石油化工企業消防設計中的問題探討

石油和天然氣生產公司是以石油、天然氣和其他產品為原料，生產和儲存各種石油產品的加油站、石油化工廠、石油化纖廠及其聯合工廠。石油化工企業由于原料、加工過程、產品的不同,企業的特點、規模各不相同且差別很大,采用的消防形式也不盡相同,下面就石油化工企業消防設計時經常遇到的一些問題結合規范、設計經驗及工程進行探討。1作為企業消防中心的消防站根據GB50160—2008《石油化工企業設計防火規范》對于小型石化企業,當周邊設有消防站,該消防站在接到火警后消防車到達火場的時間不超過5min(對于丁、戊類的局部場所,行車路程加大到4km),當其消防車的配置滿足企業消防要求時,該消防站可作為企業的依托消防站。工業園區內的小型石化企業,可依托園區集中設置的消防站,消防站的位置滿足GB50160—2008中第4.2.10條的設置要求,即消防站在接到火警后消防車到達火場的時間不超過5min(對于丁、戊類的局部場所,行車路程加大到4km),其消防車的配置滿足企業消防要求。對于園區內的大中型石化企業,即便是園區集中設置的消防站接到火警后消防車到達火場的時間不超過5min,能夠提供適用于撲救石油化工火災的消防車,考慮到企業內部消防站消防人員熟悉本企業內部情況,了解石化火災特點,能第一時間到達火災現場,對撲滅初期火災、控制火勢發展有很大作用,認為企業仍需設置自己的消防站,企業消防站規模可適當減小。2消防設施及其用量石油化工企業廠區的消防用水量按著火處數和相應滅火用水量確定。當廠區占地面積小于或等于100hm對于廠區消防用水量,按照規范要求進行計算,一般情況下最大消防水量發生在裝置區或儲罐區;工藝裝置的消防水量應根據其規模、火災危險性、發生火災的影響范圍、同時使用的消防設施及對相鄰系統的影響等情況綜合考慮確定,不能簡單地套用規范給出的參考水量。對于廠區輔助生產設施,其消防用水量可按50L/s計算;而對于空分站的消防用水量,規范規定為:空分站的消防用水量宜為90~120L/s。輔助生產設施的消防用水量是按50L/s還是按空分站的90~120L/s,經常會有不同意見。GB50160—2008定義的公用和輔助設施為“不直接參加石油化工生產過程,在石油化工生產過程中起輔助作用的必要設施”,主要包括鍋爐房和自備電站、變電所、電信站、空壓站、空分站等。一般情況下,空分站是作為輔助設施,消防水量按50L/s確定;而對于參加生產過程的大型空分站(如煤化工的空分站),其主要作用與工藝裝置相同,與起輔助作用的空分站不同,消防水量按照90~120L/s確定。3火炬設施組成對于石油化工企業的裝置或聯合裝置、罐組按照規范的要求應設置環狀消防道路,對于設有消防道路的區域,一般情況下沿消防道路設置消防管網并相應布置消火栓、消防炮。石油化工企業的火炬為生產區的設施,其本身是工廠的安全措施,與生產裝置不同,規范中對其周圍是否設置消防道路及環狀消防管網沒有規定。火炬設施大致分為烴類火炬和酸性氣火炬。烴類火炬設施的組成中主要包括水封罐、分液罐、火炬。對于烴類火炬,水封罐中可能會有少量烴類分液罐中的存液量通常小于罐容的1/3,罐中會有烴類存在。從烴類火炬中的設施組成及介質來看火炬設施著火的可能性較小。酸性氣火炬設施的組成中主要包括水封罐、酸性氣收集罐、火炬,根據這些組成,火炬著火介質較少。雖然火炬設施的著火介質少,著火幾率低,但不排除發生火災的可能性,曾經發生過回火爆炸的情況。根據這些特點火炬設施的消防主要采取在消防管道上設置消火栓及配置小型滅火器等措施。對于布置在廠外如山上、海邊的火炬,需考慮火炬發生火雨時對周圍植被、船舶的影響。