加強(qiáng)石油化工企業(yè)防火設(shè)計的對策探討

葉年忠，張　冬

(江蘇省消防總隊，江蘇 南京　210036)

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加強(qiáng)石油化工企業(yè)防火設(shè)計的對策探討

葉年忠，張冬

(江蘇省消防總隊，江蘇 南京210036)

當(dāng)前石油化工行業(yè)發(fā)展迅猛，致災(zāi)風(fēng)險急劇增加。根據(jù)近年來國內(nèi)發(fā)生的數(shù)起石油化工企業(yè)爆炸火災(zāi)事故特點(diǎn)和處置過程，分析了現(xiàn)行規(guī)范存在的不足，并在總平面布置、管道敷設(shè)、滅火救援設(shè)施、消防設(shè)施等方面提出了加強(qiáng)措施。

石油化工；防火設(shè)計；消防設(shè)施；滅火救援設(shè)施

隨著科技的日益進(jìn)步和生產(chǎn)技術(shù)的不斷革新，石油化工行業(yè)迅猛發(fā)展，企業(yè)項目規(guī)模、工藝復(fù)雜程度、生產(chǎn)設(shè)備密度、物料品種數(shù)量不斷增大，致災(zāi)風(fēng)險急劇增加。近年來，國內(nèi)接連發(fā)生了“6·30”大連輸油管道、“4·6”福建漳州古雷石化PX項目、“8·12”天津港瑞海公司危險品倉庫、“4·21”南京揚(yáng)子石化烯烴廠T-430精制塔、“6·9”南京揚(yáng)子石化煉油廠硫回收裝置、“4·22”靖江德橋化工倉儲有限公司等爆炸燃燒事故，在國內(nèi)外造成了較大影響，給人民生命財產(chǎn)帶來了極大危害。筆者對上述幾起石油化工火災(zāi)爆炸事故特點(diǎn)和處置過程進(jìn)行研究分析，認(rèn)為當(dāng)前石化企業(yè)存在消防安全設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)低、應(yīng)急處置能力先天不足等突出問題。而現(xiàn)行《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》(以下簡稱《石化規(guī)范》)，自2008年以來一直未予修編，已不能完全適應(yīng)現(xiàn)代石油化工企業(yè)災(zāi)害事故防控的實際需要，特別是在總平面布置、管道敷設(shè)、滅火救援設(shè)施、消防設(shè)施等方面存在諸多的不盡合理之處，一定程度上影響了企業(yè)本質(zhì)安全的提升。因此，在石油化工企業(yè)防火設(shè)計中，深刻吸取火災(zāi)爆炸事故教訓(xùn)，強(qiáng)化相關(guān)技術(shù)措施，既有利于更好地從源頭上做好安全防范工作，也能為更加有效地處置各類災(zāi)害事故提供重要保障。

一、事故暴露出的主要問題及教訓(xùn)

(一)防火間距不等于安全間距

在福建漳州古雷石化PX項目爆炸燃燒事故中，一次工藝裝置爆炸引發(fā)儲罐爆裂燃燒，隨后蔓延導(dǎo)致三個儲罐同時燃燒，在燃燒儲罐強(qiáng)烈的熱輻射下，變配電室也被引燃。根據(jù)《石化規(guī)范》，該工藝裝置與儲罐的防火間距應(yīng)為35 m，而實際間距超過60 m；儲罐的間距根據(jù)規(guī)范計算(0.4D，D為30 m)應(yīng)為12 m，實際達(dá)15 m；變配電室與儲罐的間距要求為35 m，實際間距超過50 m。在靖江德橋化工倉儲有限公司爆炸燃燒事故中，儲罐之間的防火間距也符合規(guī)范要求，但在四級風(fēng)力作用下，著火儲罐的火焰直接烘烤相鄰儲罐，構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，《石化規(guī)范》中規(guī)定的防火間距無法完全滿足防止火勢蔓延的要求。

(二)主要生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備保護(hù)不足

在大連輸油管道爆炸燃燒事故中，爆炸導(dǎo)致電力系統(tǒng)損壞，應(yīng)急和消防設(shè)施失效，罐區(qū)閥門無法自動關(guān)閉，造成火勢蔓延擴(kuò)大。在南京揚(yáng)子石化烯烴廠爆炸火災(zāi)事故中，T-430精制塔爆炸直接導(dǎo)致主控室被破壞無法使用。這些重要的控制設(shè)施被爆炸或火勢破壞后，直接導(dǎo)致無法遠(yuǎn)程關(guān)閥斷料，給滅火救援帶來極大的風(fēng)險和難度。

