根据着火后防火隔离阀所起的作用不同，不同类型防火隔离阀，阀体结构和执行机构技术要求有很大差异。对火灾安全型隔离阀来说，其执行机构应设计为火灾安全型，即发生火灾时，阀门应自动处于安全位置；阀门应能在1093℃烃类池火环境中30min内不产生内漏或外漏，阀体满足API 607或API 6FA或ISO 10497规定的防火测试要求。对防火型或耐火型隔离阀来说，除阀体应满足上述规定的防火测试要求外，阀门执行机构还应设计为防火安全型，即：发生火灾时，执行机构应自动将阀门置于安全位置，在1093℃烃类池火环境中30 min内,执行机构仍能正常操作。
根据SH/T3005-2016《石油化工自动化仪表选型设计规范》有关规定，当紧急切断防火隔离阀有防火保护措施要求时，首选安装防火保护罩。本文结合近几年防火隔离阀采购工作中遇到的问题，对防火隔离阀执行机构加装防火罩的必要性、防火罩的结构设计，以及影响防火罩采购价格的几个重要参数，进行了深入分析和研究。
1、防火罩结构形式
防火隔离阀执行机构加装防火罩的目的是发生火灾后，阻止或减缓防火罩外部热量传递到防火罩内，使罩内温度在30 min内不会高于罩内被保护对象的工作失效温度，确保了火灾发生后30 min 内，防火隔离阀仍能根据工艺要求进行操作。因此，防火隔离阀加装防火罩的原则为：阀门应处于着火区域；发生火灾后阀门还需要进行正常操作。
防火罩的结构形式分为柔性防火罩和刚性防火罩两种，如图1和图2所示。
图1 柔性防火罩结构形式示意
图2 刚性防火罩结构形式示意
柔性防火罩由耐火隔层和耐火陶瓷纤维压制构成，特点是：柔软、轻盈、结构紧凑、安装拆卸简便。刚性防火罩由高性能绝热材料和不锈钢表层密封构建而成，特点是：强度高、经久耐用、环境适应性强、使用寿命长。相对柔性防火罩而言，刚性防火罩需要的安装空间较大，整体成本昂贵。目前，大多数石化企业采买的防火罩都以柔性防火罩为主，尤其是加装防火罩的改造项目，由于安装空间受限，只能选择柔性防火罩。
2、柔性防火罩结构特点
柔性防火罩主要由柔性防火材料、安装固定支架、观察/检修窗、通风格栅窗、排水塞和紧固附件等组成。各部件的作用如下：
①柔性防火材料。由耐火防护层面料、防火纤维、隔热材料和金属丝网等构成，是防火罩的主体。
②安装固定支架。一般采用不锈钢材料制成，用于固定和支撑柔性防火材料。
③观察/检修窗。用于定期检查、维修被保护附件，一般采用快开结构，方便快速巡检。
④通风格栅窗。用于将防火罩内被保护元件正常工作时释放的热量散发到外部环境中，防止防火罩内局部过热。当发生火灾且外部环境达到一定温度(例如：100℃)时，通风格栅内部自动膨胀，阻止火焰进入到防火罩内。
⑤排水塞。安装在防火罩外壳底部，正常情况下可将壳体内积聚的水排出。当发生火灾且外部环境达到一定温度时，排水塞自动膨胀，阻止火焰进入到防火罩内。
⑥紧固附件。用于将柔性防火罩各部件组合固定联接在一起。
另外，在执行机构电缆或供风管进出口位置，还应有预留孔或预留件，电缆或供风管进出口应有防火膨胀垫片或其他类似产品，当发生火灾且外部环境达到一定温度时，进出口垫片自动膨胀，阻止火焰进入到防火罩内。
3、影响防火罩价格的重要参数
防火罩设计时需要关注的参数主要有：工作温度、起始温度、高温失效温度、外形尺寸和气象条件。其中，影响防火罩结构设计和价格的关键参数是起始温度、工作失效温度和外形尺寸。
