煤制油裝置固定水噴霧或水噴淋系統(tǒng)的研究

崔丹玫

（中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司，北京 100101）

煤制油裝置固定水噴霧或水噴淋系統(tǒng)的研究

崔丹玫

（中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司，北京 100101）

由于規(guī)范中對(duì)特殊危險(xiǎn)設(shè)備沒(méi)有做出明確的說(shuō)明，為了規(guī)范設(shè)計(jì)，減少設(shè)計(jì)與消防監(jiān)督管理部門理解的偏差，通過(guò)對(duì)煤間接液化裝置內(nèi)生產(chǎn)過(guò)程火災(zāi)危害因素進(jìn)行分析，并對(duì)超過(guò)40m的高大構(gòu)架和設(shè)備群進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分別列出設(shè)備名稱，操作介質(zhì)特性及設(shè)備操作溫度等數(shù)據(jù)，找出特殊危險(xiǎn)設(shè)備及危險(xiǎn)場(chǎng)所，達(dá)到最終分析出該框架和設(shè)備群的火災(zāi)危險(xiǎn)性，并根據(jù)裝置現(xiàn)有的消防設(shè)計(jì)判斷出是否需要設(shè)置固定水噴霧或水噴淋系統(tǒng)。

煤間接液化裝置；高大構(gòu)架；設(shè)備群；固定水噴霧；水噴淋系統(tǒng)

《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第8.6.1條規(guī)定“ 甲、乙類可燃?xì)怏w、可燃液體設(shè)備的高大構(gòu)架和設(shè)備群應(yīng)設(shè)置水炮保護(hù)……”，且第8.6.3 條規(guī)定“工藝裝置內(nèi)固定水炮不能有效保護(hù)的特殊危險(xiǎn)設(shè)備及場(chǎng)所宜設(shè)水噴淋或水噴霧系統(tǒng)”。由于規(guī)范中沒(méi)有明確哪些設(shè)備屬于特殊危險(xiǎn)設(shè)備及哪些場(chǎng)所屬于危險(xiǎn)場(chǎng)所，只在條文說(shuō)明中指出某些條件下可不設(shè)水噴淋或水噴霧系統(tǒng)，因而在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于裝置內(nèi)高于40m的高大框架或設(shè)備群是否設(shè)水噴淋或水噴霧系統(tǒng)保護(hù)問(wèn)題成了一個(gè)難題，設(shè)計(jì)人員與消防監(jiān)督管理部門之間對(duì)于規(guī)范的理解也存在爭(zhēng)議。為了安全生產(chǎn)、規(guī)范設(shè)計(jì)、減少消防報(bào)審及驗(yàn)收帶來(lái)很多不必要的麻煩，本文對(duì)煤間接液化裝置內(nèi)超過(guò)40m的高大框架或設(shè)備群進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析火災(zāi)危險(xiǎn)性，找出特殊危險(xiǎn)設(shè)備及危險(xiǎn)場(chǎng)所，解決實(shí)際工作中的難題。

1 生產(chǎn)過(guò)程火災(zāi)危害因素分析

本工程是以合成氣為原料，通過(guò)費(fèi)脫合成反應(yīng)，生成烴類化合物，并通過(guò)油品加工等單元加工處理，生產(chǎn)柴油、石腦油、液化氣、混合醇等產(chǎn)品。生產(chǎn)過(guò)程中有些設(shè)備是在高溫、加壓條件下進(jìn)行（如油品加氫精制反應(yīng)器的操作溫度為407℃，操作壓力為8.6MPa，加熱爐產(chǎn)生明火，主要原料、中間物料和產(chǎn)品均為易燃、易爆氣體和液體。本工程主要危險(xiǎn)物料的特性見表1。

表1 主要物料的特性及火災(zāi)危險(xiǎn)類別

2 高大框架危險(xiǎn)性分析

費(fèi)托單元構(gòu)架1高度為60m，設(shè)計(jì)為全敞開式鋼結(jié)構(gòu)框架，可燃?xì)怏w設(shè)備發(fā)生泄漏不會(huì)集聚產(chǎn)生爆炸；地面以上10m范圍內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)承重梁及支架均按采用耐火保護(hù)，構(gòu)架2高度為50.8m，從地面至地面上5.5m為泵房，無(wú)可燃?xì)怏w設(shè)備，泵房以上為鋼結(jié)構(gòu)框架，地面以上24m范圍內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)承重梁及支架均按采用耐火保護(hù)，地面池火不會(huì)危及框架主體結(jié)構(gòu)的安全。

框架上的主要設(shè)備為漿態(tài)床反應(yīng)器，本設(shè)備操作溫度為240℃，操作介質(zhì)為合成氣、油，操作壓力為3.2MPa。設(shè)備有不可燃隔熱保溫層，并設(shè)有0.1MPa/min緊急放空系統(tǒng)，當(dāng)循環(huán)氫壓縮機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，超壓時(shí)放空系統(tǒng)視情況開啟，反應(yīng)系統(tǒng)可迅速降壓。另外設(shè)置手動(dòng)副線放空，當(dāng)遙控放空系統(tǒng)失靈，可手動(dòng)開副線放空閥。