(三)防火堤設(shè)置欠合理

《石化規(guī)范》要求防火堤的有效容量不應(yīng)小于罐組內(nèi)1個最大儲罐的容積，但在實際火災(zāi)撲救時，除了泄漏的化工液體外，大量滅火或冷卻用水進(jìn)入防火堤，造成防火堤的容積不夠，一旦液體溢出，極易產(chǎn)生流淌火。另外，在南京揚(yáng)子石化煉油廠硫回收裝置爆炸火災(zāi)事故中，磚混結(jié)構(gòu)的防火堤在爆炸和流淌火的雙重作用下，部分堤段破裂，導(dǎo)致流淌火流至堤外。同時，該罐組區(qū)按《石化規(guī)范》不需要設(shè)置隔堤，但儲罐爆炸破裂后液體流入防火堤，引燃了堤內(nèi)其他儲罐。

(四)消防用水和泡沫儲量嚴(yán)重不足

多起石油化工企業(yè)火災(zāi)的延續(xù)時間都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過《石化規(guī)范》中規(guī)定的時間，設(shè)計用水量和流量均不能滿足火災(zāi)撲救的需要。根據(jù)《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》，儲罐區(qū)泡沫滅火系統(tǒng)撲救一次火災(zāi)的泡沫混合液設(shè)計用量，應(yīng)按罐內(nèi)用量、該罐輔助泡沫槍用量、管道剩余量三者之和最大的儲罐確定。這樣計算，一個較大的石油庫或石油化工企業(yè)僅需儲存幾十噸的泡沫液。而撲救福建漳州古雷石化PX項目爆炸燃燒事故共使用了900噸泡沫，靖江德橋化工倉儲有限公司爆炸燃燒事故共使用了800余噸泡沫，設(shè)計用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于實際滅火需要。

(五)場地設(shè)置不適應(yīng)事故處置需要

《石化規(guī)范》僅規(guī)定消防車道寬度為6 m，無撲救場地的要求。而石油化工爆炸燃燒處置，往往需要調(diào)集大量人員、裝備、車輛，僅靠6 m的消防車道，根本無法滿足滅火救援陣地的設(shè)置和消防車的布置。另外，《石化規(guī)范》對地面材質(zhì)也沒有要求，在靖江德橋化工倉儲有限公司等爆炸燃燒事故中，流淌火導(dǎo)致鐵質(zhì)橋面及路面變形，影響了滅火救援行動的開展。

(六)消防(隊)站建設(shè)要求不明確

《石化規(guī)范》未明確哪些石油化工企業(yè)或多大規(guī)模的石油化工企業(yè)應(yīng)建立專職消防隊(站)，不同種類或規(guī)模的石油化工企業(yè)應(yīng)按什么標(biāo)準(zhǔn)建立專職消防隊(站)，滅火救援車輛和裝備的具體要求也不明確，不利于提升企業(yè)自身的應(yīng)急處置能力。從實際看，多起石化企業(yè)火災(zāi)爆炸事故也往往是由于事故初期得不到有效的處置或控制，從而蔓延擴(kuò)大為重大災(zāi)害事故。

(七)規(guī)范適用存在交叉

石化行業(yè)生產(chǎn)和儲存的安全要求，涉及數(shù)個國家標(biāo)準(zhǔn)，除《石化規(guī)范》外，還有《建筑設(shè)計防火規(guī)范》《石油庫設(shè)計規(guī)范》《石油儲備庫設(shè)計規(guī)范》《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》等。它們之間相互交叉，實際執(zhí)行時很難準(zhǔn)確界定適用范圍。目前，國家相關(guān)部門還在制定《煤化工工程設(shè)計防火規(guī)范》《精細(xì)化工工程設(shè)計防火規(guī)范》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這使得化工規(guī)范體系更加繁雜，適用難度將進(jìn)一步增大。

