石油化工企業(yè)消防設(shè)計中的問題探討

石油化工企業(yè)消防設(shè)計中的問題探討

石油和天然氣生產(chǎn)公司是以石油、天然氣和其他產(chǎn)品為原料，生產(chǎn)和儲存各種石油產(chǎn)品的加油站、石油化工廠、石油化纖廠及其聯(lián)合工廠。石油化工企業(yè)由于原料、加工過程、產(chǎn)品的不同,企業(yè)的特點、規(guī)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(yè)消防設(shè)計時經(jīng)常遇到的一些問題結(jié)合規(guī)范、設(shè)計經(jīng)驗及工程進(jìn)行探討。1作為企業(yè)消防中心的消防站根據(jù)GB50160—2008《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》對于小型石化企業(yè),當(dāng)周邊設(shè)有消防站,該消防站在接到火警后消防車到達(dá)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(dāng)其消防車的配置滿足企業(yè)消防要求時,該消防站可作為企業(yè)的依托消防站。工業(yè)園區(qū)內(nèi)的小型石化企業(yè),可依托園區(qū)集中設(shè)置的消防站,消防站的位置滿足GB50160—2008中第4.2.10條的設(shè)置要求,即消防站在接到火警后消防車到達(dá)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(yè)消防要求。對于園區(qū)內(nèi)的大中型石化企業(yè),即便是園區(qū)集中設(shè)置的消防站接到火警后消防車到達(dá)火場的時間不超過5min,能夠提供適用于撲救石油化工火災(zāi)的消防車,考慮到企業(yè)內(nèi)部消防站消防人員熟悉本企業(yè)內(nèi)部情況,了解石化火災(zāi)特點,能第一時間到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場,對撲滅初期火災(zāi)、控制火勢發(fā)展有很大作用,認(rèn)為企業(yè)仍需設(shè)置自己的消防站,企業(yè)消防站規(guī)?？蛇m當(dāng)減小。2消防設(shè)施及其用量石油化工企業(yè)廠區(qū)的消防用水量按著火處數(shù)和相應(yīng)滅火用水量確定。當(dāng)廠區(qū)占地面積小于或等于100hm對于廠區(qū)消防用水量,按照規(guī)范要求進(jìn)行計算,一般情況下最大消防水量發(fā)生在裝置區(qū)或儲罐區(qū);工藝裝置的消防水量應(yīng)根據(jù)其規(guī)模、火災(zāi)危險性、發(fā)生火災(zāi)的影響范圍、同時使用的消防設(shè)施及對相鄰系統(tǒng)的影響等情況綜合考慮確定,不能簡單地套用規(guī)范給出的參考水量。對于廠區(qū)輔助生產(chǎn)設(shè)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(guī)范規(guī)定為:空分站的消防用水量宜為90~120L/s。輔助生產(chǎn)設(shè)施的消防用水量是按50L/s還是按空分站的90~120L/s,經(jīng)常會有不同意見。GB50160—2008定義的公用和輔助設(shè)施為“不直接參加石油化工生產(chǎn)過程,在石油化工生產(chǎn)過程中起輔助作用的必要設(shè)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(shè)施,消防水量按50L/s確定;而對于參加生產(chǎn)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(shè)施組成對于石油化工企業(yè)的裝置或聯(lián)合裝置、罐組按照規(guī)范的要求應(yīng)設(shè)置環(huán)狀消防道路,對于設(shè)有消防道路的區(qū)域,一般情況下沿消防道路設(shè)置消防管網(wǎng)并相應(yīng)布置消火栓、消防炮。石油化工企業(yè)的火炬為生產(chǎn)區(qū)的設(shè)施,其本身是工廠的安全措施,與生產(chǎn)裝置不同,規(guī)范中對其周圍是否設(shè)置消防道路及環(huán)狀消防管網(wǎng)沒有規(guī)定?；鹁嬖O(shè)施大致分為烴類火炬和酸性氣火炬。烴類火炬設(shè)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(shè)施組成及介質(zhì)來看火炬設(shè)施著火的可能性較小。酸性氣火炬設(shè)施的組成中主要包括水封罐、酸性氣收集罐、火炬,根據(jù)這些組成,火炬著火介質(zhì)較少。雖然火炬設(shè)施的著火介質(zhì)少,著火幾率低,但不排除發(fā)生火災(zāi)的可能性,曾經(jīng)發(fā)生過回火爆炸的情況。根據(jù)這些特點火炬設(shè)施的消防主要采取在消防管道上設(shè)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(fā)生火雨時對周圍植被、船舶的影響。