国际标准:ISO-15138, 在该标准中对海洋工程失火情况下的控制提出了非常好的设计原理指导 (A.5.2及A.5.3) 。

原理1:在失火情况下, 通风系统应保持持续运转以达到。

造成失火的舱室内负压而阻止烟气的迅速扩散。

为人员的撤离提供一定的保护措施。

原理2:在失火情况下, 关断通风系统的运转以达到:

限制火势的蔓延。

限制燃烧所需的空气量。

在危急情况下减少烟气从一个区域蔓延到另外的区域。

2 设计方案

基于对标准的理解, 我们可以这样认为, 在火灾发生的初期本着逃生为主的原则, 尽快抽走房间内产生的烟气同时保证逃生通道的安全才是最好的措施, 所以此时我们遵循原理1的解决方案, 随着人员的撤离及火势的扩大, 切断失火房间的空气供给并阻止火焰及烟气的蔓延才是重中之重, 此时我们应采用原理2的解决方案。

将以上方案落实到工程设计中, 有了如下思路。

(1) 当生活区中失火危险比较低的区域发生火灾时, 失火初期的主要任务是尽可能长时间的保持通风系统的运行, 通过提高走廊及楼梯间的压力同时降低失火房间的压力, 让人员尽快从失火房间通过走廊及楼梯间撤离到比较安全的甲板集合点。相比较楼梯间、走廊及房间的压力差应该是让楼梯间压力>走廊压力>房间压力。

(2) 随着火势的扩大, 单纯的抽走烟气已经不能阻止火势的蔓延, 此时需要关断通风管路上的防火风闸并停止整个通风系统的运行。

我们可以通过以下简图来说明整个通风系统在正常运行条件下及失火条件下的工况。

如图1所示。

正常运行条件下通风系统的运行具体描述如下。

(1) 送风气流经送风管路从空调处理器送至居住舱及走廊, 此时给居住舱送风的管路上的阀门S-V1保持常开, 进入房间并进行冷热交换后的空气一部分经回风管路抽回空调处理器, 另一部分则进入卫生间, 最后被厕所抽风系统直接排出到大气之中;进入走廊的空气在进行冷热交换后则完全经回风管路回到空调处理器, 此时从走廊回风的管路上的阀门R-V1也保持常开。

(2) 为了在过渡季节可以使用全新风运行, 在回风总管上安装了关断阀R-V2, 使得在春秋季节可以关闭该阀门而不采用房间及走廊的回风。同时这个阀门还有另外一个功能, 在失火的情况下也要关断该阀门, 不让房间内的烟气进入空调处理器以避免烟气蔓延到每个处所。

(3) 为了在失火的时候尽快让走廊提高压力, 保持与房间之间的压力差, 在走廊还设置了一根单独的增压管, 管路上的阀门S-V2在正常的通风运行条件下保持常闭。

(4) 为楼梯间增压的风机此时不运行。

火灾发生初期时通风系统的运行情况具体描述如下。

(1) 给居住舱送风的管路上的阀门S-V1此时被关断, 但是居住舱的回风及卫生间的抽风仍然保持运转, 目的是使居住舱内产生一个负压状态, 使得产生的烟气被及时抽走而不蔓延到其他处所。

(2) 给走廊的送风仍然保持运转, 但是需要关断走廊回风管路上的阀门R-V1, 同时打开走廊增压管路上的阀门S-V2, 这样使得走廊在短时间内产生相对于居住舱比较大的压力差, 当人员从房间进入走廊时, 走廊中的空气会压入相邻的房间中, 让房间内的烟气无法进入走廊。

(3) 关闭回风总管上的关断阀R-V2, 让烟气直接排出室外。

(4) 起动楼梯间增压风机, 让楼梯间相对于走廊有一定正压, 保持逃生通道的顺畅。

(5) 当火势进一步扩大时, 关闭送风管路、回风管路及抽风管路上的防火风闸, 并停止所有的通风系统, 达到隔断燃烧区域氧气供给的目的, 同时采取其他更有效的消防灭火方式如水雾喷淋、CO2灭火等等。