二、改進(jìn)和加強(qiáng)石油化工企業(yè)防火設(shè)計的技術(shù)措施

(一)關(guān)于總平面布置

在現(xiàn)行規(guī)范的基礎(chǔ)上，深入總結(jié)分析現(xiàn)代石化企業(yè)及火災(zāi)爆炸事故特點(diǎn)、事故教訓(xùn)，并最大限度地考慮生產(chǎn)、儲存、使用介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和火災(zāi)危險等級及輻射熱強(qiáng)度，進(jìn)行充分試驗論證，適當(dāng)提高甲、乙類工藝裝置與儲罐(區(qū))之間，以及控制室、變配電房、消防泵房等重要設(shè)施與工藝裝置、儲罐之間的防火間距。進(jìn)一步加強(qiáng)控制室、變配電房、消防泵房等重要設(shè)施的防護(hù)措施，如提高耐火等級、在面向有爆炸危險的方向設(shè)置防爆墻等。

(二)關(guān)于儲罐區(qū)

對于儲罐區(qū)應(yīng)提高防火堤設(shè)計要求：(1)適當(dāng)增加防火堤的容積，可按罐組內(nèi)1個最大儲罐容積的1.2倍計算；對設(shè)置了事故存液池的浮頂、內(nèi)浮頂罐組，在計算防火堤內(nèi)有效容積時不宜將油罐容積減半。(2)《石化規(guī)范》規(guī)定50 000 m3以上的可燃液體儲罐區(qū)需單罐設(shè)置隔堤，考慮到大容積罐破裂和溢漏的影響范圍廣、危害大，建議將設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整至20 000 m3。(3)防火堤及隔堤應(yīng)采用鋼筋混凝土材質(zhì)，防止爆炸時或火災(zāi)撲救過程中垮塌。(4)明確防火堤緊急排水要求，增加將消防撲救或冷卻用水安全排出防火堤的措施，如設(shè)計有組織的緊急排水管道，或者增加相關(guān)移動設(shè)備配置要求，防止液體從防火堤內(nèi)溢出。防火堤的其他設(shè)計應(yīng)執(zhí)行《儲罐區(qū)防火堤設(shè)計規(guī)范》。

為加強(qiáng)儲罐區(qū)的消防安全，還要擴(kuò)大事故存液池的設(shè)置范圍。除《石化規(guī)范》已規(guī)定的需要設(shè)置事故存液池的情形以外，10 000 m3以上的儲罐區(qū)均應(yīng)設(shè)置事故存液池，便于火災(zāi)撲救時及時將液體導(dǎo)出，防止形成流淌火。同時，事故存液池應(yīng)能容納事故時儲罐液體與撲救、冷卻用水，并設(shè)置滅火設(shè)施，其設(shè)置除滿足規(guī)定間距要求外，布置位置不能影響滅火救援工作的開展。另外，應(yīng)適當(dāng)增加可燃液體、液化烴罐組內(nèi)各儲罐之間的防火間距，并明確儲罐的固定倒罐措施，便于火災(zāi)發(fā)生時及時將相鄰儲罐的液體導(dǎo)出。

(三)關(guān)于橋架和管溝

甲、乙類的生產(chǎn)裝置、液體設(shè)備和管廊的承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)首選鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)類型；當(dāng)采用鋼結(jié)構(gòu)時，應(yīng)采用包覆水泥砂漿等方式進(jìn)行防火保護(hù)。可燃液體、可燃?xì)怏w、液化烴管道不得采用管溝敷設(shè)；當(dāng)敷設(shè)在地下時，應(yīng)采用沙土等填實。物料管道不宜直接裸露敷設(shè)在防火堤內(nèi)的地面上。全廠性支干管、干管使用水封井隔開的管段長度，應(yīng)從現(xiàn)行的“超過300 m”減少至150～200 m。

(四)關(guān)于閥門控制

由于《石化規(guī)范》未規(guī)定閥門的設(shè)置位置，企業(yè)為方便管線布置和日常管理，一般將儲罐閥門設(shè)置在防火堤內(nèi)側(cè)靠近中心位置，一旦發(fā)生事故，關(guān)閥斷料十分困難。因此，可燃液體、可燃?xì)怏w、液化烴儲罐進(jìn)出物料的管道，其閥門應(yīng)設(shè)置在靠近防火堤的方向，并應(yīng)在防火堤外側(cè)加設(shè)緊急手動切斷閥門?？刂七M(jìn)出物料的主要閥門、關(guān)鍵性設(shè)備，應(yīng)采取遠(yuǎn)程控制和可靠的備用控制措施，確保事故發(fā)生時能夠及時關(guān)閥斷料?！妒?guī)范》未對緊急切斷閥、事故排水閥等重要閥門的標(biāo)識化進(jìn)行規(guī)定，在能見度較低的情況下，很難找到相關(guān)閥門，因此應(yīng)增加閥門的標(biāo)識化要求。

