海上平臺電池間通風系統設計

張勇青,王成甲，張勇亮,王 雨

(1.海洋石油工程股份有限公司,天津 300451；2.中海油東方石化有限責任公司,海南 東方 572600；3.中國石油青海油田分公司,青海 花土溝 736202)

海上平臺電池間通風系統設計

張勇青1,王成甲1，張勇亮2,王 雨3

(1.海洋石油工程股份有限公司,天津 300451；2.中海油東方石化有限責任公司,海南 東方 572600；3.中國石油青海油田分公司,青海 花土溝 736202)

基于海上平臺電池間的復雜性及特殊性，文章以QHD32-6綜合調整項目為實例，詳細介紹了電池間通風系統的設計方案，并針對常規電池間排風量的計算原則進行了優化，優化后的方案既保證了排除和稀釋蓄電池充放電時所產生的熱量和易爆氣體，又達到了節約能源的目的。該研究工作為今后海上平臺暖通空調的系統設計提供了參考，對海洋工程領域中的暖通空調系統設計完善具有一定意義。

電池間；通風方案；排風量計算；優化

海上平臺的所有數據和信息都是由中央控制系統和消防系統來控制、處理、分析和儲存，如果這些設備在運行過程中突然斷電，不但造成數據和信息丟失；甚至引發重大安全事故。不間斷電源(UPS)為這些供電要求質量高，而且不能中斷供電的負載提供不間斷電源，它是海上油氣田供電系統的重要組成部分。蓄電池作為UPS系統的重要組成部分和最后一道電源保障，它的優劣直接關系到UPS系統的可靠程度。蓄電池在正常充放電時會產生熱量和易爆氣體(氫氣)，并且蓄電池的容量受周圍溫度影響較大，因此，儲存蓄電池的電池間的通風系統設計極其重要。

1 電池間通風方案設計

1.1 項目概況

秦皇島32-6 綜合調整項目位于我國渤海海域，共包含4個平臺。平臺常年處于相對濕度大、含鹽濃度高的環境中，項目周邊環境溫度為-13～32 ℃，相對濕度為45%～70%。

1.2 室內參數的確定

海上平臺電池間室內環境溫度必須保障蓄電池的正常運行和房間內FM200滅火劑的正常釋放。蓄電池長期在低溫下運行時容量會有所降低，當在-15 ℃以下使用時，蓄電池化學成分將發生變化而不能充電。為避免蓄電池容量受房間內溫度過低導致損耗較大，電池間內的最低溫度必須得到保障。另外，電池間采用FM200消防系統，安全專業標準規范(GB 50370—2005)要求，FM200安全釋放的最低溫度要求為-10 ℃。

綜合以上因素，經過蓄電池生產廠家確認后，設計人員將本項目電池間室內環境參數確定為5～45 ℃(注：電池間內配備電熱風機保證冬季室內最低溫度不低于5 ℃)。

1.3 電氣防爆和防護等級的確定

由于蓄電池充放電時會釋放易爆氣體(氫氣)，因此本項目電池間屬于二類危險區，電氣設備應選用防爆型，防爆等級為Exd II CT4。

由于電池間通風設備長期處于海洋潮濕環境中，所以室內運行設備防護等級為IP23，室外運行設備防護等級為IP56。

1.4 通風方式的確定

《海上固定平臺安全規則》7.7.2.7規定：總充電功率小于或等于2 kW的蓄電池間可采用自然通風，其出風管應通至露天甲板；總充電功率大于2 kW的蓄電池間應采用機械通風，其通風裝置應為防爆型[1]。

由于海上平臺的蓄電池容量均大于2 kW，故電池間的通風方式為機械通風，房間內設置2臺離心式排風機排除房間內易爆氣體，另設置1個自然進風口滿足室內空氣的循環要求，房間內部設置1臺熱風機保證房間溫度符合要求。

為避免危險氣體影響相鄰非危險區，電池間按照負壓設計(機械排風/自然進風)，進風管道和排風管道上均裝有防火風閘，以滿足釋放滅火介質前的遙控關閉要求。

1.5 房間排風量的確定

根據Q/HS 3008—2003《海上平臺暖通空調系統設計方法》：機械通風的蓄電池換氣次數一般應選30次/小時，還應按充電時散發的熱量進行排風量計算，然后將兩者進行比較取其大者。由于電池散熱量較小，因此在實際設計時一般取電池間的排氣量按照換氣次數為30次/小時計算。

