油田聯(lián)合站消防系統(tǒng)改造的設(shè)計與施工

宋志俊，袁智勇，趙鑫輝，王亞坤

中國石油長慶油田分公司 第一采油廠（陜西延安 716000）

油田聯(lián)合站是油井采出液進行油、氣、水分離的生產(chǎn)中心，原料、介質(zhì)、產(chǎn)品均具有易燃、易爆特性。根據(jù)規(guī)定要求，石油庫應(yīng)設(shè)消防設(shè)施，其設(shè)置應(yīng)根據(jù)石油庫等級、儲罐型式、液體火災(zāi)危險性及鄰近單位消防協(xié)作條件等綜合考慮確定。安塞油田杏H聯(lián)合站屬于建設(shè)早、庫容大的油氣場站，站內(nèi)設(shè)有固定式消防系統(tǒng)，經(jīng)過17年運行，存在設(shè)施老化、不滿足新標準要求等問題。針對這些問題，根據(jù)現(xiàn)行標準對消防設(shè)施進行升級改造[1]。

1 消防系統(tǒng)改造設(shè)計

在用聯(lián)合站消防系統(tǒng)改造的設(shè)計，不同于新建聯(lián)合站，不僅要依據(jù)現(xiàn)行的消防標準，還要依據(jù)現(xiàn)有的消防設(shè)施情況并結(jié)合存在的問題。由于消防標準化水平越來越高[2]，在改造設(shè)計中不能因為老舊站庫而降低改造的設(shè)計標準。

1.1 消防系統(tǒng)存在問題

安塞油田杏H聯(lián)合站建設(shè)于2002年，共有5 000 m3拱頂油罐4具，均位于同一儲油罐區(qū)內(nèi)，消防系統(tǒng)包括消防水罐（2具1 000 m3）、泡沫儲存罐、消防泵、冷卻水管道（供水主管道和罐區(qū)環(huán)狀管網(wǎng)）、泡沫液管道（主管道和罐區(qū)環(huán)狀管網(wǎng)）和消防附件。經(jīng)過長時間的運行存在設(shè)施老化、設(shè)備腐蝕等問題，見表1。

表1 杏H聯(lián)合站消防系統(tǒng)存在問題

1.2 設(shè)計依據(jù)

聯(lián)合站消防改造相關(guān)規(guī)范見表2。

表2 聯(lián)合站消防改造相關(guān)規(guī)范

現(xiàn)行聯(lián)合站消防系統(tǒng)改造相關(guān)的國家標準主要有GB 50183—2004《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》和GB 50151—2010《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》，將規(guī)范和現(xiàn)有聯(lián)合站設(shè)計參數(shù)進行對比，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的設(shè)施存在冷卻水供給強度不夠、泡沫混合液供給流量不夠以及消防用水量不足等問題，見表3。

表3 聯(lián)合站消防系統(tǒng)原參數(shù)和現(xiàn)行規(guī)范選用參數(shù)對比

1.3 消防水儲備量設(shè)計

消防水罐長時間運行之后，會出現(xiàn)腐蝕嚴重、泥沙聚集等問題[3]，而杏H聯(lián)合站消防罐建設(shè)時無保溫層和加熱設(shè)施，本次改造對2具水罐進行清理、增加加熱盤管和保溫層。根據(jù)現(xiàn)行的規(guī)范，消防用水量依據(jù)式（1）計算，杏H站一次消防用水量為1 871.8 m3。清理維護水罐時，會出現(xiàn)沒有足夠消防儲備用水的情況。

式中：V消防為1次消防用水量m3；V滅火為泡沫用水量，m3，0.94為水量系數(shù)（泡沫混合比例為6%）；V冷卻為冷卻用水量，m3；V著火為著火罐冷卻用水量，m3；V相鄰為相鄰罐冷卻用水量，m3；Q滅火為為泡沫混合液供給強度，取5.0 L/（min·m2）；T滅火為滅火時間，取45 min；Q冷卻為冷卻水供給強度，取2.5 L/（min·m2）；T冷卻為冷卻水供給時間，取6 h；S為面積，㎡。

經(jīng)計算，5 000 m3儲罐的V滅火為152.4 m3，V冷卻為1 719.4 m（3V著火冷卻水量為895.65 m3，而相鄰儲罐均為5 000 m3儲罐，按2具計算，冷卻水量V相鄰為895.65 m3）。

針對消防水儲備不足問題，采取1具使用，1具維護，使用的水罐作為泡沫配比水，敷設(shè)臨時流程，將聯(lián)合站內(nèi)應(yīng)急池清水作為主冷卻水的辦法，解決消防水罐維護時，水量儲備不足的問題。

如圖1所示，當發(fā)生火情時，消防罐內(nèi)消防水首先與泡沫混合作為泡沫水對儲罐進行滅火，使用臨時流程將應(yīng)急池內(nèi)清水對著火罐和相鄰罐進行冷卻，應(yīng)急池內(nèi)水量不足時，再使用消防罐內(nèi)消防水作為冷卻水。要注意應(yīng)急池之前不能存放原油、采出水等危險液體，池內(nèi)水量應(yīng)儲存在2 000 m3以上；臨時泵流量和揚程達到消防用水量的要求。

