加強石油化工企業防火設計的對策探討

葉年忠，張　冬

(江蘇省消防總隊，江蘇 南京　210036)

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加強石油化工企業防火設計的對策探討

葉年忠，張冬

(江蘇省消防總隊，江蘇 南京210036)

當前石油化工行業發展迅猛，致災風險急劇增加。根據近年來國內發生的數起石油化工企業爆炸火災事故特點和處置過程，分析了現行規范存在的不足，并在總平面布置、管道敷設、滅火救援設施、消防設施等方面提出了加強措施。

石油化工；防火設計；消防設施；滅火救援設施

隨著科技的日益進步和生產技術的不斷革新，石油化工行業迅猛發展，企業項目規模、工藝復雜程度、生產設備密度、物料品種數量不斷增大，致災風險急劇增加。近年來，國內接連發生了“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”南京揚子石化烯烴廠T-430精制塔、“6·9”南京揚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，在國內外造成了較大影響，給人民生命財產帶來了極大危害。筆者對上述幾起石油化工火災爆炸事故特點和處置過程進行研究分析，認為當前石化企業存在消防安全設防標準低、應急處置能力先天不足等突出問題。而現行《石油化工企業設計防火規范》(以下簡稱《石化規范》)，自2008年以來一直未予修編，已不能完全適應現代石油化工企業災害事故防控的實際需要，特別是在總平面布置、管道敷設、滅火救援設施、消防設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本質安全的提升。因此，在石油化工企業防火設計中，深刻吸取火災爆炸事故教訓，強化相關技術措施，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害事故提供重要保障。

一、事故暴露出的主要問題及教訓

(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儲罐爆裂燃燒，隨后蔓延導致三個儲罐同時燃燒，在燃燒儲罐強烈的熱輻射下，變配電室也被引燃。根據《石化規范》，該工藝裝置與儲罐的防火間距應為35 m，而實際間距超過60 m；儲罐的間距根據規范計算(0.4D，D為30 m)應為12 m，實際達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范要求，但在四級風力作用下，著火儲罐的火焰直接烘烤相鄰儲罐，構成嚴重威脅。因此，《石化規范》中規定的防火間距無法完全滿足防止火勢蔓延的要求。

(二)主要生產設施設備保護不足

在大連輸油管道爆炸燃燒事故中，爆炸導致電力系統損壞，應急和消防設施失效，罐區閥門無法自動關閉，造成火勢蔓延擴大。在南京揚子石化烯烴廠爆炸火災事故中，T-430精制塔爆炸直接導致主控室被破壞無法使用。這些重要的控制設施被爆炸或火勢破壞后，直接導致無法遠程關閥斷料，給滅火救援帶來極大的風險和難度。

(三)防火堤設置欠合理

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

(四)消防用水和泡沫儲量嚴重不足

多起石油化工企業火災的延續時間都遠遠超過《石化規范》中規定的時間，設計用水量和流量均不能滿足火災撲救的需要。根據《泡沫滅火系統設計規范》，儲罐區泡沫滅火系統撲救一次火災的泡沫混合液設計用量，應按罐內用量、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，設計用量遠遠小于實際滅火需要。

(五)場地設置不適應事故處置需要

《石化規范》僅規定消防車道寬度為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置和消防車的布置。另外，《石化規范》對地面材質也沒有要求，在靖江德橋化工倉儲有限公司等爆炸燃燒事故中，流淌火導致鐵質橋面及路面變形，影響了滅火救援行動的開展。

(六)消防(隊)站建設要求不明確

《石化規范》未明確哪些石油化工企業或多大規模的石油化工企業應建立專職消防隊(站)，不同種類或規模的石油化工企業應按什么標準建立專職消防隊(站)，滅火救援車輛和裝備的具體要求也不明確，不利于提升企業自身的應急處置能力。從實際看，多起石化企業火災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，從而蔓延擴大為重大災害事故。

(七)規范適用存在交叉

石化行業生產和儲存的安全要求，涉及數個國家標準，除《石化規范》外，還有《建筑設計防火規范》《石油庫設計規范》《石油儲備庫設計規范》《石油天然氣工程設計防火規范》等。它們之間相互交叉，實際執行時很難準確界定適用范圍。目前，國家相關部門還在制定《煤化工工程設計防火規范》《精細化工工程設計防火規范》等技術標準，這使得化工規范體系更加繁雜，適用難度將進一步增大。

