孟 靜 張建賓
〔中石油華東設(shè)計(jì)院有限公司 山東青島 266071〕
緊急關(guān)斷系統(tǒng)即ESD系統(tǒng)(英文Emergency Shutdown Device緊急停車系統(tǒng)的縮寫)。ESD系統(tǒng)獨(dú)立于過程控制系統(tǒng),其安全級(jí)別高于過程控制系統(tǒng)。在正常情況下,ESD系統(tǒng)是處于靜態(tài)的,不需要人為干預(yù)。作為安全保護(hù)系統(tǒng),凌駕于生產(chǎn)過程控制之上,實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置的安全性。一旦生產(chǎn)裝置或設(shè)施出現(xiàn)可能導(dǎo)致安全事故的情況時(shí),能夠瞬間準(zhǔn)確動(dòng)作,使生產(chǎn)過程安全停止運(yùn)行或自動(dòng)導(dǎo)入預(yù)定的安全狀態(tài)。
成品油極具易燃、易爆等特點(diǎn),一旦發(fā)生事故,不僅威脅到人的生命安全,同時(shí)對(duì)大氣和水土環(huán)境造成污染以及重大財(cái)產(chǎn)損失。近年來發(fā)生的重大危險(xiǎn)化學(xué)品事故大都與安全儀表失效或設(shè)置不當(dāng)有關(guān)[1]。但目前石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范中,沒有油庫安全控制系統(tǒng)和儀表的設(shè)計(jì)要求,通常將安全控制與過程控制功能合并設(shè)置,安全功能在過程可編程邏輯控制器系統(tǒng)(PLC)中實(shí)施,不單獨(dú)設(shè)立ESD系統(tǒng)[2]。在油庫實(shí)際運(yùn)行中,油庫無獨(dú)立的分級(jí)關(guān)斷控制,存在潛在安全漏洞,易造成事故的擴(kuò)大和蔓延。大量統(tǒng)計(jì)資料表明, 在各類事故中由于人的行為失誤導(dǎo)致的事故占主導(dǎo)地位(94%), 而( 物的) 不安全條件卻占次要地位(6%)[3]。
成品油庫儲(chǔ)存介質(zhì)一般屬于重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品或重大危險(xiǎn)源。隨著國家對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存設(shè)施安全性要求的提高,油庫設(shè)置獨(dú)立的ESD系統(tǒng)已成為一種必然要求。國家安監(jiān)總局安監(jiān)總管三〔2014〕116號(hào)要求,2018年起所有新建涉及“兩重點(diǎn)一重大”的化工裝置和危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存設(shè)施要設(shè)計(jì)符合要求的安全儀表系統(tǒng)[1]。ESD系統(tǒng)作為安全儀表系統(tǒng)的一部分,應(yīng)獨(dú)立設(shè)置。
因此,油庫設(shè)計(jì)之初應(yīng)對(duì)油庫運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種事故工況及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行充分分析,以合理確定油庫ESD系統(tǒng)設(shè)置。
目前成品油庫安全保護(hù)控制邏輯不夠完善,大部分油庫未設(shè)置分級(jí)安全關(guān)斷控制,使得火災(zāi)發(fā)生后不能及時(shí)關(guān)斷有關(guān)功能區(qū)域或設(shè)備閥門和動(dòng)設(shè)備等,若事故處置措施不當(dāng),存在事故擴(kuò)大化的風(fēng)險(xiǎn)。
以某油庫為例,對(duì)其可能出現(xiàn)的事故工況進(jìn)行分析,緊急關(guān)斷系統(tǒng)采用分級(jí)關(guān)斷。根據(jù)油庫事故發(fā)生的位置、影響范圍和危害程度等,建議油庫緊急關(guān)斷系統(tǒng)分為三級(jí)關(guān)斷。一級(jí)關(guān)斷為全庫性關(guān)斷;二級(jí)關(guān)斷為區(qū)域關(guān)斷;三級(jí)關(guān)斷為設(shè)備關(guān)斷。
油庫的主要功能包括碼頭來油、碼頭發(fā)油、火車發(fā)油、汽車發(fā)油、倒罐、汽油調(diào)合、汽車裝車油氣回收、火車裝車油氣回收等。
(1)一級(jí)關(guān)斷:全庫區(qū)性關(guān)斷。
