基于火災(zāi)風險分析的石化園區(qū)消防安全規(guī)劃

張春元，茍紫娟，劉錦萍(山東墾利石化集團有限公司，山東 東營 257500)

0 引言

我國是一個石油化工生產(chǎn)和消費大國。石油化工行業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的持續(xù)的優(yōu)化調(diào)整，石油化工產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出規(guī)模化集約化發(fā)展的態(tài)勢來，其中，在我國的東南沿海，以及長三角、珠三角地區(qū)以及環(huán)渤海周邊地區(qū)，相繼的一大批石油煉制存儲群設(shè)施投入了使用，大大的提升了石油生產(chǎn)煉制的產(chǎn)能，產(chǎn)業(yè)集聚也在不斷擴大，形成了2 000萬噸級別的精制煉化和100萬噸以上級別的烯烴產(chǎn)業(yè)基地，目前，我國的規(guī)模以上石油化工企業(yè)接近4萬家，總產(chǎn)值超過1 000億元。90%以上的石油化工產(chǎn)品在全球的產(chǎn)量位居前三之列[1]。

石油化工行業(yè)主要生產(chǎn)、儲存和運輸大量易燃易爆化學品，其生產(chǎn)過程具有高溫高壓的特點。且化工、石化設(shè)施相對密集，物流量大，一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸，將產(chǎn)生嚴重的連鎖反應(yīng)，對，對園區(qū)及周邊的建筑設(shè)施、環(huán)境、居民生命財產(chǎn)構(gòu)成嚴重威脅。近年來，石化工業(yè)園區(qū)的火災(zāi)爆炸事故普遍增加。2005年，吉林石化公司“11.13”火災(zāi)爆炸事故，造成松花江流域嚴重財產(chǎn)損失和水污染。2015年8月12日，天津濱海新區(qū)天津港化工原料儲存區(qū)發(fā)生大爆炸，波及范圍超過3 km，死亡人數(shù)達165人，798人受傷，爆炸威力超過400噸TNT的當量。2019年3月21日，江蘇鹽城響水化工園區(qū)危險化學品儲區(qū)發(fā)生劇烈爆炸，死亡78人，受傷640人，其中84人傷勢較為嚴重，經(jīng)濟損失超過20億元[2]。在這樣嚴峻的消防形勢面前，很多大型化工企業(yè)和石化工業(yè)園區(qū)的消防規(guī)劃方面遇到了許多問題，大多數(shù)化工園區(qū)沒有具體的消防規(guī)劃和消防標準,,一些化工園區(qū)消防安全設(shè)施和保障建設(shè)混亂。鑒于此，科學合理的消防規(guī)劃對石化企業(yè)和石化工業(yè)園區(qū)的消防水平提升，并對石化行業(yè)長效發(fā)展具有舉足輕重的意義。

1 石化園區(qū)消防安全規(guī)劃現(xiàn)狀

近年來，化工園區(qū)事故在中國屢見不鮮。由于缺乏科學的安全預案，老廠安全問題懸而未決，大量新建化工廠又產(chǎn)生了重大風險。據(jù)相關(guān)研究統(tǒng)計，在8 875個化工石化項目中，約77%建在河流流域、人口稠密地區(qū)等環(huán)境敏感地區(qū)。約38%的項目存在不同程度的環(huán)境和安全風險，相應(yīng)的防范機制存在明顯缺陷[3]。目前，西方發(fā)達國家在化工園區(qū)風險評估中主要通過三大方法實施對于石化園區(qū)的安全風險評估的決策辦法。一是結(jié)果依賴于方法。這被稱為“基于風險的安全規(guī)劃方法”；二是基于事故現(xiàn)場的后果和發(fā)生概率，這種方法必須對相關(guān)區(qū)域內(nèi)的事故結(jié)果進行分析，估計出事故發(fā)生之概率，以明確對產(chǎn)生風險之程度或區(qū)域的可接受的范圍；三是通過一種以基于安全距離，以及事故風險分類的類型進行總體分析和評估的方法[4]。

目前，國內(nèi)的石油化工企業(yè)的土地利用規(guī)劃和建設(shè)主要依據(jù)《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50183—2015)和《油田設(shè)計規(guī)范》(GB 50074—2014)、《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016—2018)，化工園區(qū)的總體概念和布局主要基于標準火災(zāi)風險和20~120 m之間的安全距離。與發(fā)達國家相比，安全距離相對較低。近年來，化工園區(qū)安全規(guī)劃的研究引起了廣泛關(guān)注。根據(jù)國外科學家的研究成果，國內(nèi)科學家認為我國消防安全規(guī)劃存在的突出問題主要有[5]：