但因本項目電池間為保證房間最低溫度，冬季配備了電加熱風機，采用常規的30次/小時換氣次數，會導致該房間的新風量過大，使得該熱風機加熱負荷過大，大功率防爆熱風機的采辦及布置均存在困難，而且更會在后期實際運行過程中極大程度的耗費電能。

為保證完全排除蓄電池充放電時所產生的易爆氣體，同時達到降低房間新風量的目的，設計人員查找《海上固定平臺安全規則》、ISO15138—2007等多個國內外標準，最終確定優化后的電池間排風量設計原則如下。

1)電池間換氣次數依據固定平臺安全規則進行設計，采用12次/小時。

2)根據換氣次數得到的排風量與房間內氫氣量稀釋至其25%易燃下限所需的排風量相比較，二者取大值。

3) 電池間內部設置氫氣探頭并與風機連鎖，當室內氫氣探測達到20%L.E.L時，警報器啟動，備用風機同時啟動以加強排風，稀釋危險氣體。

本項目經過改進后的電池間通風系統設計方案，與傳統設計方案相比，既保證了排除和稀釋蓄電池充放電時所產生的熱量和易爆氣體，又達到了節約能源的目的。以QHD32-6綜合調整項目新建的4個平臺為例，優化后的設計方案相對于傳統設計方案，電加熱器每年可節約8萬千瓦時，按照25年壽命期內共可節約200萬千瓦時，從而大大節約了能源的損耗，見表1。

表1 4個平臺不同換氣次數下電池間電熱風機年耗電量對比 kW·h

1.6 通風管路布置要點

1)電池間排風口用風道引至平臺外部，以防止易爆氣體的聚集[2]。

2)電池間內氣流組織要考慮氣流從最小污染區流向最大污染區，要防止出現死角[2]。

3)《海上固定平臺安全規則》規定：電池間進風口應設于低處(安全區)，排風口則應盡量設于高處[1]。

4) GB/T 11799—2008《船用防爆離心通風機》規定:電池間防爆風機進風口應設有不銹鋼或黃銅保護安全防護網。本項目防爆風機排風口和自然進風口均配備了黃銅保護網。

5)《海上固定平臺安全規則》規定：對于A級和B級防火要求的艙壁，當通風管凈截面超過0.02 m2時，通艙管件長度應至少900 mm，最好在墻壁兩側各為450 mm[1]。本項目電池間艙壁防火等級為A60，故穿艙件長度為900 mm。

6)為避免風速過大帶來的噪音和阻力問題，或風速過小造成的初投資增加和布置困難的問題，電池間通風管道內部風速應滿足Q/HS 3008—2002《海上平臺暖通空調設計方法》。

2 結束語

電池間通風系統的首要問題是安全性，排風量的稀釋能力一定要符合標準規范；其次要考慮到節約能源的問題，避免過多的浪費。本文通過QHD32-6綜合調整項目為典型實例，系統的介紹了海上電池間通風系統設計方案，有效地保證了房間內部蓄電池的正常工作，對今后類似海上平臺的通風系統設計提供了一定的借鑒。

[1] 中華人民共和國國家經濟貿易委員會.海上固定平臺安全規則[M].北京：中華人民共和國國家經濟貿易委員會出版社，2000.

[2] 中國船舶工業總公司.中國船舶設計手冊——冷藏、通風空調篇[M].北京：國防工業出版社，1999.

In view of the complexity and specificity,the design plan of ventilation system is presented for the battery room ,the air volume calculating method is optimized based on the QHD 32-6 project.The optimized plan not only dilutes heat and explosive gas which is generated by battery charge and discharge,but also achieves the purpose of energy conservation.The research provides some references for system design of the offshore platform HVAC systems with guiding significance for such design in the field of marine engineering.

battery room;ventilation plan;air volume calculating;optimize

張勇青(1986-)，男，河南許昌人，工程師，大學本科， 主要從事海洋石油平臺機械設計工作。

TE991.8

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.04.015

2017-02-07