當(dāng)發(fā)生儲(chǔ)罐火災(zāi)、爆炸,相鄰企業(yè)發(fā)生火災(zāi)或爆炸,經(jīng)確認(rèn)存在影響庫區(qū)安全的情況下,應(yīng)按下ESD按鈕,觸發(fā)全庫性關(guān)斷,關(guān)閉所有界區(qū)緊急切斷閥,同時(shí)聯(lián)鎖關(guān)停所有輸油泵,停止一切收、發(fā)油作業(yè)。
(2)二級(jí)關(guān)斷:區(qū)域關(guān)斷。
儲(chǔ)罐區(qū)發(fā)生溢油、泄漏、可燃?xì)怏w濃度超限等工況時(shí),或人工按下緊急停車按鈕,啟動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)回路,關(guān)閉所在區(qū)域所有罐根閥及與該罐區(qū)相關(guān)的界區(qū)閥,減少事故影響范圍。
汽車裝車區(qū)發(fā)生溢油、泄漏、可燃?xì)怏w濃度超限、火災(zāi)、爆炸等工況時(shí),或人工按下緊急停車按鈕,啟動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)回路,關(guān)閉所有汽車裝車鶴管的電液閥,關(guān)停所有汽車裝車泵,并關(guān)斷汽車裝車區(qū)界區(qū)閥,停止汽車裝車作業(yè)。
火車裝車區(qū)發(fā)生溢油、泄漏、可燃?xì)怏w濃度超限、火災(zāi)、爆炸等工況時(shí),或人工按下緊急停車按鈕,啟動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)回路,關(guān)閉所有火車裝車鶴管的電液閥,關(guān)停所有火車裝車泵,并關(guān)斷汽車裝車區(qū)界區(qū)閥,停止火車裝車作業(yè)。
對(duì)于裝船作業(yè),當(dāng)碼頭作業(yè)區(qū)發(fā)生溢油、可燃?xì)怏w濃度超限、泄漏、火災(zāi)、爆炸等工況時(shí),由碼頭作業(yè)區(qū)發(fā)出報(bào)警信號(hào),傳至庫區(qū)控制室,人工確認(rèn)后,停運(yùn)所有裝船泵,并關(guān)斷碼頭裝卸船管線上的界區(qū)閥。
(3)三級(jí)關(guān)斷:設(shè)備關(guān)斷。
儲(chǔ)罐區(qū)設(shè)置儲(chǔ)罐液位高報(bào)警和高高液位,當(dāng)液位到達(dá)高高液位時(shí),聯(lián)鎖關(guān)斷罐根閥,防止出現(xiàn)溢油事故。
汽車裝車區(qū)設(shè)置溢油靜電保護(hù)器,包括防靜電接地夾及溢油開關(guān),當(dāng)防靜電接地不良或溢油開關(guān)動(dòng)作時(shí),禁止裝車開始或停止裝車。裝車島上設(shè)置緊急停車按鈕,現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生溢油事故時(shí),按下緊急停車按鈕,裝車島停止裝車。
油氣回收裝置故障時(shí)關(guān)閉單元設(shè)備及與設(shè)備相關(guān)的閥門和機(jī)泵。
石油庫站著火爆炸事故一般的應(yīng)急處置措施是:首先,切斷事故現(xiàn)場(chǎng)的電源,立即報(bào)警并關(guān)閉各管線閥門及罐室密閉門,停止一切油料作業(yè)。成品油庫緊急關(guān)斷閥一般選用電動(dòng)閥,緊急關(guān)斷閥為特別重要負(fù)荷,應(yīng)由消防應(yīng)急電源(EPS)供電。成品油庫經(jīng)營油品種類較多,油庫一級(jí)關(guān)斷,需關(guān)閉所有界區(qū)閥、罐根緊急切斷閥、裝車電液閥等,若考慮同時(shí)關(guān)斷,所需EPS負(fù)荷較大。因此,需要對(duì)一級(jí)關(guān)斷進(jìn)行合理分區(qū),并明確關(guān)斷順序,做到經(jīng)濟(jì)合理。
儲(chǔ)罐火災(zāi)是油庫事故高發(fā)的事故工況,也是后果最為嚴(yán)重的工況。汽油、柴油燃燒的火焰溫度高達(dá)1000~1400℃,這樣的火焰溫度可使罐壁溫度達(dá)到1000℃,5min內(nèi)罐壁強(qiáng)度將降低50%,10min內(nèi)罐壁將變形,10min后罐壁將破裂[4]。
建議緊急關(guān)斷系統(tǒng)一級(jí)關(guān)斷,按照“先罐區(qū),后其他區(qū)域”的順序原則。首先關(guān)閉事故儲(chǔ)罐區(qū)及相應(yīng)的與該罐區(qū)相關(guān)的界區(qū)閥,然后順序關(guān)閉其他儲(chǔ)罐區(qū)及相應(yīng)的界區(qū)閥,再根據(jù)規(guī)模順序關(guān)閉碼頭裝卸船界區(qū)閥,火車裝車區(qū)裝車鶴管的電液閥、界區(qū)閥以及汽車裝車區(qū)裝車鶴管的電液閥、界區(qū)閥等。在確定儲(chǔ)罐緊急關(guān)斷閥時(shí),需合理確定閥門關(guān)閉時(shí)間,減少事故影響范圍。