油品單元構(gòu)架2高度為50.2m，設(shè)計(jì)為鋼結(jié)構(gòu)框架，地面以上16m范圍內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)承重梁及支架均按采用耐火保護(hù)，地面池火不會(huì)危及框架主體結(jié)構(gòu)的安全，且設(shè)備有安全泄壓設(shè)施，受到火災(zāi)烘烤時(shí)，不會(huì)因內(nèi)壓升高、設(shè)備金屬?gòu)?qiáng)度降低而造成設(shè)備爆炸。

框架上的主要設(shè)備是減壓塔，塔高32.8m，主要操作介質(zhì)為油氣、塔底油，設(shè)備操作溫度為321℃，操作壓力為-0.08MPa。塔的附近設(shè)有消防水炮，從底部進(jìn)行冷卻，對(duì)周圍的設(shè)備也進(jìn)行冷卻，設(shè)備的安全泄壓等設(shè)施也可以將事故風(fēng)險(xiǎn)減至最低。

3 裝置消防設(shè)計(jì)說(shuō)明

3.1 裝置位置及周邊情況

本工程布置在煤直接液化項(xiàng)目廠區(qū)南部的兩塊預(yù)留地內(nèi)，兩地塊間隔45.5m，并有9m寬廠區(qū)道路通過(guò)。本工程與周圍設(shè)施的間距均符合《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50160—2008）[1]的要求。

為滿足本工程檢修、運(yùn)輸、消防的要求，本工程的道路按規(guī)范布置。裝置內(nèi)道路為4m寬，拐彎半徑7m，能滿足消防、檢修需要。

3.2 危險(xiǎn)物料的安全控制

生產(chǎn)過(guò)程中所有物料的運(yùn)輸、加工和貯存始終密閉在各類設(shè)備和管道中，本設(shè)計(jì)根據(jù)不同的操作條件、運(yùn)行介質(zhì)，從選材、連接方式、設(shè)備選型等方面確保密封。并按有關(guān)規(guī)定對(duì)塔器、容器、泵等設(shè)備自身的密封和與管線連接處的密封選型。壓力容器在各環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)。裝置的公用工程管線安裝三閥組、止回閥或“8”字盲板，防止互竄。

3.3 消防豎管

根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[1]要求“工藝裝置內(nèi)的甲、乙類設(shè)備的框架平臺(tái)高于15m時(shí)宜沿梯子敷設(shè)半固定式消防給水豎管”及蒸汽豎管。

3.4 設(shè)備防火、防爆措施

對(duì)廠區(qū)暴露的承重鋼框架、支架、塔類、容器的裙座、管架等按規(guī)范覆蓋耐火層，使其耐火極限不低于1.5h。

塔、爐、壓縮機(jī)、儲(chǔ)罐、煙囪等重量大、防火級(jí)別高的設(shè)備基礎(chǔ)采用澆注鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；泵基礎(chǔ)采用素混凝土結(jié)構(gòu)。

3.5 電氣防火、防爆措施

3.5.1 防爆電氣選型

根據(jù)《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50058—2014）[2]，本裝置大部分屬爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所2區(qū)，用電設(shè)備防爆等級(jí)為e II T3或d II BT3，在含有H2的場(chǎng)所不低于eⅡT3或dⅡCT3。

3.5.2 電纜防火防爆措施

電纜進(jìn)出開關(guān)柜處用防火件密封，進(jìn)防爆電器時(shí)用隔離密封裝置，導(dǎo)線進(jìn)防爆電器處用防爆隔離密封管接頭，電纜橋架進(jìn)出建筑物處用防火填料堵死。

3.5.3 防雷防靜電接地系統(tǒng)

按《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50057—2010）[3]的要求，對(duì)于高大建構(gòu)筑物均按二類防雷建構(gòu)物設(shè)避雷保護(hù)。裝置區(qū)內(nèi)所有的電氣設(shè)備正常不帶電的金屬外殼及金屬框架均進(jìn)行保護(hù)接地，塔、容器、框架、機(jī)泵、管線進(jìn)裝置入口處均設(shè)防靜電接地，接地裝置以水平接地線為主，局部地方打少量接地極。在裝置區(qū)內(nèi)設(shè)置統(tǒng)一的防雷、防靜電接地、工作接地、保護(hù)接地網(wǎng)，接地電阻不大于4Ω，接地系統(tǒng)的防腐設(shè)計(jì)和施工要求按規(guī)范執(zhí)行。對(duì)于壁厚大于4mm的塔、容器不做接閃器，只做防雷接地。

3.6 安全泄壓系統(tǒng)

裝置內(nèi)所有帶壓設(shè)備的設(shè)計(jì)嚴(yán)格按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》等相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。安全閥選型、安裝、校驗(yàn)按有關(guān)規(guī)范執(zhí)行。

3.7 自動(dòng)控制和安全儀表系統(tǒng)

