車廂式計量間的危險性分析

王博(大慶油田有限責任公司第一采油廠，黑龍江 大慶 163311)

0 引言

無改造計劃車廂式計量間周邊環境復雜，常規改造方式可行性較差。截至目前，某采油廠油廠正在運行的車廂式計量間共134座，運行時間在10～20年之間的有40座、20～30年之間的有66座、30年以上的有28座，運行時間普遍偏長，腐蝕老化問題嚴重，均存在跑冒滴漏滲等安全隱患。經過多年的車廂式計量間安全隱患治理工作，其中106座車廂式計量間已經有改造計劃，基本完成施工圖設計。常規的改造做法是在原地或相鄰位置將車廂式計量間改造為磚混結構計量間，并更新間內設備、管線。但是，剩余28座車廂式計量間與周邊建筑物不符合GB 50183—2004《石油天然氣工程設計防火規范》的安全距離要求，常規做法已經不能有效削減其安全隱患，必須遷建。因此，產生了兩個問題：一是計量間遷建需調頭其管轄的所有單井的集油、摻水(熱洗)管線，工程量較多，遷建費用較大；二是部分計量間被商服環繞，無處遷建，若更新計量間，需拆除周邊所有建筑，產生巨額補償款。過多的治理費用導致車廂式計量間治理的可行性變差，因此，本文對車廂式計量間的危險性進行分析，提出相應措施，力爭用最少的費用，盡可能多的削減安全隱患。

1 車廂式計量間危險原因

1.1 車廂式計量間設施老化嚴重，易發生穿孔現象

根據現場調查，主要存在問題有以下3點：(1)車廂式計量間運行時間偏長，計量間的基礎會產生形變，單井管道承重，如果解決不及時，管道會面臨撕裂、穿孔的安全隱患。(2)車廂式計量間內部管線腐蝕嚴重，管網穿孔頻繁，受動火條件限制，普遍采取打卡子方式治理穿孔，不能有效緩解管線老化問題。經調查，平均每座計量間打卡子5～6處，最多的計量間打卡子62處，安全隱患十分突出。(3)分離器工作壓力1.4 MPa，屬壓力容器，分離器腐蝕穿孔或堵塞嚴重，如不及時整改，將會導致火災、爆炸事故的發生。經調查，所有車廂式計量間分離器均存在堵塞、穿孔等問題。

1.2 車廂式計量間設計時間較早，不適應新規范要求

車廂式計量間站場為一棟整體廠房，由閥組間、員工值班室組成。閥組間規范定為甲類廠房，員工值班室為丁類廠房，中間采用墻板隔開。根據設計文件，其墻隔板為非防爆墻，材質為刨花復合板隔墻內夾阻燃保溫板，耐火極限為0.75h，燃燒性能為難燃性，已不能滿足GB 50016—2014《建筑設計防火規范》第3.3.5條：“辦公室、休息室等不應設置在甲、乙類廠房內，確需貼鄰本廠房時，其耐火等級不應低于二級，并應采用耐火極限不低于3.00h的防爆墻與廠房分隔，且應設計獨立的安全出口”[1]的規定，存在較大的安全隱患。

1.3 車廂式計量間防火能力較差，易發生更大火災

按照GB 50183—2004《石油天然氣工程設計防火規范》[2]要求，車廂式計量間為五級油氣生產站場，處理的物質主要是易燃、易爆液體。如果發生泄漏，將會發生池火災及爆炸事故，造成人員傷亡。為此，建立池火災模型分析車廂式計量間發生火災帶來的后果[3]。計量間火災的常見原因是分離器、閥組或管線穿孔。影響池火災事故嚴重度預測結果的關鍵參數有如下5個因素。

(1)池面積81m2

車廂式計量間規格一般為18 m×4.5 m×3.3 m；

計量間面積：S=18×4.5=81m2；

(2)燃燒速度0.022 5 kg/(m2·s)。從《溶劑手冊》中查表，原油單位表面積燃燒速度dm/dt= 0.022 5 kg/(m2·s)。

(3)火焰高度8.848m。設液池為一半徑為R的圓池子，其火焰高度為：

式中：h為火焰高度(m)；R為液池半徑(m)；ρ0為周圍空氣密度，取1.293 kg/m3(標準大氣壓條件)；g為重力加速度，9.8 m/s2；dm/dt為燃燒速度(kg/(m2·s))。

(4)熱輻射通量10.56 MW。當液池燃燒時放出的總熱輻射通量為：

式中：Q為熱輻射通量(W)；η為效率因子，可取0.13～0.35，計算取平均值0.24；HC為液體燃燒熱(J/kg)，原油的燃燒熱為 43.7 J/kg。

(5)目標入射熱輻射強度。假設全部輻射熱量由液池中心點的小球面輻射出來，則在距離池中心某一距離(X)處的入射熱輻射強度為：

式中：I為熱輻射強度(W/m2)；tc為熱傳導系數，一般取1；x為目標點到液池中心距離(m)。

該公式反映了入射熱輻射通量與受害目標到池火中心距離之間的關系。當入射通量一定的情況下，可以計算出目標受害的距離，即結合熱輻射對人員的傷害程度和死亡及燒傷幾率表，計算X結果如表2所示。

表2 不同距離熱輻射對人員的傷害程度和死亡及燒傷幾率表

通過池火災事故后果預測法可知，當原油泄漏進入計量間內，如遇可激發能源形成池火災時，以穿孔點為中心，距離事故中心4.74 m范圍內的設備、設施將全部損壞，人員停留時間超過10 s時死亡率為1%，超過1 min時死亡率為100%。

2 針對不符合安全距離車廂式計量間的改造方法

通過上述問題分析，車廂式計量間危險原因主要體現在3方面：一是腐蝕老化問題突出；二是違反新版規范要求；三是自身安全距離不足。因此，提出2方面改造設想：一是附近有合適位置的車廂式計量間，異地遷建為磚混結構計量間，調頭站間、單井管線；二是遷建距離較遠或無處遷建的車廂式計量間，降級為閥組間，單井采用軟件量油的方式進行量油，新建閥組間采取必要的防凍防盜措施。

3 結論

通過對車廂式計量間工藝過程、火災事故、建筑結構等方面危險性分析及評價，得出以下結論：(1)要加強火災事故應急預案演練。火災對人的傷害需要一定的時間，加強火災事故應急預案演練，人員快速反應，減少或避免造成更嚴重的傷害具有很重要的意義。(2)要完善安全、應急管理的制度。計量間經過長時間運行后，發生事故的可能性較多，一旦發生火災事故的后果是嚴重的，因此在計量間的應急管理、安全管理等方面還有大量工作要做。(3)要積極整改計量間的安全隱患。對于車廂式計量間現場存在的安全隱患，應該制定比較完成的改造計劃，力爭在其發生嚴重事故前完成改造。因此，要從完善制度，提升管理，積極整改三個方面緩解車廂式計量間的安全隱患。