(五)關(guān)于危險化學(xué)品車輛停車場

危險化學(xué)品車輛停車場應(yīng)按停放車輛的火災(zāi)危險性確定其火災(zāi)危險性，并與周圍建筑保持相應(yīng)防火間距。同時，危險化學(xué)品車輛之間應(yīng)保持一定的防火間距。危險化學(xué)品車輛停車場每排停車位不應(yīng)超過一定數(shù)量，每排車位之間應(yīng)至少保持6 m的間距。危險化學(xué)品車輛停車場應(yīng)設(shè)置滅火設(shè)施。

(六)關(guān)于消防設(shè)施

1.強(qiáng)化消防設(shè)施的設(shè)置和保護(hù)。(1)《石化規(guī)范》主要規(guī)定了罐壁高于17 m、容積大于10 000 m3的儲罐等應(yīng)設(shè)置固定式消防冷卻水系統(tǒng)和固定式泡沫滅火系統(tǒng)，建議儲罐區(qū)在條件允許的情況下，均應(yīng)設(shè)置固定式消防冷卻水系統(tǒng)和泡沫滅火系統(tǒng)。(2)消火栓、消防炮等固定消防設(shè)施與被保護(hù)對象的距離不應(yīng)小于15 m(《石化規(guī)范》中為“宜”)，并宜結(jié)合防火堤或其他墻體設(shè)置掩體。(3)多起火災(zāi)爆炸案例表明，設(shè)置液上泡沫滅火系統(tǒng)的儲罐，其滅火系統(tǒng)易遭到破壞，不能發(fā)揮作用。因此，除浮頂罐和水溶性固定頂罐外，有條件的宜采用液下噴射泡沫滅火系統(tǒng)。另外，對設(shè)置液上泡沫滅火系統(tǒng)的，其每個泡沫產(chǎn)生器均應(yīng)采用獨(dú)立的混合液管，并各自單獨(dú)引至防火堤外。(4)考慮到儲罐固定消防冷卻水系統(tǒng)在火災(zāi)爆炸中易遭到破壞，可以沿防火堤增設(shè)向上噴射的水噴霧系統(tǒng)，以減少燃燒輻射熱對相鄰儲罐(區(qū))、裝置以及救援人員的影響，同時還能對空氣中的毒害氣體進(jìn)行稀釋。(5)消防炮應(yīng)能實現(xiàn)遠(yuǎn)程手動、自動控制，并符合《固定消防炮滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。對工業(yè)裝置內(nèi)固定消防炮不能有效保護(hù)的特殊危險設(shè)備、場所，以及有效容積超過5 m3的可燃液體設(shè)備，應(yīng)設(shè)置水噴霧或水噴淋系統(tǒng)。

2.多渠道有效保障消防用水量。(1)進(jìn)一步增加火災(zāi)延續(xù)時間，提高消防用水量設(shè)計，加大消防給水系統(tǒng)干線管道管徑。(2)在條件允許的情況下，可以考慮與相鄰石油化工企業(yè)的室外消防管網(wǎng)連接，并設(shè)置閥門，緊急情況下便于調(diào)用相鄰企業(yè)消防用水。(3)周圍有天然水源的，應(yīng)設(shè)置消防取水碼頭。(4)儲罐噴淋冷卻系統(tǒng)不宜直接使用未加過濾的池塘、河流水作為水源，否則易堵塞管道和噴頭。(5)對水源缺乏的，可以根據(jù)需要以及物料特性，在事故存液池附近設(shè)置污水快速凈化或油污分離裝置，用于將消防撲救用廢水凈化后循環(huán)利用。該裝置應(yīng)在滿足規(guī)定間距的前提下，確保布置位置不影響滅火救援工作的開展。(6)消防泵第二動力源應(yīng)考慮采用柴油發(fā)電機(jī)或柴油泵。

3.增加泡沫儲備。企業(yè)應(yīng)按本廠區(qū)最大泡沫用量2倍以上進(jìn)行備用儲備，化工園區(qū)內(nèi)應(yīng)按園區(qū)最大企業(yè)泡沫用量2倍以上進(jìn)行備用儲備，以滿足初起火災(zāi)爆炸處置需要。

