防火涂料在化工裝置中的應(yīng)用

付邦舉 商丘市公安消防支隊(duì) 476005

防火涂料在化工裝置中的應(yīng)用

付邦舉 商丘市公安消防支隊(duì) 476005

利用防火涂料對(duì)化工裝置進(jìn)行防火保護(hù)是一種經(jīng)濟(jì)、易行、方便的火災(zāi)防護(hù)方法。以傳熱學(xué)原理為基礎(chǔ)，分析了防火涂料的防火保護(hù)原理，討論了防火涂料在化工儲(chǔ)罐、石油管道中的使用要求，應(yīng)用設(shè)計(jì)原則。運(yùn)用層次分析法系統(tǒng)地提出了化工儲(chǔ)罐、石油管道防火涂料的選用原則、選型的指標(biāo)要求以及優(yōu)選方法。

防火涂料；防火保護(hù)；選擇

引言

我國對(duì)石油化工企業(yè)、易燃易爆場(chǎng)所的火災(zāi)保護(hù)，制定有嚴(yán)格的防火規(guī)范和管理制度。但從火災(zāi)發(fā)生的情況來看，單靠現(xiàn)有的保護(hù)措施還不能完全控制火災(zāi)的擴(kuò)展。因此，在現(xiàn)有的防火保護(hù)體系中引入新的防火保護(hù)技術(shù)和產(chǎn)品對(duì)提高化工裝置的防火功能，杜絕惡性火災(zāi)事故的發(fā)生具有積極的意義。水噴淋法造價(jià)高，施工與日常維修難度較大，而噴涂法具有隔熱性能好，施工不受鋼結(jié)構(gòu)幾何形體限制，一般不需加輔助設(shè)施，涂層重量輕，施工與維修均較方便的特點(diǎn)。是一種經(jīng)濟(jì)、易行、方便的火災(zāi)防護(hù)方法。本文在分析防火涂料防火保護(hù)原理的基礎(chǔ)上，對(duì)防火涂料在化工裝置中的使用要求，應(yīng)用設(shè)計(jì)原則及防火涂料的選用進(jìn)行了分析討論。

1、防火涂料在石油化工企業(yè)中的使用依據(jù)

國家的法律、法規(guī)是防火涂料研制與開發(fā)的依據(jù)，同時(shí)也推動(dòng)了防火涂料市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展。《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50160-92)規(guī)定:應(yīng)作耐火保護(hù)層的鋼結(jié)構(gòu)包括:單個(gè)容積等于或大于5m3的甲、乙A類液體設(shè)備的承重鋼框架、支架、裙座;介質(zhì)溫度等于或高于自燃點(diǎn)的單個(gè)容積等于或大于5m3的乙B、丙類液體設(shè)備的承重鋼框架、支架、裙座;加熱爐的鋼支架;在爆炸危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)的主管廊的鋼管架;在爆炸危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)的高徑比等于或大于8，且總重量等于或大于25t的非可燃介質(zhì)設(shè)備的承重鋼框架、支架和裙座。覆蓋耐火層的部位包括:備承重鋼框架申，單層框架的梁柱，多層框架的樓板為透空的篦子板時(shí)，地面以上l0m范圍的梁、柱，多層框架的樓板為封閉式樓板時(shí)，該層樓板面以上的梁、柱;設(shè)備承重鋼支架或加熱爐支架中，全部梁、柱;鋼裙座外側(cè)末保溫部分直徑大于1.2m的裙座內(nèi)側(cè);鋼管架中，底層主管帶的梁、柱，且不宜低于4.5m，上部設(shè)有空氣冷卻器的管架，其全部梁、柱及斜撐均應(yīng)覆蓋耐火層。此外，還規(guī)定涂耐火層的構(gòu)件，耐火極限不應(yīng)低于 1.5h。當(dāng)耐火層選用防火涂料時(shí)，應(yīng)采用厚型無機(jī)類并能適用于烴類火災(zāi)的防火涂料。

2、防火涂料在化工裝置中的使用要求

2.1 基本要求

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)材料，無論使用在何種場(chǎng)所都應(yīng)具備以下凡點(diǎn):①安全無毒; ②易與鋼構(gòu)件結(jié)合; ③在預(yù)期的耐火極限內(nèi)可有效地保護(hù)鋼結(jié)構(gòu); ④在鋼構(gòu)件受火后發(fā)生允許變形時(shí)，防火保護(hù)材料應(yīng)不至破壞且仍能保持原有的保護(hù)作用; ⑤經(jīng)濟(jì)合理。此外，選擇鋼結(jié)構(gòu)防火措施時(shí)，還應(yīng)考慮鋼結(jié)構(gòu)所處部位，需防護(hù)的構(gòu)件性質(zhì)，采取防護(hù)措施后結(jié)構(gòu)增加的重量。