本工程控制系統(tǒng)選用（DCS）分散控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的日常監(jiān)測(cè)及自動(dòng)控制。安全儀表系統(tǒng)（SIS）將選用獨(dú)立于DCS的具有相關(guān)安全等級(jí)認(rèn)證的系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)緊急情況下的安全停車及安全聯(lián)鎖保護(hù)功能。

3.8 工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)

本工程設(shè)置1套電視監(jiān)視系統(tǒng)。

在控制室設(shè)置矩陣主機(jī)和硬盤錄像設(shè)備，以及監(jiān)視器和控制終端，在裝置區(qū)重要生產(chǎn)崗位設(shè)置監(jiān)控?cái)z像機(jī)。

根據(jù)安全的需要，在裝置內(nèi)需要進(jìn)行生產(chǎn)監(jiān)控和安全監(jiān)視的場(chǎng)所設(shè)置防爆型電視攝像機(jī)9臺(tái)。本裝置內(nèi)的監(jiān)控點(diǎn)包括：壓縮機(jī)廠房、泵房、爐區(qū)、裝置全景等。

3.9 火災(zāi)報(bào)警

（1）采用廠行政電話專用號(hào)“119”報(bào)警。

（2）火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

表2列舉了火災(zāi)探測(cè)報(bào)警器。

表2 火災(zāi)探測(cè)（報(bào)警）器一覽

3.10 消防設(shè)施

本工程消防水來(lái)自裝置外道路邊環(huán)狀穩(wěn)高壓消防水管網(wǎng)，消防水量按300L/s，消防水管道呈枝狀布置，與裝置外環(huán)狀消防水管道相接，最少連續(xù)供給時(shí)間為3h。

3.10.1 消防設(shè)施設(shè)置原則

本裝置的消防設(shè)施按全廠消防大系統(tǒng)下的裝置區(qū)小系統(tǒng)考慮，消防設(shè)施盡量依托全廠消防系統(tǒng)。

裝置內(nèi)高于15m的框架及塔類平臺(tái)設(shè)置消防給水豎管。在裝置內(nèi)設(shè)半固定式蒸汽滅火系統(tǒng)。

3.10.2 室外地上式消火栓

裝置區(qū)、公用輔助工程區(qū)的消火栓選用室外地上式消火栓，型號(hào)為SS150/80-1.6（加長(zhǎng)型）。

消火栓沿道路設(shè)置，距公路型雙車道路肩邊不小于0.5m，距單車道中心線不小于3m；

消火栓距路面邊不大于2m，距建筑物外墻不小于5m；

消火栓的大口徑出水口面向道路；

消火栓的間距不超過(guò)60m，且設(shè)在道路設(shè)置在裝置的四周。

3.10.3 消防水炮

消防水炮均接入穩(wěn)高壓消防水系統(tǒng)，消防水炮沿裝置區(qū)的道路呈環(huán)狀布置，盡量靠近被保護(hù)的工藝設(shè)備。

消防炮的噴嘴為直流-噴霧噴嘴，射程50～60m。

3.10.4 滅火器

本裝置的滅火器配置按下列原則進(jìn)行：

甲類單元按最大保護(hù)距離9m配置8kg的手提式干粉滅火器，乙、丙類單元不超過(guò)12m。每一配置點(diǎn)的滅火器數(shù)量按2個(gè)，多層框架分層配置。

4 研究結(jié)果

本裝置內(nèi)不存在石化規(guī)定中特指的危險(xiǎn)設(shè)備及場(chǎng)所，根據(jù)消防設(shè)計(jì)說(shuō)明，在裝置內(nèi)高大框架和設(shè)備群處，現(xiàn)有消防設(shè)施可保護(hù)高度40m左右的框架及設(shè)備群，固定消防水炮不能有效覆蓋高點(diǎn)，可依靠高噴車保護(hù)，消防設(shè)計(jì)符合規(guī)范要求。

[1] GB 50160—2008，石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[2] GB 50058—2014，爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] GB 50057—2010，建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] GB 50016—2006，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

S t u d y o n F i x e d Wa t e r S p r a y o r S p r i n k l e r S y s t e m i n C o a l L i q u e f a c t i o n U n i t

Cui Dan-mei

Since the def i nition of hazardous equipment is not stated in Specif i cation，to standardize the design job and decrease the understanding discrepance between the designer and Fire Supervision and Management Department，this article will define the fi re hazardous of steel structure and equipment group and decide whether to set Fixed Water Spray or Sprinkler System according to current fi re fi ghting design in Unit by analysing the factors of fi re risks in Coil Liquefaction Unit，gathering statistics of big structure and equipment which are higher than 40m，listing data of equipment names，properties of fl uid and operating temperature and fi nding hazardous equipment and places.

Indirect coal liquefaction unit；tall frame；equipment group；f i xed water spray；water spray system

TQ085+.419

A

1003-6490（2017）08-0082-02

2017-06-03

崔丹玫（1982—），女，遼寧沈陽(yáng)人，工程師，主要從事給排水設(shè)計(jì)工作。