(1)相當數(shù)量的石化園區(qū)的消防規(guī)劃科學性和持久性缺失，消防安全設(shè)施布局存在安全隱患；(2)部分石化園區(qū)的消防設(shè)計與規(guī)劃，對消防安全規(guī)劃的系統(tǒng)理解比較缺失，沒有很充分的去顧及到化工火災(zāi)風險和化學事故的特點，針對性較差；(3)部分石化園區(qū)尚未建成應(yīng)急響應(yīng)中心，已建成的應(yīng)急響應(yīng)中心的功能也存在一定的短板，導致應(yīng)急響應(yīng)和系統(tǒng)決策水準不足；(4)對于石化園區(qū)多數(shù)存在著對園區(qū)周邊的隔離與防護措施做的還不到位，規(guī)劃和布局不夠合理，表現(xiàn)在重大安全隱患往往呈集中分布之態(tài)勢，這更容易引發(fā)連鎖事故隱患，甚至會引發(fā)災(zāi)難性的后果。

2 石油化工園區(qū)火災(zāi)危險性與危害性分析

根據(jù)相關(guān)的火災(zāi)安全試驗研究發(fā)現(xiàn)，石油化工園區(qū)火災(zāi)無論是發(fā)生的概率風險還是發(fā)生之后的危害后果都遠不是城市居民區(qū)火災(zāi)可以相提并論的。首先，石油化工園區(qū)生產(chǎn)石油的無論是原料，還是成品、半成品，抑或是中間產(chǎn)物，副產(chǎn)物等等，絕大部分都是具有較高火災(zāi)安全風險性的易燃易爆物質(zhì)，而且石油化工園區(qū)生產(chǎn)采用的很多工藝流程在高溫或高壓下進行，容易發(fā)生泄漏事故而引發(fā)燃燒爆炸的危險，因此，石化工業(yè)區(qū)的火災(zāi)風險遠高于城市居民區(qū)。其次，在火災(zāi)發(fā)生后，其燃燒速度也遠遠快于居民區(qū)火災(zāi)，還會導致相鄰設(shè)備和易燃物發(fā)生爆炸和著火，引發(fā)“連鎖反應(yīng)”，造成災(zāi)難性的后果。另外，石化園區(qū)發(fā)生的火災(zāi)與普通建筑火災(zāi)在撲救難度上也要困難很多，普通的泡沫滅火劑對于很多石油化工原料火災(zāi)往往顯得束手無策，一些有機物質(zhì)甚至可以在二氧化碳滅火劑的作用下繼續(xù)燃燒，明火撲滅后還往往較容易復燃[6]。上述幾點導致了石油化工園區(qū)的火災(zāi)危險性和危害性要遠遠的高于城市居民區(qū)火災(zāi)。

