加强石油化工企业防火设计的对策探讨

叶年忠，张　冬

(江苏省消防总队，江苏 南京　210036)



加强石油化工企业防火设计的对策探讨

叶年忠，张冬

(江苏省消防总队，江苏 南京210036)

当前石油化工行业发展迅猛，致灾风险急剧增加。根据近年来国内发生的数起石油化工企业爆炸火灾事故特点和处置过程，分析了现行规范存在的不足，并在总平面布置、管道敷设、灭火救援设施、消防设施等方面提出了加强措施。

石油化工；防火设计；消防设施；灭火救援设施

随着科技的日益进步和生产技术的不断革新，石油化工行业迅猛发展，企业项目规模、工艺复杂程度、生产设备密度、物料品种数量不断增大，致灾风险急剧增加。近年来，国内接连发生了“6·30”大连输油管道、“4·6”福建漳州古雷石化PX项目、“8·12”天津港瑞海公司危险品仓库、“4·21”南京扬子石化烯烃厂T-430精制塔、“6·9”南京扬子石化炼油厂硫回收装置、“4·22”靖江德桥化工仓储有限公司等爆炸燃烧事故，在国内外造成了较大影响，给人民生命财产带来了极大危害。笔者对上述几起石油化工火灾爆炸事故特点和处置过程进行研究分析，认为当前石化企业存在消防安全设防标准低、应急处置能力先天不足等突出问题。而现行《石油化工企业设计防火规范》(以下简称《石化规范》)，自2008年以来一直未予修编，已不能完全适应现代石油化工企业灾害事故防控的实际需要，特别是在总平面布置、管道敷设、灭火救援设施、消防设施等方面存在诸多的不尽合理之处，一定程度上影响了企业本质安全的提升。因此，在石油化工企业防火设计中，深刻吸取火灾爆炸事故教训，强化相关技术措施，既有利于更好地从源头上做好安全防范工作，也能为更加有效地处置各类灾害事故提供重要保障。

一、事故暴露出的主要问题及教训

(一)防火间距不等于安全间距

在福建漳州古雷石化PX项目爆炸燃烧事故中，一次工艺装置爆炸引发储罐爆裂燃烧，随后蔓延导致三个储罐同时燃烧，在燃烧储罐强烈的热辐射下，变配电室也被引燃。根据《石化规范》，该工艺装置与储罐的防火间距应为35 m，而实际间距超过60 m；储罐的间距根据规范计算(0.4D，D为30 m)应为12 m，实际达15 m；变配电室与储罐的间距要求为35 m，实际间距超过50 m。在靖江德桥化工仓储有限公司爆炸燃烧事故中，储罐之间的防火间距也符合规范要求，但在四级风力作用下，着火储罐的火焰直接烘烤相邻储罐，构成严重威胁。因此，《石化规范》中规定的防火间距无法完全满足防止火势蔓延的要求。

(二)主要生产设施设备保护不足

在大连输油管道爆炸燃烧事故中，爆炸导致电力系统损坏，应急和消防设施失效，罐区阀门无法自动关闭，造成火势蔓延扩大。在南京扬子石化烯烃厂爆炸火灾事故中，T-430精制塔爆炸直接导致主控室被破坏无法使用。这些重要的控制设施被爆炸或火势破坏后，直接导致无法远程关阀断料，给灭火救援带来极大的风险和难度。

(三)防火堤设置欠合理

《石化规范》要求防火堤的有效容量不应小于罐组内1个最大储罐的容积，但在实际火灾扑救时，除了泄漏的化工液体外，大量灭火或冷却用水进入防火堤，造成防火堤的容积不够，一旦液体溢出，极易产生流淌火。另外，在南京扬子石化炼油厂硫回收装置爆炸火灾事故中，砖混结构的防火堤在爆炸和流淌火的双重作用下，部分堤段破裂，导致流淌火流至堤外。同时，该罐组区按《石化规范》不需要设置隔堤，但储罐爆炸破裂后液体流入防火堤，引燃了堤内其他储罐。

(四)消防用水和泡沫储量严重不足

多起石油化工企业火灾的延续时间都远远超过《石化规范》中规定的时间，设计用水量和流量均不能满足火灾扑救的需要。根据《泡沫灭火系统设计规范》，储罐区泡沫灭火系统扑救一次火灾的泡沫混合液设计用量，应按罐内用量、该罐辅助泡沫枪用量、管道剩余量三者之和最大的储罐确定。这样计算，一个较大的石油库或石油化工企业仅需储存几十吨的泡沫液。而扑救福建漳州古雷石化PX项目爆炸燃烧事故共使用了900吨泡沫，靖江德桥化工仓储有限公司爆炸燃烧事故共使用了800余吨泡沫，设计用量远远小于实际灭火需要。

(五)场地设置不适应事故处置需要

《石化规范》仅规定消防车道宽度为6 m，无扑救场地的要求。而石油化工爆炸燃烧处置，往往需要调集大量人员、装备、车辆，仅靠6 m的消防车道，根本无法满足灭火救援阵地的设置和消防车的布置。另外，《石化规范》对地面材质也没有要求，在靖江德桥化工仓储有限公司等爆炸燃烧事故中，流淌火导致铁质桥面及路面变形，影响了灭火救援行动的开展。

