石油化工品事故池的消防問題

■ 徐志有

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石油化工品事故池的消防問題

■ 徐志有

摘 要▼

石油化工品事故案例表明，石油化工品火災爆炸事故的事故物料、消防水排放通常會造成嚴重的環境污染。這種污染造成的后果與事故本身相比，損失往往是很巨大的。目前，國家有關技術法規要求石油化工場所需要設置事故池，但在實踐中，對如何設置事故池缺乏具體的規定。大連港集團、大連港公安局消防支隊在“7·16”事故后，應有關政府部門要求，對事故池的設立、事故池的消防問題進行了專題研究。本文介紹的研究成果，可供參考。

關鍵詞▼

石油化工；火災爆炸事故；污水泄漏；污染；事故池；消防方案

0　引 言

石油化工品場所事故池是一種在發生生產事故導致物料泄漏、火災爆炸事故等特殊情況下，暫時儲存事故物料、消防水的收集池。其主要作用是防止事故時物料流淌擴散或物料泄漏導致環境污染。

2005年11月13日，中石油吉林石化分公司雙苯廠苯胺車間因操作人員違反操作規程，發生爆炸事故，造成8人死亡。事故發生后，由于缺乏認識，大量含有苯、硝基苯等物料事故消防水流入松花江，造成松花江水體嚴重污染。

2010年7月16日，大連中聯油石油管道爆炸起火，事故造成大量原油和含油消防水流入大海，造成大范圍海面污染。

多次事故表明，石油化工場所的火災爆炸事故造成的直接損失相比其發生的事故水、物料泄漏造成的環境污染損失倒顯得微不足道。

因此，國家有關部門、國家有關技術法規相繼明確要求石化場所建設事故池。

1　事故池的容量問題

1.1有關法規的規定

1）“7·16”事故發生，遼寧省頒布實施了遼寧省地方標準《石油化工儲存場所消防安全技術規范》（DB 21/T 2012），其中第9.7條規定：“石油化工儲存場所內應設置事故儲存池，容量不應小于儲存區內最大單體油罐的容積。”

2）《石油儲備庫設計規范》（GB 50737—2010）；對事故污水收集池的設置要求是“應在庫內設置漏油及事故污水收集池，收集池容積不應小于一次最大消防水量，并應采取隔油措施”。

3）中石油企業標準《事故狀態下水體污染的預防與控制技術要求》（Q/SY 1190—2009）也該要求在排水系統建設事故池。

根據Q/SY 1190—2009中附錄A，事故緩沖設施總有效容積的計算見公式1。

其中：

V1——收集系統范圍內發生事故的最大泄漏物料量。對于固定罐事故可扣減防火堤容量。儲存相同物料的罐組按一個最大儲罐計，事故緩沖設施按一個罐組或單套裝置發生事故考慮。

V2——發生事故的儲罐或裝置的消防水量，發生事故時消防歷時按6 h計。

V3——發生事故時可以轉輸到其他儲存或處理設施的物料量。

V4——發生事故時仍必須進入該收集系統的生產廢水量。

V5——發生事故時可能進入該收集系統的降雨量。

根據該標準，罐區防火堤內容積可作為事故緩沖設施有效容積。

由此可見，國家法規對設置事故池有明確規定，但是對其容量只有中石油以及遼寧省地方標準可供參考。

1.2大連新港地區的終端事故池

大連新港現有17個碼頭泊位，可接卸原油、成品油、化工品等幾乎所有的石油化工品品種。現有目前國內最大最先進的45萬噸級原油碼頭（22#泊位）和30萬噸級原油碼頭（0#泊位），可接卸VLCC超大型油輪，年通過能力5 700萬t；目前國內最大的開敞式LNG碼頭，可靠泊目前國際上最大的LNG運輸船。

大連港油品碼頭公司（簡稱“油品碼頭”）區域內現有原油儲罐43座，包括桃園罐組、海濱及海濱北罐組、南海一期及二期罐組、沙坨子一期罐組、7#～9#罐組，共450萬m3；成品油儲罐39座，儲存能力36.8萬m3。以及大連港灣液體儲罐碼頭有限公司（簡稱“OTD”）化工品罐區液體化工品儲罐51座，儲存能力12萬m3。

此外，在南海罐組的西側為中聯油原油庫區（設計規模185萬m3），中聯油北側為大連國家石油儲備基地（設計規模300萬m3）以及成品油商業儲備罐區、中國船舶燃料大連有限公司（簡稱“大連燃供”）罐區、中石化中海船舶燃料供應有限公司大連燃料分公司（簡稱“中海燃供”）罐區、大連北方油品儲運有限公司（簡稱“北方油品”）罐區、大連中石油國際儲運有限公司罐區、大石化商業儲備罐區等。

“7·16”爆炸火災事故發生后，國家安監、環保、港口行政、消防等部門對該地區的事故池建設十分關注，嚴格督辦，經多次會審，最終確定在大連新港地區的各個石化場所區域設置“三縱三橫”的事故水收集系統，通過事故水提升池將事故水引致大連港新港原工作船碼頭水域新建的10萬m3干式終端事故池。

