外浮顶储罐通常用于存储原油、汽油或煤油等有挥发性的石油产品,是敞口的圆柱形钢制储罐。对于石油浮顶储罐以及拱顶罐而言,存储产品的蒸汽会聚集在浮顶和储罐壳体之间的边缘处。当边缘密封被损坏时,它可以与空气混合,形成危险的混合物。静电产生的闪电或火花可能会引发火灾。由于它被储罐壳体隐藏,易发展到危险的强度,难以控制。因此,对于石油浮顶储罐灭火系统的设计至关重要。三氟碘甲烷(CF3I)气体自动灭火系统从1999年开始,在外浮顶罐以及拱顶罐上已经广泛应用,其中外浮顶罐居多,在伊拉克的图巴油库、伊朗的伊斯法罕炼油厂和阿巴斯炼油厂,以及欧洲、亚洲和非洲等各地都有应用,最小罐直径18 m,最大罐直径120 m。
图1 CF3I气体自动灭火系统
石油浮顶储罐沿边密封保护系统是一种完全预制的系统,安装在储罐的顶部,如图1所示。每个储罐都有一个或多个独立的系统,数量取决于储罐的大小。每个部分由一个确定最大长度的圆形管组成,安装在储罐壳体和屋顶之间的沿边密封区域,并连接到一个储存干净剂CF3I的贮罐(一种液化灭火剂,超压氮气)。玻璃泡管状的喷洒器采用耐腐蚀材料和镀层,在管道上间隔设置。配管永久连接到并受储罐压力,储罐按照精确规格设计,并外部涂上高质量的保护涂层。每个储罐都配备了内容物液位开关和压力开关。这些开关连接到固有安全的监控环路,以符合国际防爆安全规则。当内容物液位开关或压力开关被触发时,会发出“故障”警报。当两个开关同时被触发时,这将创建一个“火灾”警报。这些信号将被传送到一个中央站。在发生火灾时,其热量会导致一个或多个喷洒器打开,将灭火剂直接投放到火灾区域。“火灾甚至在发现之前就被扑灭了”。简单的设计和持续的监督组合使CF3I灭火系统成为浮顶储罐存储设施中真正安全的关键。
由于扑灭初期火灾相对简单,因此早期发现至关重要。使用CF3I灭火剂的灭火系统可以在早期对火灾进行快速扑灭。CF3I是一种氟甲烷化合物,无色、无味,其蒸汽密度为空气的6.9倍。它以液化气体的形式存储,并用超压氮气以获得更大的喷射能量。
CF3I具有较低的急性毒性,心脏致敏度测试表明未观察到损害作用的剂量(NOAEL)为0.2%,最小可见损害作用水平(LOAEL)为0.4%。因此,CF3I是在无人区和流动应用(例如浮顶储罐)中使用的非常适合的灭火剂。CF3I是美国消防协会(NFPA)2001中提到的所有化学灭火剂中大气寿命最短的,小于1.5天,因此GWP最低。
从灭火机制上分析,由于CF3I的灭火机制是主动的,主要基于所谓的“负”催化作用,中断燃烧区的链式反应。因此,CF3I可以有快速的灭火作用,是一种非常有效的灭火剂,灭火效率甚至比被禁用的卤代烷类更好。
另外,CF3I是电绝缘和非腐蚀性的,因此即使在带电设备上使用也是安全的。CF3I不会留下颗粒物来损坏设备,释放后不需要清洁。与所有可用的保护系统相比,具有浮顶的储罐上的CF3I系统仅需要有限的面积,且具有仪表的储存容器的重量最轻。由于浮顶上的额外负载通常是关键的,因此这是这些CF3I系统的一个非常重要的优点。