二、改進和加強石油化工企業防火設計的技術措施

(一)關于總平面布置

在現行規范的基礎上，深入總結分析現代石化企業及火災爆炸事故特點、事故教訓，并最大限度地考慮生產、儲存、使用介質的物理化學性質和火災危險等級及輻射熱強度，進行充分試驗論證，適當提高甲、乙類工藝裝置與儲罐(區)之間，以及控制室、變配電房、消防泵房等重要設施與工藝裝置、儲罐之間的防火間距。進一步加強控制室、變配電房、消防泵房等重要設施的防護措施，如提高耐火等級、在面向有爆炸危險的方向設置防爆墻等。

(二)關于儲罐區

對于儲罐區應提高防火堤設計要求：(1)適當增加防火堤的容積，可按罐組內1個最大儲罐容積的1.2倍計算；對設置了事故存液池的浮頂、內浮頂罐組，在計算防火堤內有效容積時不宜將油罐容積減半。(2)《石化規范》規定50 000 m3以上的可燃液體儲罐區需單罐設置隔堤，考慮到大容積罐破裂和溢漏的影響范圍廣、危害大，建議將設計標準調整至20 000 m3。(3)防火堤及隔堤應采用鋼筋混凝土材質，防止爆炸時或火災撲救過程中垮塌。(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，如設計有組織的緊急排水管道，或者增加相關移動設備配置要求，防止液體從防火堤內溢出。防火堤的其他設計應執行《儲罐區防火堤設計規范》。

為加強儲罐區的消防安全，還要擴大事故存液池的設置范圍。除《石化規范》已規定的需要設置事故存液池的情形以外，10 000 m3以上的儲罐區均應設置事故存液池，便于火災撲救時及時將液體導出，防止形成流淌火。同時，事故存液池應能容納事故時儲罐液體與撲救、冷卻用水，并設置滅火設施，其設置除滿足規定間距要求外，布置位置不能影響滅火救援工作的開展。另外，應適當增加可燃液體、液化烴罐組內各儲罐之間的防火間距，并明確儲罐的固定倒罐措施，便于火災發生時及時將相鄰儲罐的液體導出。

(三)關于橋架和管溝

甲、乙類的生產裝置、液體設備和管廊的承重結構構件應首選鋼筋混凝土結構類型；當采用鋼結構時，應采用包覆水泥砂漿等方式進行防火保護。可燃液體、可燃氣體、液化烴管道不得采用管溝敷設；當敷設在地下時，應采用沙土等填實。物料管道不宜直接裸露敷設在防火堤內的地面上。全廠性支干管、干管使用水封井隔開的管段長度，應從現行的“超過300 m”減少至150～200 m。

(四)關于閥門控制

由于《石化規范》未規定閥門的設置位置，企業為方便管線布置和日常管理，一般將儲罐閥門設置在防火堤內側靠近中心位置，一旦發生事故，關閥斷料十分困難。因此，可燃液體、可燃氣體、液化烴儲罐進出物料的管道，其閥門應設置在靠近防火堤的方向，并應在防火堤外側加設緊急手動切斷閥門?？刂七M出物料的主要閥門、關鍵性設備，應采取遠程控制和可靠的備用控制措施，確保事故發生時能夠及時關閥斷料?！妒幏丁肺磳o急切斷閥、事故排水閥等重要閥門的標識化進行規定，在能見度較低的情況下，很難找到相關閥門，因此應增加閥門的標識化要求。

(五)關于危險化學品車輛停車場

危險化學品車輛停車場應按停放車輛的火災危險性確定其火災危險性，并與周圍建筑保持相應防火間距。同時，危險化學品車輛之間應保持一定的防火間距。危險化學品車輛停車場每排停車位不應超過一定數量，每排車位之間應至少保持6 m的間距。危險化學品車輛停車場應設置滅火設施。