2.2 石油化工企業(yè)、易燃易爆場(chǎng)所進(jìn)行防火保護(hù)的防火涂料的具體要求

對(duì)于石油化工企業(yè)、易燃易爆場(chǎng)所，由于火災(zāi)發(fā)生時(shí)具有升溫速度快，并伴隨著爆炸而產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波。因此，用于石油化工企業(yè)、易燃易爆場(chǎng)所進(jìn)行防火保護(hù)的防火涂料還應(yīng)能夠經(jīng)受住油類火災(zāi)的溫升及爆炸所產(chǎn)生的沖擊波。具體應(yīng)滿足下列要求: ①由于油類火災(zāi)升溫速度極快，從可靠和安全的角度來講，應(yīng)采用厚型防火除料; ②石化設(shè)施多數(shù)設(shè)置在露天，室外環(huán)境比室內(nèi)嚴(yán)酷的多，涂料要在室外長(zhǎng)期經(jīng)受日曬雨淋，風(fēng)吹冰凍，故應(yīng)選擇耐水、耐凍融、耐日曬、強(qiáng)度高的防火涂料。根據(jù)國內(nèi)外大量工程經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，應(yīng)選用厚質(zhì)無機(jī)防火涂料中密度高、強(qiáng)度較高的水硬性防火涂料，這類涂料具有優(yōu)良的耐水性和抗凍性，較適合于露天鋼結(jié)構(gòu)中的使用; ③根據(jù)所處的環(huán)境，油罐、石油輸送管道防火涂料還應(yīng)具備相應(yīng)的耐溶劑、耐凍融、耐鹽霧等性能，能經(jīng)受高溫氧化銹蝕及化工大氣的侵蝕、腐蝕; ④在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，部分油罐或管道會(huì)發(fā)生爆炸，優(yōu)異的油罐、石油輸送管道防火涂料應(yīng)能夠經(jīng)受住油類火災(zāi)爆炸時(shí)所產(chǎn)生的沖擊波，即要求油罐、石油輸送管道防火涂料應(yīng)具有相當(dāng)高的強(qiáng)度和附著力。否則，必須采取其他相應(yīng)的加固措施。此外，油罐、石油輸送管道防火涂料還應(yīng)滿足設(shè)計(jì)和施工應(yīng)用中提出的一些要求。

3、防火涂料在化工裝置中應(yīng)用的設(shè)計(jì)原則

針對(duì)石化設(shè)施的安全特性，使用防火涂料進(jìn)行防火保護(hù)時(shí)，可作如下設(shè)計(jì):

(1)對(duì)石油輸送管道和一些不需要用水冷卻且油罐之間的間距很大、不會(huì)受到爆炸氣流沖擊的油罐，可以直接將油罐、石油輸送管道專用防火涂料施涂于油罐、石油輸送管道的外表面進(jìn)行防火保護(hù)。

(2)對(duì)需要用水冷卻降溫的大型儲(chǔ)罐，宜設(shè)置降溫夾層，在夾層外面施涂油罐、石油輸送管道專用防火涂料。正常情況下，處于表層的防火涂料可以起到一定的隔熱作用，防止罐內(nèi)的溫度在太陽光的作用下大幅度升高，若需對(duì)罐內(nèi)的油品降溫，則可通過夾層的水進(jìn)行冷卻。在發(fā)生火災(zāi)的情況下，不僅可由防火涂料提供防火層障，而且還可利用冷卻水對(duì)涂層的背火面和罐內(nèi)的油料進(jìn)行冷卻。因此可以大大提高儲(chǔ)罐的耐火性能，既能為消防人員撲救贏得時(shí)間，又能有效地防止油罐在火災(zāi)高溫作用下再次發(fā)生爆炸。

(3)對(duì)于間距較小、火災(zāi)中發(fā)生爆炸的可能性較大以及爆炸時(shí)所產(chǎn)生的沖擊波較強(qiáng)的油罐，宜選用強(qiáng)度高且附著力很好的專用防火涂料，宜先設(shè)置降溫夾層，并在夾層外表面施涂油罐、石油輸送管道專用防火涂料，然后在涂層的外表面設(shè)置鋼質(zhì)面板以抵抗爆炸時(shí)所產(chǎn)生的沖擊。當(dāng)臨近的油罐發(fā)生爆炸時(shí)，爆炸所產(chǎn)生的沖擊波首先作用于鋼質(zhì)面板上，并通過鋼質(zhì)面板將沖擊波產(chǎn)生的壓力較均勻地傳遞到涂層內(nèi)部，涂層應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度以保證在該沖擊波的作用下涂層不會(huì)受到破壞。在爆炸沖擊力較小的情況下，也可采用在涂層表面加設(shè)鋼絲網(wǎng)等措施來替代鋼板，以降低造價(jià)。