4消防措施的應(yīng)用高溫油泵是指輸送介質(zhì)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(yè)發(fā)生了多起高溫油泵密封泄漏導(dǎo)致的著火事故,為火災(zāi)多發(fā)設(shè)備,給裝置安全運(yùn)行帶來了嚴(yán)重影響,有關(guān)企業(yè)對高溫油泵的安全運(yùn)行提出了指導(dǎo)意見,包括加強(qiáng)巡檢管理、平穩(wěn)操作、設(shè)備材料質(zhì)量管理及完善的應(yīng)急消防措施。做好高溫油泵的設(shè)計選型、泵的工藝系統(tǒng)設(shè)計、泵的布置設(shè)計,是從源頭上消除高溫油泵的安全隱患,做到本質(zhì)安全的必要條件。在本質(zhì)安全設(shè)計的前提下,根據(jù)泵的運(yùn)行狀況及維修時發(fā)生火災(zāi)的情況分析,還應(yīng)設(shè)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(shè)備、空冷器等下方時,對泵的消防保護(hù)均作了要求。隨著高溫油泵著火事故的多發(fā),對泵的布置要求也越來越嚴(yán)格,發(fā)展趨勢為高溫油泵不應(yīng)布置在管架下方。對于高溫油泵需設(shè)置水噴霧(水噴淋)系統(tǒng)或固定水炮霧狀保護(hù)及蒸汽滅火措施;設(shè)置水噴霧系統(tǒng)或用消防炮霧狀保護(hù),主要是考慮高溫油泵少量泄漏引發(fā)小型火災(zāi)時可以滅火,當(dāng)火勢較大時可以進(jìn)行冷卻,以使火勢不至于很快擴(kuò)散蔓延,且可以避免出現(xiàn)設(shè)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(qū)宜布置半固定蒸汽滅火接頭和蒸汽篩孔管。有條件的企業(yè)可在高溫油泵區(qū)設(shè)置自動泡沫噴淋等消防設(shè)施。這里的“有條件”主要考慮的因素為:設(shè)置自動泡沫噴淋消防時,需配置相應(yīng)的供給泡沫混合液的泡沫站,在GB50151—2010《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》第8.1.6條中對泡沫站設(shè)置有如下要求:“嚴(yán)禁將泡沫站設(shè)置在防火堤內(nèi)、圍堰內(nèi),泡沫滅火系統(tǒng)保護(hù)區(qū)或其它火災(zāi)及爆炸危險區(qū)域內(nèi)”,根據(jù)該條款,在裝置內(nèi)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(shè)置泡沫滅火系統(tǒng)。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(shè)置水噴霧系統(tǒng)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(qū)設(shè)置半固定式滅火蒸汽接頭,在泵附近設(shè)置蒸汽篩孔管。(3)在有條件的情況下可在高溫油泵區(qū)設(shè)置泡沫噴淋消防設(shè)施。5消防炮的操作由于石油化工企業(yè)需要消防保護(hù)的設(shè)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(yuǎn),可以用于保護(hù)人員難以靠近的危險設(shè)備群、高危險設(shè)備等。根據(jù)消防炮的特點,固定消防炮在石化企業(yè)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(qū)的設(shè)置進(jìn)行探討。5.1固定消防水炮的保護(hù)(1)消防輔助冷卻球罐、固定頂罐可采用固定水炮保護(hù)。在固定頂儲罐消防設(shè)計時,罐壁的冷卻可采用設(shè)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(dāng)發(fā)生風(fēng)向轉(zhuǎn)變或出現(xiàn)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(jìn)行消防輔助冷卻球罐區(qū)消防冷卻按照GB50160—2008中第8.10.2條的要求,當(dāng)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(shè)置固定消防水炮保護(hù)。外浮頂罐著火時,由于只是密封圈火災(zāi),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(hù),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(yè)的消防人員操作從而對外浮頂罐進(jìn)行有效冷卻。