4消防措施的應用高溫油泵是指輸送介質操作溫度大于250℃且超過自燃點的離心油泵。近年來,煉油企業發生了多起高溫油泵密封泄漏導致的著火事故,為火災多發設備,給裝置安全運行帶來了嚴重影響,有關企業對高溫油泵的安全運行提出了指導意見,包括加強巡檢管理、平穩操作、設備材料質量管理及完善的應急消防措施。做好高溫油泵的設計選型、泵的工藝系統設計、泵的布置設計,是從源頭上消除高溫油泵的安全隱患,做到本質安全的必要條件。在本質安全設計的前提下,根據泵的運行狀況及維修時發生火災的情況分析,還應設置必要的消防措施。GB50160—2008中第8.6.6條對布置在管廊、可燃液體設備、空冷器等下方時,對泵的消防保護均作了要求。隨著高溫油泵著火事故的多發,對泵的布置要求也越來越嚴格,發展趨勢為高溫油泵不應布置在管架下方。對于高溫油泵需設置水噴霧(水噴淋)系統或固定水炮霧狀保護及蒸汽滅火措施;設置水噴霧系統或用消防炮霧狀保護,主要是考慮高溫油泵少量泄漏引發小型火災時可以滅火,當火勢較大時可以進行冷卻,以使火勢不至于很快擴散蔓延,且可以避免出現設備在急冷的情況下開裂、變形;蒸汽滅火是熱油泵可采取的滅火措施之一,在熱油泵區宜布置半固定蒸汽滅火接頭和蒸汽篩孔管。有條件的企業可在高溫油泵區設置自動泡沫噴淋等消防設施。這里的“有條件”主要考慮的因素為:設置自動泡沫噴淋消防時,需配置相應的供給泡沫混合液的泡沫站,在GB50151—2010《泡沫滅火系統設計規范》第8.1.6條中對泡沫站設置有如下要求:“嚴禁將泡沫站設置在防火堤內、圍堰內,泡沫滅火系統保護區或其它火災及爆炸危險區域內”,根據該條款,在裝置內很難找到滿足此條件的地方,尤其對于裝置改造項目更困難。因此在滿足條件的情況下,可設置泡沫滅火系統。綜上所述,采取以下消防措施是比較可行的:(1)在高溫油泵設置水噴霧系統或使高溫油泵在消防水炮霧狀水的覆蓋下。(2)在高溫油泵區設置半固定式滅火蒸汽接頭,在泵附近設置蒸汽篩孔管。(3)在有條件的情況下可在高溫油泵區設置泡沫噴淋消防設施。5消防炮的操作由于石油化工企業需要消防保護的設施種類較多,采用的消防措施不盡相同,有針對性地采取合適的消防手段是快速、有效滅火的必要條件。消防炮具有操作簡單、靈活、供水量大、射程遠,可以用于保護人員難以靠近的危險設備群、高危險設備等。根據消防炮的特點,固定消防炮在石化企業的使用場所很多,但消防炮也有其缺點和不適用性,以下對固定消防炮在罐區的設置進行探討。5.1固定消防水炮的保護(1)消防輔助冷卻球罐、固定頂罐可采用固定水炮保護。在固定頂儲罐消防設計時,罐壁的冷卻可采用設置于罐壁上的消防噴淋冷卻管道,儲罐周圍的固定消防水炮可不靠近儲罐操作消防炮,當發生風向轉變或出現其它對著火罐及鄰近罐不利情況時,可有針對性地對固定頂罐進行消防輔助冷卻球罐區消防冷卻按照GB50160—2008中第8.10.2條的要求,當單罐容積大于100m(2)熱罐冷卻不同不建議在外浮頂罐組周圍設置固定消防水炮保護。外浮頂罐著火時,由于只是密封圈火災,火勢不大,消防冷卻水只需考慮著火罐的冷卻,不必考慮鄰近罐的冷卻。若對著火罐采用固定消防水炮保護,由于消防水炮位置固定,噴射角度若不合適,消防水打到罐的浮頂上排水不及時容易使浮盤傾斜,反倒不宜滅火。對外浮頂罐輔助冷卻最好采用遙控型或水力自擺型移動消防炮,將炮布置在合適的位置由專業的消防人員操作從而對外浮頂罐進行有效冷卻。5.2罐區周圍是否設置泡沫炮在罐區的設計中,有些在泡沫系統管網上設置泡沫炮。對于固定頂罐,泡沫噴射到液體表面較難;對于外浮頂罐,噴射的泡沫很難進入密封圈內,且噴射的泡沫混合液可能對罐的浮頂有一定沖擊力,擾動浮頂而造成次生事故,更不宜滅火,造成泡沫液的浪費。