根据API相关标准对防火隔离阀的耐火性能要求，执行机构加装防火罩后，在烃类池火1093℃环境下30min内，防火罩内温度不能升高到使被保护对象工作失效的温度。因此，防火罩结构设计时，必须考虑两个重要的温度参数：一是防火罩内起始温度；二是被保护对象的工作失效温度。起始温度与工作失效温度的差值越小，对防火罩的防火性能要求越高，防火罩的制造成本就会越高。
防火罩内起始温度应按环境极端最高温度或执行机构及其附件正常工作温度的高值选取，工作失效温度应按被保护对象中各元件工作失效温度的最低值选取。
以某项目气动执行机构为例，防火罩内被保护对象主要有气动执行机构、空气过滤减压阀和电磁阀等。防火罩内起始温度和工作失效温度应按如下原则进行设计：
①起始温度。该项目所在地环境极端最高温度为40℃，被保护对象中电磁阀(正常带电)的正常工作温度最高为38℃，防火罩的起始温度应选取为40℃。
②工作失效温度。被保护对象中，气动执行机构的工作失效温度为95℃，空气过滤减压阀的工作失效温度为80℃，电磁阀的工作失效温度为60℃，防火罩的工作失效温度应选取为60℃。
因此，气动执行机构在防火罩结构设计时，应满足在1093℃烃类池火环境下30min内，防火罩内温度不能升高到工作失效温度60℃。
笔者结合近几年项目的招标文件中，发现只要求在1093℃烃类池火环境下30min内，防火罩内温度不应超过多少度，但都没有对防火罩的起始温度和工作失效温度提出明确要求。由于防火罩在取证试验时，起始温度采用的都是试验时的室温，在1093℃烃类池火环境下燃烧30min后，防火罩内温度基本上都达到了70～80℃，因此，如果招标文件中没有对防火罩起始温度和工作失效温度提出明确要求，产品供应商很可能就会按取证时的样品试验参数设计防火罩的结构，因此，供应商提供的防火罩就无法满足具体项目的使用要求。另外，防火罩工作失效温度的高低对防火罩的散热方案设计也有很大影响。
影响防火罩价格的重要参数还有一个是被保护对象的外形尺寸，该尺寸决定了防火罩的外形设计和现场安装方案。因此，招标文件中应提供装配完电磁阀和空气过滤减压阀等附件后的气动执行机构的详细外形结构尺寸，供应商应按该数据设计防火罩结构和外形尺寸，包括安装支架、预留观察窗、电缆以及供风管接口位置设计等。如果是在役防火隔离阀加装防火罩，应先现场勘测阀门周围的安装空间，确定防火罩的加装方案，然后再进行防火罩的结构和外形设计。
防火罩设计时还应考虑项目所在地的气象条件和安装环境，根据需要考虑防雨、防紫外线、耐盐雾腐蚀、耐化学腐蚀等要求，防火罩内不应存在有害物质和石棉衍生物。
4、防火罩安装事项
防火罩到达现场后，必须进行现场验收，安装前应做好技术指导工作，防火罩应配备详细的现场安装图，确保安装过程无需动火、无需拆解和更改现场气路和电路，避免安装后防火罩包裹不严、各个部件间的缝隙较大，进出线接口未加防火膨胀措施等问题。保证发生火灾时无任何火苗能窜进防火罩内部，确保防火罩的整体防火性能。
防火罩现场施工安装时应严格遵照供应商图纸进行，施工完毕后应组织施工单位、业主和供应商进行现场验收，确保最终的安装满足技术要求。
5、结束语
随着石油化工装置大型化和安全生产有关法规越来越严格，石油化工企业在火灾危险场所使用柔性防火罩的情况越来越多。目前，防火罩品种繁多，产品质量良莠不齐，笔者希望通过本文，对防火罩结构设计和招投标采购工作提供一些参考和借鉴。
作者：戴维思
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