(七)關(guān)于消防車道和消防撲救場地

裝置或聯(lián)合裝置、液化烴罐組、可燃液體罐組、可燃液體的儲罐區(qū)、可燃?xì)怏w儲罐區(qū)、裝卸區(qū)及危險化學(xué)品倉庫區(qū)應(yīng)設(shè)置環(huán)形消防車道。裝置或聯(lián)合裝置、液化烴罐組、可燃液體罐組、可燃液體的儲罐區(qū)、可燃?xì)怏w儲罐區(qū)、裝卸區(qū)，以及危險化學(xué)品倉庫區(qū)應(yīng)至少沿兩個方向設(shè)置長度不小于兩個長邊長度、寬度不小于10 m的消防撲救場地(大型高噴消防車的展開寬度一般需要8 m左右)。消防撲救場地與裝置、罐組防火堤、廠房外墻的距離不應(yīng)小于5 m。消防車道、消防撲救場地及其與防火堤之間的場地應(yīng)采用硬質(zhì)地面，且不得采用鐵質(zhì)等地面，其坡度均不應(yīng)大于3%，上方凈空高度不應(yīng)小于5 m。場地及其下面的管道和暗溝等應(yīng)能承受重型消防車的壓力。

(八)關(guān)于消防站

明確消防站建設(shè)的具體標(biāo)準(zhǔn)。具有一定規(guī)模的石油化工企業(yè)均應(yīng)建立專職消防隊(站)，并根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)、火災(zāi)危險性等配備相應(yīng)的消防車輛、裝備器材，如泡沫水罐車，移動消防炮，遙控自擺炮，防火、防爆、防化的個人防護(hù)裝備，以及堵漏、洗消、偵檢等器材。對廠區(qū)規(guī)模大、工藝裝置分散以及儲罐數(shù)量多、占地大的企業(yè)，應(yīng)考慮在廠區(qū)主要道路旁或相對安全的位置設(shè)置應(yīng)急救援器材點(diǎn)，以方便及時取用。專職消防隊?wèi)?yīng)吸收本廠一定數(shù)量的生產(chǎn)技術(shù)人員參加，熟悉生產(chǎn)工藝、物料理化性質(zhì)和相關(guān)緊急事件的處置要求，進(jìn)一步提高初期處置的效能。

三、結(jié)束語

從實踐來看，以上技術(shù)措施在提高石化企業(yè)本質(zhì)安全、提升企業(yè)火災(zāi)防控和處置能力方面發(fā)揮了積極作用，但由于這些措施是一些地區(qū)以規(guī)范性文件等方式予以推行的，其約束力和執(zhí)行力受到了一定影響。國家相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)緊密結(jié)合現(xiàn)代石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展快、技術(shù)新、規(guī)模大等特點(diǎn)，進(jìn)一步加強(qiáng)石油化工裝置、物料爆炸燃燒機(jī)理研究和典型火災(zāi)爆炸事故的總結(jié)分析，盡快將實踐中一些行之有效的技術(shù)措施上升為國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，改變現(xiàn)行規(guī)范設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)不高、規(guī)定不夠全面的現(xiàn)狀。同時，要對現(xiàn)行石油化工相關(guān)規(guī)范進(jìn)行梳理整合，有效解決規(guī)范之間適用范圍界限模糊、執(zhí)行依據(jù)難以把握等問題。另外，針對現(xiàn)代石化企業(yè)集中布置、園區(qū)化管理的發(fā)展趨勢，要對園區(qū)規(guī)劃布局、企業(yè)與企業(yè)以及與外部建筑和設(shè)施的間距、公共安全基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與管理、整體應(yīng)急處置能力建設(shè)等做出明確規(guī)定。

(責(zé)任編輯李蕾)

On Reinforcing the Fire Prevention Design of the Petrochemical Enterprise

YE Nianzhong, ZHANG Dong

(FireCorpsofJiangsuProvince,Nanjing210036,China)

According to the characteristics and disposal processes of a number of domestic petrochemical enterprise fire and explosion accidents in recent years, the deficiency in the current code was analyzed. The measures were put forward in terms of the general layout, pipe laying, etc.

petrochemical; fire prevention design; fire prevention systems and equipment; fire fighting and rescue facilities

2016-05-16

葉年忠(1969—)，男，江蘇泰興人，高級工程師； 張冬(1984—)，男，江蘇連云港人，工程師。

D631.6

A

1008-2077(2016)08-0059-04