(六)消防(队)站建设要求不明确

《石化规范》未明确哪些石油化工企业或多大规模的石油化工企业应建立专职消防队(站)，不同种类或规模的石油化工企业应按什么标准建立专职消防队(站)，灭火救援车辆和装备的具体要求也不明确，不利于提升企业自身的应急处置能力。从实际看，多起石化企业火灾爆炸事故也往往是由于事故初期得不到有效的处置或控制，从而蔓延扩大为重大灾害事故。

(七)规范适用存在交叉

石化行业生产和储存的安全要求，涉及数个国家标准，除《石化规范》外，还有《建筑设计防火规范》《石油库设计规范》《石油储备库设计规范》《石油天然气工程设计防火规范》等。它们之间相互交叉，实际执行时很难准确界定适用范围。目前，国家相关部门还在制定《煤化工工程设计防火规范》《精细化工工程设计防火规范》等技术标准，这使得化工规范体系更加繁杂，适用难度将进一步增大。

二、改进和加强石油化工企业防火设计的技术措施

(一)关于总平面布置

在现行规范的基础上，深入总结分析现代石化企业及火灾爆炸事故特点、事故教训，并最大限度地考虑生产、储存、使用介质的物理化学性质和火灾危险等级及辐射热强度，进行充分试验论证，适当提高甲、乙类工艺装置与储罐(区)之间，以及控制室、变配电房、消防泵房等重要设施与工艺装置、储罐之间的防火间距。进一步加强控制室、变配电房、消防泵房等重要设施的防护措施，如提高耐火等级、在面向有爆炸危险的方向设置防爆墙等。

(二)关于储罐区

对于储罐区应提高防火堤设计要求：(1)适当增加防火堤的容积，可按罐组内1个最大储罐容积的1.2倍计算；对设置了事故存液池的浮顶、内浮顶罐组，在计算防火堤内有效容积时不宜将油罐容积减半。(2)《石化规范》规定50 000 m3以上的可燃液体储罐区需单罐设置隔堤，考虑到大容积罐破裂和溢漏的影响范围广、危害大，建议将设计标准调整至20 000 m3。(3)防火堤及隔堤应采用钢筋混凝土材质，防止爆炸时或火灾扑救过程中垮塌。(4)明确防火堤紧急排水要求，增加将消防扑救或冷却用水安全排出防火堤的措施，如设计有组织的紧急排水管道，或者增加相关移动设备配置要求，防止液体从防火堤内溢出。防火堤的其他设计应执行《储罐区防火堤设计规范》。

为加强储罐区的消防安全，还要扩大事故存液池的设置范围。除《石化规范》已规定的需要设置事故存液池的情形以外，10 000 m3以上的储罐区均应设置事故存液池，便于火灾扑救时及时将液体导出，防止形成流淌火。同时，事故存液池应能容纳事故时储罐液体与扑救、冷却用水，并设置灭火设施，其设置除满足规定间距要求外，布置位置不能影响灭火救援工作的开展。另外，应适当增加可燃液体、液化烃罐组内各储罐之间的防火间距，并明确储罐的固定倒罐措施，便于火灾发生时及时将相邻储罐的液体导出。

(三)关于桥架和管沟

甲、乙类的生产装置、液体设备和管廊的承重结构构件应首选钢筋混凝土结构类型；当采用钢结构时，应采用包覆水泥砂浆等方式进行防火保护。可燃液体、可燃气体、液化烃管道不得采用管沟敷设；当敷设在地下时，应采用沙土等填实。物料管道不宜直接裸露敷设在防火堤内的地面上。全厂性支干管、干管使用水封井隔开的管段长度，应从现行的“超过300 m”减少至150～200 m。

(四)关于阀门控制

由于《石化规范》未规定阀门的设置位置，企业为方便管线布置和日常管理，一般将储罐阀门设置在防火堤内侧靠近中心位置，一旦发生事故，关阀断料十分困难。因此，可燃液体、可燃气体、液化烃储罐进出物料的管道，其阀门应设置在靠近防火堤的方向，并应在防火堤外侧加设紧急手动切断阀门。控制进出物料的主要阀门、关键性设备，应采取远程控制和可靠的备用控制措施，确保事故发生时能够及时关阀断料。《石化规范》未对紧急切断阀、事故排水阀等重要阀门的标识化进行规定，在能见度较低的情况下，很难找到相关阀门，因此应增加阀门的标识化要求。

(五)关于危险化学品车辆停车场

危险化学品车辆停车场应按停放车辆的火灾危险性确定其火灾危险性，并与周围建筑保持相应防火间距。同时，危险化学品车辆之间应保持一定的防火间距。危险化学品车辆停车场每排停车位不应超过一定数量，每排车位之间应至少保持6 m的间距。危险化学品车辆停车场应设置灭火设施。

