油田聯(lián)合站消防系統(tǒng)改造的設(shè)計(jì)與施工

宋志俊，袁智勇，趙鑫輝，王亞坤

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司 第一采油廠(chǎng)（陜西延安 716000）

油田聯(lián)合站是油井采出液進(jìn)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(kù)應(yīng)設(shè)消防設(shè)施，其設(shè)置應(yīng)根據(jù)石油庫(kù)等級(jí)、儲(chǔ)罐型式、液體火災(zāi)危險(xiǎn)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(kù)容大的油氣場(chǎng)站，站內(nèi)設(shè)有固定式消防系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)17年運(yùn)行，存在設(shè)施老化、不滿(mǎn)足新標(biāo)準(zhǔn)要求等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)消防設(shè)施進(jìn)行升級(jí)改造[1]。

1 消防系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

在用聯(lián)合站消防系統(tǒng)改造的設(shè)計(jì)，不同于新建聯(lián)合站，不僅要依據(jù)現(xiàn)行的消防標(biāo)準(zhǔn)，還要依據(jù)現(xiàn)有的消防設(shè)施情況并結(jié)合存在的問(wèn)題。由于消防標(biāo)準(zhǔn)化水平越來(lái)越高[2]，在改造設(shè)計(jì)中不能因?yàn)槔吓f站庫(kù)而降低改造的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 消防系統(tǒng)存在問(wèn)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(chǔ)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(chǔ)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(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行存在設(shè)施老化、設(shè)備腐蝕等問(wèn)題，見(jiàn)表1。

表1 杏H聯(lián)合站消防系統(tǒng)存在問(wèn)題

1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)

聯(lián)合站消防改造相關(guān)規(guī)范見(jiàn)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要有GB 50183—2004《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和GB 50151—2010《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，將規(guī)范和現(xiàn)有聯(lián)合站設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的設(shè)施存在冷卻水供給強(qiáng)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(wèn)題，見(jiàn)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(duì)比

1.3 消防水儲(chǔ)備量設(shè)計(jì)

消防水罐長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后，會(huì)出現(xiàn)腐蝕嚴(yán)重、泥沙聚集等問(wèn)題[3]，而杏H聯(lián)合站消防罐建設(shè)時(shí)無(wú)保溫層和加熱設(shè)施，本次改造對(duì)2具水罐進(jìn)行清理、增加加熱盤(pán)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(jì)算，杏H站一次消防用水量為1 871.8 m3。清理維護(hù)水罐時(shí)，會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有足夠消防儲(chǔ)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(qiáng)度，取5.0 L/（min·m2）；T滅火為滅火時(shí)間，取45 min；Q冷卻為冷卻水供給強(qiáng)度，取2.5 L/（min·m2）；T冷卻為冷卻水供給時(shí)間，取6 h；S為面積，㎡。

經(jīng)計(jì)算，5 000 m3儲(chǔ)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(chǔ)罐均為5 000 m3儲(chǔ)罐，按2具計(jì)算，冷卻水量V相鄰為895.65 m3）。

針對(duì)消防水儲(chǔ)備不足問(wèn)題，采取1具使用，1具維護(hù)，使用的水罐作為泡沫配比水，敷設(shè)臨時(shí)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(hù)時(shí)，水量?jī)?chǔ)備不足的問(wèn)題。

如圖1所示，當(dāng)發(fā)生火情時(shí)，消防罐內(nèi)消防水首先與泡沫混合作為泡沫水對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行滅火，使用臨時(shí)流程將應(yīng)急池內(nèi)清水對(duì)著火罐和相鄰罐進(jìn)行冷卻，應(yīng)急池內(nèi)水量不足時(shí)，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(xiǎn)液體，池內(nèi)水量應(yīng)儲(chǔ)存在2 000 m3以上；臨時(shí)泵流量和揚(yáng)程達(dá)到消防用水量的要求。

圖1 消防罐維護(hù)時(shí)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(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合存在問(wèn)題對(duì)杏H聯(lián)合站消防系統(tǒng)進(jìn)行了改造。由于改造過(guò)程中不能喪失消防功能，改造過(guò)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(xiàng)工程不能同時(shí)進(jìn)行，一些分項(xiàng)工程完成后方可以進(jìn)行下一項(xiàng)等，為了保證消防系統(tǒng)的應(yīng)急作用，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，編制《施工進(jìn)度時(shí)間安排表》，見(jiàn)表4。施工分前后和批次完成了消防泵、消防管道和泡沫儲(chǔ)存罐的更換，清理消防儲(chǔ)水罐，按照計(jì)劃完成了消防系統(tǒng)的改造升級(jí)。