2　事故池的消防問題

大連“7·16”爆炸火災事故表明，事故發生時大火隨著事故物料席卷流淌，不管是在地上還是地下，不管是在地面還是海面，其著火狀態是不可避免的。

因此，對事故水收集系統以及收集池和終端事故池都必須考慮其滅火問題。不然，事故水收集系統和事故池就將成為火災發展、蔓延的新途徑。

2.1地面流淌火的消防方法

大連“7·16”事故中地面流淌火的面積達5萬m2，對這樣規模的火災，就目前的技術是沒有任何辦法可以撲滅的。此次事故后，國家有關部門就全面防止大規模流淌火相繼出臺預防措施，不斷健全有關技術法規。對經過精心設計的事故水收集系統來說，事故水將按照既定的路徑、層次進入收集系統，并最終進入終端事故池。對這樣的區域來說，其罐區消防系統的消防水、消防泡沫供應量經核算完全可以滿足收集系統的火災撲救需要。

2.2終端事故池的消防方法

大連新港地區建設的終端事故池最終容量確定為10萬m3，其面積近2萬m2。在這樣的燃燒面積上，實施滅火作業是無法做到的。其滅火需要的滅火劑量、冷卻水量均是天文數字，現場是無法儲存這么大量的滅火劑和冷卻水的，即使能儲存也沒有相應的設備將這些滅火劑和冷卻水打到這里，無法實施滅火。

對此，大連港集團、大連港公安局消防支隊與四川威特龍消防設備有限公司合作開展了石油化工品事故池池體固定消防技術和系統的研究。通過多次試驗、驗證，提出如下的消防方式：

1）對事故水收集工藝進行控制，先將事故水統一收集在事故水收集池中，將其滅火，使水冷卻至正常狀態后再排放至終端收集池中。

2）對前收集池進行結構分隔設計，使其分為滅火池、冷卻池、冷卻池。

3）在滅火池中使用二氧化碳對需要滅火的事故水在進入時立即進行噴放惰化，將事故水攜帶的明火迅速撲滅。

圖1　事故池阻火結構

圖2　事故池剖面

二氧化碳主動防火設計主要依據國家標準《二氧化碳滅火系統設計規范（GB 50193）》和美國《火電廠及變電所設計規程（NFPA 850）》。分為兩個過程：

1）快速惰化

在1 min內迅速釋放液態二氧化碳，使池內二氧化碳濃度迅速達到34%以上。其計算公式為：

式中：

M——二氧化碳設計用量（kg）；

Kb——物質系數；

K1——面積系數（kg/m2），取0.2kg/m2；

K2——體積系數（kg/m3），取0.7kg/m3；

A——折算面積（m2）；

AV——防護區的內側面、底面、頂面（包括其中的開口）的總面積（m2）；

AO——開口總面積（m2）；

V——防護區的凈容積（m3）；

VV——防護區容積（m3）；

Vg——防護區內非燃燒體和騅燃燒體的總體積（m3）。

2）慢速惰化

在16 h內一定流量、壓力的氣態二氧化碳持續噴往滅火池，保持其濃度維持在34%以上。

其公式為：

式中：

Mv——二氧化碳設計用量，單位kg；

K1——損失系數，取2；

T——二氧化碳在20℃下比容，取1.977kg/m3。

經計算并充分考慮余量，5 000 m3收集池，連續工作16 h的二氧化碳量為10 t。

高溫液體經虹吸管進入冷卻池。在冷卻池設置水噴霧冷卻系統，對其進行冷卻。經兩次連續冷卻后，經檢測溫度低于事故物料燃點，確認不能發生復燃后，排放至終端收集池。

根據國家標準《水噴霧滅火系統設計規范（GB 50129）》按照滅火濃度確定噴霧強度，即20 L/min·m2。經計算，5 000 m3收集池，連續工作16 h用水量為4 000 t。

為了防止終端事故池有零星火災出現，在終端事故池周邊設置部分遠程可視化智能圖像識別自動尋的消防炮，及時將火災消滅在萌芽狀態。以上滅火方案經過多次分項物理模型、合成物理模型試驗，證明方案可行，能夠起到預期效果，解決了大面積事故池無法滅火的難題。

2014年4月28日，大連港消防支隊在四川成都四川省消防總隊訓練中心進行了現場物理模型模擬滅火試驗，召開了科技成果鑒定以及專家評審會，與會的專家認為試驗驗證了事故池滅火技術是可行的，可以用于工程實踐。

圖3　二氧化碳系統　

圖4　智能消防炮系統

參考文獻：

［1］DB21/T1972—2012．石油化工儲存場所消防安全技術規范．遼寧：遼寧省質量技術監督局，2012.

［2］GB 50737—2010．石油儲備庫設計規范［S］．北京：中國計劃出版社，2012.

［3］Q/SY 1190—2009．事故狀態下水體污染的預防與控制技術要求［S］．北京：石油工業出版社，2009.

［4］GB 50193．二氧化碳滅火系統設計規范［S］．北京：中國計劃出版社，2010.

［5］GB 50129．水噴霧滅火系統設計規范［S］．北京：中國計劃出版社，2005.