(六)关于消防设施

1.强化消防设施的设置和保护。(1)《石化规范》主要规定了罐壁高于17 m、容积大于10 000 m3的储罐等应设置固定式消防冷却水系统和固定式泡沫灭火系统，建议储罐区在条件允许的情况下，均应设置固定式消防冷却水系统和泡沫灭火系统。(2)消火栓、消防炮等固定消防设施与被保护对象的距离不应小于15 m(《石化规范》中为“宜”)，并宜结合防火堤或其他墙体设置掩体。(3)多起火灾爆炸案例表明，设置液上泡沫灭火系统的储罐，其灭火系统易遭到破坏，不能发挥作用。因此，除浮顶罐和水溶性固定顶罐外，有条件的宜采用液下喷射泡沫灭火系统。另外，对设置液上泡沫灭火系统的，其每个泡沫产生器均应采用独立的混合液管，并各自单独引至防火堤外。(4)考虑到储罐固定消防冷却水系统在火灾爆炸中易遭到破坏，可以沿防火堤增设向上喷射的水喷雾系统，以减少燃烧辐射热对相邻储罐(区)、装置以及救援人员的影响，同时还能对空气中的毒害气体进行稀释。(5)消防炮应能实现远程手动、自动控制，并符合《固定消防炮灭火系统设计规范》的规定。对工业装置内固定消防炮不能有效保护的特殊危险设备、场所，以及有效容积超过5 m3的可燃液体设备，应设置水喷雾或水喷淋系统。

2.多渠道有效保障消防用水量。(1)进一步增加火灾延续时间，提高消防用水量设计，加大消防给水系统干线管道管径。(2)在条件允许的情况下，可以考虑与相邻石油化工企业的室外消防管网连接，并设置阀门，紧急情况下便于调用相邻企业消防用水。(3)周围有天然水源的，应设置消防取水码头。(4)储罐喷淋冷却系统不宜直接使用未加过滤的池塘、河流水作为水源，否则易堵塞管道和喷头。(5)对水源缺乏的，可以根据需要以及物料特性，在事故存液池附近设置污水快速净化或油污分离装置，用于将消防扑救用废水净化后循环利用。该装置应在满足规定间距的前提下，确保布置位置不影响灭火救援工作的开展。(6)消防泵第二动力源应考虑采用柴油发电机或柴油泵。

3.增加泡沫储备。企业应按本厂区最大泡沫用量2倍以上进行备用储备，化工园区内应按园区最大企业泡沫用量2倍以上进行备用储备，以满足初起火灾爆炸处置需要。

(七)关于消防车道和消防扑救场地

装置或联合装置、液化烃罐组、可燃液体罐组、可燃液体的储罐区、可燃气体储罐区、装卸区及危险化学品仓库区应设置环形消防车道。装置或联合装置、液化烃罐组、可燃液体罐组、可燃液体的储罐区、可燃气体储罐区、装卸区，以及危险化学品仓库区应至少沿两个方向设置长度不小于两个长边长度、宽度不小于10 m的消防扑救场地(大型高喷消防车的展开宽度一般需要8 m左右)。消防扑救场地与装置、罐组防火堤、厂房外墙的距离不应小于5 m。消防车道、消防扑救场地及其与防火堤之间的场地应采用硬质地面，且不得采用铁质等地面，其坡度均不应大于3%，上方净空高度不应小于5 m。场地及其下面的管道和暗沟等应能承受重型消防车的压力。

(八)关于消防站

明确消防站建设的具体标准。具有一定规模的石油化工企业均应建立专职消防队(站)，并根据生产特点、火灾危险性等配备相应的消防车辆、装备器材，如泡沫水罐车，移动消防炮，遥控自摆炮，防火、防爆、防化的个人防护装备，以及堵漏、洗消、侦检等器材。对厂区规模大、工艺装置分散以及储罐数量多、占地大的企业，应考虑在厂区主要道路旁或相对安全的位置设置应急救援器材点，以方便及时取用。专职消防队应吸收本厂一定数量的生产技术人员参加，熟悉生产工艺、物料理化性质和相关紧急事件的处置要求，进一步提高初期处置的效能。

三、结束语

从实践来看，以上技术措施在提高石化企业本质安全、提升企业火灾防控和处置能力方面发挥了积极作用，但由于这些措施是一些地区以规范性文件等方式予以推行的，其约束力和执行力受到了一定影响。国家相关部门应当紧密结合现代石化产业发展快、技术新、规模大等特点，进一步加强石油化工装置、物料爆炸燃烧机理研究和典型火灾爆炸事故的总结分析，尽快将实践中一些行之有效的技术措施上升为国家标准或行业标准，改变现行规范设防标准不高、规定不够全面的现状。同时，要对现行石油化工相关规范进行梳理整合，有效解决规范之间适用范围界限模糊、执行依据难以把握等问题。另外，针对现代石化企业集中布置、园区化管理的发展趋势，要对园区规划布局、企业与企业以及与外部建筑和设施的间距、公共安全基础设施建设与管理、整体应急处置能力建设等做出明确规定。

(责任编辑李蕾)

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

叶年忠(1969—)，男，江苏泰兴人，高级工程师； 张冬(1984—)，男，江苏连云港人，工程师。

D631.6

A

1008-2077(2016)08-0059-04