2.1 施工中的臨時(shí)消防措施

在消防系統(tǒng)改造時(shí)，更換泡沫儲(chǔ)存罐、消防管道對(duì)接時(shí)，臨時(shí)會(huì)有泡沫滅火停運(yùn)的情況，時(shí)間為5～8 h，如果在此期間發(fā)生火情，會(huì)造成嚴(yán)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(duì)臨時(shí)喪失消防功能問(wèn)題，改造時(shí)配備移動(dòng)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(dòng)式泡沫滅火設(shè)施，滿(mǎn)足消防需求。

杏H聯(lián)合站附近有2個(gè)消防中隊(duì)，分別為杏N中隊(duì)和張Q中隊(duì)，具體消防設(shè)施配備見(jiàn)表5。2個(gè)消防中隊(duì)的6臺(tái)消防車(chē)泡沫量為10.2 t，停運(yùn)泡沫滅火系統(tǒng)時(shí)由杏N中隊(duì)3臺(tái)泡沫車(chē)進(jìn)入聯(lián)合站戒備，張Q中隊(duì)待命，出現(xiàn)火情1 h內(nèi)到達(dá)，滿(mǎn)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(duì)消防設(shè)施統(tǒng)計(jì)

2.2 施工中的安全生產(chǎn)措施

消防改造施工地點(diǎn)位于聯(lián)合站內(nèi)，環(huán)狀管網(wǎng)、支網(wǎng)、儲(chǔ)罐消防管道緊鄰原油儲(chǔ)罐區(qū)或位于儲(chǔ)油罐區(qū)內(nèi)，改造過(guò)程中具有危險(xiǎn)作業(yè)多、施工區(qū)范圍大、風(fēng)險(xiǎn)高等特點(diǎn)。

針對(duì)消防系統(tǒng)改造時(shí)的安全生產(chǎn)問(wèn)題，除日常的施工管理外重點(diǎn)實(shí)行了危險(xiǎn)作業(yè)許可管理和安全措施的制定和落實(shí)。

2.2.1 危險(xiǎn)作業(yè)實(shí)行許可管理

作業(yè)前編制安全工作方案（HSE作業(yè)計(jì)劃書(shū)），現(xiàn)場(chǎng)辦理作業(yè)許可證[4]，同時(shí)實(shí)行網(wǎng)上逐級(jí)審批。作業(yè)許可管理流程主要包括作業(yè)申請(qǐng)、作業(yè)審批、作業(yè)實(shí)施和作業(yè)關(guān)閉等4個(gè)環(huán)節(jié)[5]，同時(shí)危險(xiǎn)作業(yè)人員要持證上崗，如動(dòng)火、高空、吊裝作業(yè)等。

2.2.2 重點(diǎn)落實(shí)的安全措施

通過(guò)總結(jié)，發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)安全措施可以在同行業(yè)借鑒：①動(dòng)火和進(jìn)入受限空間前進(jìn)行30 min一次油氣濃度的測(cè)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(hù)的設(shè)施和管道與在用的進(jìn)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(fēng)險(xiǎn)；④進(jìn)入受限空間人員作業(yè)每30 min進(jìn)行一次更換，并且使用引導(dǎo)繩，可避免人員中毒風(fēng)險(xiǎn)；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(guò)泵輸送至著火罐罐頂進(jìn)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(jìn)行冷卻，達(dá)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(guò)程有3個(gè)難點(diǎn)。一是隨著消防意識(shí)、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(guò)程中不能喪失消防功能，特別是時(shí)間長(zhǎng)、工作量大改造維護(hù)，為了保證安全，更要確保在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，能夠起到及時(shí)冷卻和滅火的作用；三是施工地點(diǎn)在油氣生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)，由于油氣具有易燃、易爆的特點(diǎn)，施工改造中安全風(fēng)險(xiǎn)很大。

消防系統(tǒng)改造過(guò)程中通過(guò)嚴(yán)格落實(shí)最新的消防規(guī)范、合理的安排施工順序、敷設(shè)臨時(shí)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(shí)，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(fēng)險(xiǎn)控制重點(diǎn)危險(xiǎn)作業(yè)管理和安全措施落實(shí)，保證施工質(zhì)量合格，實(shí)現(xiàn)安全文明施工。