圖1 消防罐維護時消防系統(tǒng)流程示意圖

2 消防系統(tǒng)改造施工

依據(jù)現(xiàn)行標準，結(jié)合存在問題對杏H聯(lián)合站消防系統(tǒng)進行了改造。由于改造過程中不能喪失消防功能，改造過程的施工和新建施工不同，需要分階段，分層次施工，如一些分項工程不能同時進行，一些分項工程完成后方可以進行下一項等，為了保證消防系統(tǒng)的應(yīng)急作用，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，編制《施工進度時間安排表》，見表4。施工分前后和批次完成了消防泵、消防管道和泡沫儲存罐的更換，清理消防儲水罐，按照計劃完成了消防系統(tǒng)的改造升級。

2.1 施工中的臨時消防措施

在消防系統(tǒng)改造時，更換泡沫儲存罐、消防管道對接時，臨時會有泡沫滅火停運的情況，時間為5～8 h，如果在此期間發(fā)生火情，會造成嚴重后果。

表4 2018年杏H聯(lián)合站消防改造施工順序安排表

針對臨時喪失消防功能問題，改造時配備移動式泡沫滅火系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求，需要低倍數(shù)泡沫為9.78 m3。調(diào)查附近的移動式泡沫滅火設(shè)施，滿足消防需求。

杏H聯(lián)合站附近有2個消防中隊，分別為杏N中隊和張Q中隊，具體消防設(shè)施配備見表5。2個消防中隊的6臺消防車泡沫量為10.2 t，停運泡沫滅火系統(tǒng)時由杏N中隊3臺泡沫車進入聯(lián)合站戒備，張Q中隊待命，出現(xiàn)火情1 h內(nèi)到達，滿足1次火災(zāi)6 h的泡沫供給量。

表5 杏H聯(lián)合站附近消防中隊消防設(shè)施統(tǒng)計

2.2 施工中的安全生產(chǎn)措施

消防改造施工地點位于聯(lián)合站內(nèi)，環(huán)狀管網(wǎng)、支網(wǎng)、儲罐消防管道緊鄰原油儲罐區(qū)或位于儲油罐區(qū)內(nèi)，改造過程中具有危險作業(yè)多、施工區(qū)范圍大、風險高等特點。

針對消防系統(tǒng)改造時的安全生產(chǎn)問題，除日常的施工管理外重點實行了危險作業(yè)許可管理和安全措施的制定和落實。

2.2.1 危險作業(yè)實行許可管理

作業(yè)前編制安全工作方案（HSE作業(yè)計劃書），現(xiàn)場辦理作業(yè)許可證[4]，同時實行網(wǎng)上逐級審批。作業(yè)許可管理流程主要包括作業(yè)申請、作業(yè)審批、作業(yè)實施和作業(yè)關(guān)閉等4個環(huán)節(jié)[5]，同時危險作業(yè)人員要持證上崗，如動火、高空、吊裝作業(yè)等。

2.2.2 重點落實的安全措施

通過總結(jié)，發(fā)現(xiàn)以下幾個安全措施可以在同行業(yè)借鑒：①動火和進入受限空間前進行30 min一次油氣濃度的測定，確定濃度在爆炸下限10%為合格[6]，可以避免火災(zāi)爆炸和人員中毒發(fā)生；②將需要維護的設(shè)施和管道與在用的進行隔離和盲堵并采取絕緣措施，可以避免火災(zāi)爆炸發(fā)生；③做好用電設(shè)施的接地，避免人員觸電風險；④進入受限空間人員作業(yè)每30 min進行一次更換，并且使用引導繩，可避免人員中毒風險；⑤高處作業(yè)人員，佩戴全身式安全帶，避免高空墜落[7]。

消防系統(tǒng)改造后的流程如圖2所示，具體流程為：消防罐消防水與泡沫混合通過泵輸送至著火罐罐頂進行滅火；冷卻水泵將消防罐內(nèi)冷卻水輸送至著火罐和相鄰罐進行冷卻，達到滅火功能。

圖2 改造后杏H聯(lián)合站消防流程框圖

3 結(jié)論

油田聯(lián)合站在用消防系統(tǒng)的改造過程有3個難點。一是隨著消防意識、技術(shù)、體系的不斷完善，消防系統(tǒng)需要不斷更新改造；二是油田聯(lián)合站的消防系統(tǒng)，在改造過程中不能喪失消防功能，特別是時間長、工作量大改造維護，為了保證安全，更要確保在發(fā)生火災(zāi)時，能夠起到及時冷卻和滅火的作用；三是施工地點在油氣生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)，由于油氣具有易燃、易爆的特點，施工改造中安全風險很大。

消防系統(tǒng)改造過程中通過嚴格落實最新的消防規(guī)范、合理的安排施工順序、敷設(shè)臨時流程和配備具有滅火功能的消防設(shè)施，保證5～10年內(nèi)消防技術(shù)不落后的同時，解決改造中消防系統(tǒng)功能不喪失的難題。施工管理中安全風險控制重點危險作業(yè)管理和安全措施落實，保證施工質(zhì)量合格，實現(xiàn)安全文明施工。