4、化工裝置防火涂料的選用

對(duì)防火涂料的選用可根據(jù)化工裝置的環(huán)境條件和火災(zāi)特性，通過綜合評(píng)價(jià)從現(xiàn)有的防火涂料中進(jìn)行優(yōu)選。

4.1 選型原則

在考慮綜合評(píng)估之前，先要確定化工儲(chǔ)罐、石油管道防火涂料的選型原則:(1)以需定類。對(duì)化工裝置防火涂料擬選室外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。(2)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉。在制定出化工裝置基本要求的條件下，應(yīng)選擇具有理化性能、防火性能和耐候性能優(yōu)異的質(zhì)優(yōu)價(jià)廉產(chǎn)品。(3)可信廠家優(yōu)先。在防火涂料的理化性能、防火性能、耐候性能和價(jià)格相近的條件下，選擇工廠規(guī)模較大、管理制度完善、檢測(cè)手段齊全的廠家，以確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定、可靠。(4)可信產(chǎn)品優(yōu)先。優(yōu)先選用已在化工裝置長(zhǎng)期使用、證明其質(zhì)量可信的產(chǎn)品。(5)經(jīng)毒性試驗(yàn)的防火涂料及經(jīng)過煙霧毒處理試驗(yàn)并合格的產(chǎn)品，應(yīng)為優(yōu)先對(duì)象。(6)國內(nèi)優(yōu)先。國內(nèi)廠商為選型的基本范圍，但不排除國外質(zhì)優(yōu)而價(jià)格又可接受的產(chǎn)品。(7)就近原則。根據(jù)以上原則，可初選出數(shù)種鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，在此基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型，定出入選對(duì)象。

4.2 技術(shù)指標(biāo)

由于油類火災(zāi)升溫速度極快，石化設(shè)施多數(shù)設(shè)置在露天，室外環(huán)境嚴(yán)酷，長(zhǎng)期經(jīng)受日曬雨淋，風(fēng)吹冰凍，高溫氧化銹蝕及化工大氣的侵蝕、腐蝕;油罐、石油輸送管道爆炸時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊波等特點(diǎn)。化工裝置防火涂料選型的技術(shù)性能指標(biāo)應(yīng)包含以下幾項(xiàng)內(nèi)容:(1)一般技術(shù)指標(biāo)。一般技術(shù)指標(biāo)中包括防火涂料的一般要求、防火涂料施工溫度的要求、防火涂料與復(fù)層涂料配套要求，以及毒性和煙密度的要求等。(2)耐火性能指標(biāo)。不同類型的防火涂料其耐火性能指標(biāo)不同，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料有涂層厚度和耐火極限的要求，特別是按照油類火災(zāi)升溫條件進(jìn)行耐火性能試驗(yàn)極限;(3)理化性能指標(biāo)。理化性能有細(xì)度、黏結(jié)強(qiáng)度、耐水性、抗震性、耐酸堿性、耐油性、耐鹽霧、耐溶劑、耐凍融、耐高溫粘接性能等;(4)耐候性能指標(biāo)。耐候性主要考慮老化、濕熱試驗(yàn)性能;(5)耐爆炸氣流沖擊試驗(yàn)性能。此外，還應(yīng)根據(jù)具體情況和使用要求對(duì)其他相關(guān)的性能進(jìn)行檢驗(yàn)，以全面地評(píng)價(jià)油(氣)罐、石油輸送管道防火涂料產(chǎn)品的性能。

5、結(jié)束語

采用防火涂料對(duì)化工儲(chǔ)罐、石油管道等化工裝置實(shí)施保護(hù)，可提高被保護(hù)基材的防火功能，杜絕惡性火災(zāi)事故的發(fā)生。而準(zhǔn)確分析化工裝置的防火要求，科學(xué)的設(shè)計(jì)防火涂料在化工裝置中的應(yīng)用，合理地選擇防火涂料，對(duì)于生產(chǎn)廠家調(diào)整生產(chǎn)戰(zhàn)略、開發(fā)新型產(chǎn)品，石化企業(yè)在安全設(shè)計(jì)中正確合理地選擇適合自身需要的防火涂料品種以及安全評(píng)估單位制定相關(guān)法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)均有著十分重要的意義。

[1]付智敏譯.用升華型與膨脹型薄層防火涂料保護(hù)液化石油氣儲(chǔ)罐.消防技術(shù)與產(chǎn)品信息.2000,(10)54～58

[2]戴幼松，盧國建.化工儲(chǔ)罐、石油管道專用防火涂料淺析.勞動(dòng)安全與健康.200l,(12)12～13

[3]馬立平.層次分析法.北京統(tǒng)計(jì).2000,(7)38～39

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.085

付邦舉，男，1975年出生，大學(xué)本科，碩士學(xué)位，河南省商丘市公安消防支隊(duì)防火處處長(zhǎng)，主要從事消防監(jiān)督管理工作。