5.2罐區(qū)周圍是否設(shè)置泡沫炮在罐區(qū)的設(shè)計中,有些在泡沫系統(tǒng)管網(wǎng)上設(shè)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(jìn)入密封圈內(nèi),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(wǎng)上設(shè)置泡沫炮,這些泡沫炮主要用于撲滅罐區(qū)內(nèi)的流淌火災(zāi)。綜上,在罐區(qū)周圍不建議設(shè)置泡沫炮。罐區(qū)的滅火主要依靠固定、半固定泡沫滅火系統(tǒng)及消防車滅火。6罐的儲存特性在以往的石化企業(yè)罐組中,高溫油罐儲存介質(zhì)為瀝青和渣油,儲罐數(shù)量也不多,主要采用泡沫滅火系統(tǒng)。最近幾年石化企業(yè)節(jié)能降耗要求逐漸提高,企業(yè)規(guī)模及其裝置朝著越來越大型化的方向發(fā)展。裝置間為熱聯(lián)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(guī)范推薦采用有經(jīng)驗的消防人員初期緩慢注入空氣泡沫,待罐內(nèi)介質(zhì)溫度下降后,按正常注入,主要防止介質(zhì)“沸溢”。國內(nèi)規(guī)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(nèi)外規(guī)范、油罐性能及滅火實例方面,總結(jié)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(yīng)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(shè)施集中考慮,統(tǒng)一設(shè)置,共包括有10萬m項目設(shè)置獨立的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng),壓力為0.8~1.2MPa。消防用水量按同一時間內(nèi)2處火災(zāi)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(zāi)危險等級如表1所示。項目共設(shè)置2座消防站,消防總站和消防分站互為支援,互為聯(lián)防。消防總站設(shè)在原油罐組區(qū)域,內(nèi)設(shè)置4輛消防車,其中包括:2臺大型泡沫消防車、1臺泡沫運(yùn)輸車和1臺消防高噴車。消防總站由5車位車庫、業(yè)務(wù)及輔助用房、消防訓(xùn)練場及訓(xùn)練塔組成。(1)油氣管網(wǎng)火災(zāi)設(shè)計最大消防用水量按同一時間內(nèi)2處火災(zāi)設(shè)計,一處為成品油首站30000m最大消防用水儲量按同一時間內(nèi)2處火災(zāi)設(shè)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(yáng)程H=120m。消防冷卻水備用泵:3臺柴油機(jī)泵,單泵流量Q=200L/s,揚(yáng)程H=120m。消防水穩(wěn)壓泵:2臺電動泵,單泵流量Q=30L/s,揚(yáng)程H=120m。(3)泡沫液的制備泡沫消防供水服務(wù)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(yáng)程H=120m。泡沫消防給水備用泵:2臺柴油機(jī)泵,單泵流量Q=110L/s,揚(yáng)程H=120m。(4)總消防水處理設(shè)施本項目生產(chǎn)、生活和消防用水的儲存設(shè)施共用,設(shè)置2個10000m7.3.3泡沫站本項目共設(shè)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(qū)4座。7.3.4消防管道配置(1)消防熱水系統(tǒng)原油罐區(qū)及成品油首站消防冷卻水系統(tǒng)和泡沫消防給水系統(tǒng)分開單獨設(shè)置,煉油廠的消防冷卻水系統(tǒng)和泡沫消防給水系統(tǒng)合并設(shè)置。(2)消防冷卻用水采用穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng),系統(tǒng)管網(wǎng)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(qū)及輔助生產(chǎn)區(qū)等火災(zāi)時消防冷卻用水。(3)高壓消防給水系統(tǒng)原油罐區(qū)及成品油首站的泡沫消防給水系統(tǒng)采用穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng),系統(tǒng)管網(wǎng)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(qū)等火災(zāi)時配置泡沫用水。(4)泡沫溶液系統(tǒng)泡沫混合液系統(tǒng)指經(jīng)泡沫比例混合裝置混合后,配置成泡沫混合液,經(jīng)泡沫混合液管道輸送至油罐區(qū),為油罐區(qū)火災(zāi)時提供泡沫混合液。8對于符合規(guī)范要求的城市森林設(shè)計內(nèi)容,建議采取合理的消防保護(hù)方案以上對石油化工企業(yè)消