若在管網上設置泡沫炮,這些泡沫炮主要用于撲滅罐區內的流淌火災。綜上,在罐區周圍不建議設置泡沫炮。罐區的滅火主要依靠固定、半固定泡沫滅火系統及消防車滅火。6罐的儲存特性在以往的石化企業罐組中,高溫油罐儲存介質為瀝青和渣油,儲罐數量也不多,主要采用泡沫滅火系統。最近幾年石化企業節能降耗要求逐漸提高,企業規模及其裝置朝著越來越大型化的方向發展。裝置間為熱聯合,中間罐儲存為熱罐,即通常所稱的熱油罐,其特點是儲存溫度高,一般在93℃以上。針對高溫油罐消防,國外規范推薦采用有經驗的消防人員初期緩慢注入空氣泡沫,待罐內介質溫度下降后,按正常注入,主要防止介質“沸溢”。國內規范對高溫油罐消防沒有特殊要求。從高溫油罐的性能及著火實例來看,高溫油罐不易著火,但一旦著火很難撲救,尤其是儲存容積大、溫度高的儲罐。從國內外規范、油罐性能及滅火實例方面,總結出以下幾點意見:(3)增加泡沫液的儲存量及配置泡沫混合液相應的儲存水量。某大型石化項目包括煉油廠、原油儲庫、成品油首站、原油首末站。項目的公用消防設施集中考慮,統一設置,共包括有10萬m項目設置獨立的穩高壓消防給水系統,壓力為0.8~1.2MPa。消防用水量按同一時間內2處火災考慮,一處為成品油首站30000m7.2消防改革及控制主要工藝裝置(單元)組成和火災危險等級如表1所示。項目共設置2座消防站,消防總站和消防分站互為支援,互為聯防。消防總站設在原油罐組區域,內設置4輛消防車,其中包括:2臺大型泡沫消防車、1臺泡沫運輸車和1臺消防高噴車。消防總站由5車位車庫、業務及輔助用房、消防訓練場及訓練塔組成。(1)油氣管網火災設計最大消防用水量按同一時間內2處火災設計,一處為成品油首站30000m最大消防用水儲量按同一時間內2處火災設計,一處為3000m(2)消防冷卻水水泵消防冷卻水主用泵:3臺電動泵,單泵流量Q=200L/s,揚程H=120m。消防冷卻水備用泵:3臺柴油機泵,單泵流量Q=200L/s,揚程H=120m。消防水穩壓泵:2臺電動泵,單泵流量Q=30L/s,揚程H=120m。(3)泡沫液的制備泡沫消防供水服務范圍為原油罐組和成品油首站,考慮成品油首站為最大一次泡沫混合液用處,其流量為200L/s,水壓約為1.2MPa,泡沫液采用3%水成膜型泡沫液。泡沫消防給水泵的具體配置如下:泡沫消防給水主用泵:2臺電動泵,單泵流量Q=110L/s,揚程H=120m。泡沫消防給水備用泵:2臺柴油機泵,單泵流量Q=110L/s,揚程H=120m。(4)總消防水處理設施本項目生產、生活和消防用水的儲存設施共用,設置2個10000m7.3.3泡沫站本項目共設置泡沫站7座,分別為成品油首站2座、煉油廠1座、原油罐區4座。7.3.4消防管道配置(1)消防熱水系統原油罐區及成品油首站消防冷卻水系統和泡沫消防給水系統分開單獨設置,煉油廠的消防冷卻水系統和泡沫消防給水系統合并設置。(2)消防冷卻用水采用穩高壓消防給水系統,系統管網壓力維持在0.80MPa(G),消防時管道壓力為1.2MPa(G),供給裝置、罐區及輔助生產區等火災時消防冷卻用水。(3)高壓消防給水系統原油罐區及成品油首站的泡沫消防給水系統采用穩高壓消防給水系統,系統管網壓力維持在0.8MPa(G),消防時管道壓力為1.2MPa(G),供給原油罐區等火災時配置泡沫用水。(4)泡沫溶液系統泡沫混合液系統指經泡沫比例混合裝置混合后,配置成泡沫混合液,經泡沫混合液管道輸送至油罐區,為油罐區火災時提供泡沫混合液。8對于符合規范要求的城市森林設計內容,建議采取合理的消防保護方案以上對石油化工企業消