3 化工園區(qū)消防安全規(guī)劃內(nèi)容與方法

石化園區(qū)消防規(guī)劃包括消防加固、消防設(shè)置、消防器材、消防器材、供水、消防通信消防、預警監(jiān)測、廢水處理等公共資源。安全計劃應(yīng)主要基于對車隊的危害和風險因素的分析。通過對園區(qū)地方性和流動性災(zāi)害的研究和分析，確定化學災(zāi)害類型和發(fā)生災(zāi)害的可能性。在對化工園區(qū)進行個體和社會風險評估的基礎(chǔ)上，采用風險分析的定量方法，對化工園區(qū)的功能進行規(guī)劃。石化園區(qū)火災(zāi)爆炸的發(fā)展態(tài)勢不僅與事故原因、設(shè)備類型、規(guī)模、可燃性、易爆化學品儲存、區(qū)域安全計劃有關(guān)，還與消防技術(shù)和設(shè)備等技術(shù)突發(fā)事件有關(guān)。因素。因此，對于火災(zāi)風險的定量和動態(tài)分析，采用危害識別、火災(zāi)/爆炸情景分析和ETA方法求解事故過程和設(shè)備，使用FTA方法求解危險因素和事故情景，分析原因。經(jīng)過各種事故模式、火災(zāi)爆炸事故的趨勢和結(jié)果、火災(zāi)爆炸發(fā)展動力學理論、事故現(xiàn)場模型、風險和過程模擬與預測分析、相關(guān)應(yīng)急設(shè)備和火災(zāi)效率的組合可以預測不同的技術(shù)分析。通過對不同場景的火災(zāi)事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，對石油化工火災(zāi)的風險因素和發(fā)生可能性進行了調(diào)查。結(jié)合石化、固定式滅火和石化裝置的效率分析，可以根據(jù)發(fā)生的可能性來分析火災(zāi)現(xiàn)場的災(zāi)害過程[7]。石化園區(qū)消防規(guī)劃通過定量和定性的方法，具體的實施重大危險監(jiān)督和監(jiān)測、消防設(shè)施的有效管理以及化工園區(qū)的監(jiān)督和管理。救援和安全消防備份和緊急疏散計劃以及公園消防疏散程序、指南、應(yīng)用和響應(yīng)設(shè)備、典型處理設(shè)備和公園中典型危險場所的救援和災(zāi)害演變。派駐一名保安，并制定一個演習計劃。應(yīng)急救援、消防器材和化學消防隊包括公共消防隊設(shè)施，如公園內(nèi)消防隊的建立和分配、滅火供水、通信和消防站以及緊急出口。以及消防設(shè)備。優(yōu)化消防資源和有效地制定防火計劃對整個石化園區(qū)的安全至關(guān)重要。

4 消防安全規(guī)劃評價體系

化工園區(qū)消防安全規(guī)劃是否科學合理，需要通過適當?shù)姆椒ㄟM行科學的評價和分析，分析安全規(guī)劃的內(nèi)容、要求和指標，劃分不同的安全等級，而消防技術(shù)和措施則作為風險控制因素。一些常用的化學火災(zāi)危險性評估方法主要包括經(jīng)驗系統(tǒng)分析、邏輯演繹分析、失效分析和其他類型的方法，如假設(shè)/檢查表分析法、失效模式影響分析(FMEA)、事件樹分析(ETA)、故障樹分析(FTA)等。這些方法可以通過專家對化工廠過程和事故演變的定性或定量結(jié)果，或利用累積的故障數(shù)據(jù)計算事故概率，并計算風險。根據(jù)評估結(jié)果的形式，化學火災(zāi)風險評估方法可分為定性、半定量、定量等多種評估方法，如基于指數(shù)的評估方法、陶氏化學法(Dow)、ICI Mond火災(zāi)、爆炸、毒性指數(shù)評估方法(Mond)，日本勞動省六階段法，單位風險快速分類法。陶氏化學公司火災(zāi)和爆炸危險指數(shù)法(第7版)和ICI-Mond法均基于先前的事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)、物質(zhì)勢能和現(xiàn)有安全措施。這些評價方法側(cè)重于化工過程、裝置及其風險分析。作為整個園區(qū)不可分割的一部分，園區(qū)消防安全規(guī)劃應(yīng)建立在整體和局部風險防控的基礎(chǔ)上。結(jié)合全園意見，園區(qū)消防安全布局、總體安全規(guī)劃遠景和消防設(shè)備設(shè)置設(shè)計應(yīng)重點關(guān)注防火、火災(zāi)預警、火災(zāi)及應(yīng)急響應(yīng)和消防，包括應(yīng)急救援處置方法。園區(qū)消防安全規(guī)劃分為設(shè)計和建設(shè)兩個階段，相應(yīng)的園區(qū)消防安全規(guī)劃評價也分為設(shè)計規(guī)劃評價和建設(shè)規(guī)劃評價。園區(qū)消防安全規(guī)劃評價方法包括：方案規(guī)范化評價、風險分層分析、專家評分風險分析評價，消防安全規(guī)劃完成后，通過與園區(qū)允許風險標準的對比分析，對石化園區(qū)火災(zāi)爆炸風險評估，以評價消防安全規(guī)劃設(shè)置的有效性和科學性[8]。

5 結(jié)語

通過對我國石化園區(qū)火災(zāi)事故模式和消防安全規(guī)劃現(xiàn)狀的分析，基于石化園區(qū)火災(zāi)風險評估方法，提出了火災(zāi)現(xiàn)場分析的消防安全規(guī)劃和規(guī)劃有效性評估程序和方法。通過對化工園區(qū)規(guī)劃體系和評價方法的研究，可以為石化園區(qū)安全規(guī)劃和消防設(shè)施設(shè)置提供理論和技術(shù)支持。