(六)關于消防設施

1.強化消防設施的設置和保護。(1)《石化規范》主要規定了罐壁高于17 m、容積大于10 000 m3的儲罐等應設置固定式消防冷卻水系統和固定式泡沫滅火系統，建議儲罐區在條件允許的情況下，均應設置固定式消防冷卻水系統和泡沫滅火系統。(2)消火栓、消防炮等固定消防設施與被保護對象的距離不應小于15 m(《石化規范》中為“宜”)，并宜結合防火堤或其他墻體設置掩體。(3)多起火災爆炸案例表明，設置液上泡沫滅火系統的儲罐，其滅火系統易遭到破壞，不能發揮作用。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。另外，對設置液上泡沫滅火系統的，其每個泡沫產生器均應采用獨立的混合液管，并各自單獨引至防火堤外。(4)考慮到儲罐固定消防冷卻水系統在火災爆炸中易遭到破壞，可以沿防火堤增設向上噴射的水噴霧系統，以減少燃燒輻射熱對相鄰儲罐(區)、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行稀釋。(5)消防炮應能實現遠程手動、自動控制，并符合《固定消防炮滅火系統設計規范》的規定。對工業裝置內固定消防炮不能有效保護的特殊危險設備、場所，以及有效容積超過5 m3的可燃液體設備，應設置水噴霧或水噴淋系統。

2.多渠道有效保障消防用水量。(1)進一步增加火災延續時間，提高消防用水量設計，加大消防給水系統干線管道管徑。(2)在條件允許的情況下，可以考慮與相鄰石油化工企業的室外消防管網連接，并設置閥門，緊急情況下便于調用相鄰企業消防用水。(3)周圍有天然水源的，應設置消防取水碼頭。(4)儲罐噴淋冷卻系統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，可以根據需要以及物料特性，在事故存液池附近設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利用。該裝置應在滿足規定間距的前提下，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考慮采用柴油發電機或柴油泵。

3.增加泡沫儲備。企業應按本廠區最大泡沫用量2倍以上進行備用儲備，化工園區內應按園區最大企業泡沫用量2倍以上進行備用儲備，以滿足初起火災爆炸處置需要。

(七)關于消防車道和消防撲救場地

裝置或聯合裝置、液化烴罐組、可燃液體罐組、可燃液體的儲罐區、可燃氣體儲罐區、裝卸區及危險化學品倉庫區應設置環形消防車道。裝置或聯合裝置、液化烴罐組、可燃液體罐組、可燃液體的儲罐區、可燃氣體儲罐區、裝卸區，以及危險化學品倉庫區應至少沿兩個方向設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采用硬質地面，且不得采用鐵質等地面，其坡度均不應大于3%，上方凈空高度不應小于5 m。場地及其下面的管道和暗溝等應能承受重型消防車的壓力。

(八)關于消防站

明確消防站建設的具體標準。具有一定規模的石油化工企業均應建立專職消防隊(站)，并根據生產特點、火災危險性等配備相應的消防車輛、裝備器材，如泡沫水罐車，移動消防炮，遙控自擺炮，防火、防爆、防化的個人防護裝備，以及堵漏、洗消、偵檢等器材。對廠區規模大、工藝裝置分散以及儲罐數量多、占地大的企業，應考慮在廠區主要道路旁或相對安全的位置設置應急救援器材點，以方便及時取用。專職消防隊應吸收本廠一定數量的生產技術人員參加，熟悉生產工藝、物料理化性質和相關緊急事件的處置要求，進一步提高初期處置的效能。

三、結束語

從實踐來看，以上技術措施在提高石化企業本質安全、提升企業火災防控和處置能力方面發揮了積極作用，但由于這些措施是一些地區以規范性文件等方式予以推行的，其約束力和執行力受到了一定影響。國家相關部門應當緊密結合現代石化產業發展快、技術新、規模大等特點，進一步加強石油化工裝置、物料爆炸燃燒機理研究和典型火災爆炸事故的總結分析，盡快將實踐中一些行之有效的技術措施上升為國家標準或行業標準，改變現行規范設防標準不高、規定不夠全面的現狀。同時，要對現行石油化工相關規范進行梳理整合，有效解決規范之間適用范圍界限模糊、執行依據難以把握等問題。另外，針對現代石化企業集中布置、園區化管理的發展趨勢，要對園區規劃布局、企業與企業以及與外部建筑和設施的間距、公共安全基礎設施建設與管理、整體應急處置能力建設等做出明確規定。

(責任編輯李蕾)

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