油田联合站消防系统改造的设计与施工

宋志俊，袁智勇，赵鑫辉，王亚坤

中国石油长庆油田分公司 第一采油厂（陕西延安 716000）

油田联合站是油井采出液进行油、气、水分离的生产中心，原料、介质、产品均具有易燃、易爆特性。根据规定要求，石油库应设消防设施，其设置应根据石油库等级、储罐型式、液体火灾危险性及邻近单位消防协作条件等综合考虑确定。安塞油田杏H联合站属于建设早、库容大的油气场站，站内设有固定式消防系统，经过17年运行，存在设施老化、不满足新标准要求等问题。针对这些问题，根据现行标准对消防设施进行升级改造[1]。

1 消防系统改造设计

在用联合站消防系统改造的设计，不同于新建联合站，不仅要依据现行的消防标准，还要依据现有的消防设施情况并结合存在的问题。由于消防标准化水平越来越高[2]，在改造设计中不能因为老旧站库而降低改造的设计标准。

1.1 消防系统存在问题

安塞油田杏H联合站建设于2002年，共有5 000 m3拱顶油罐4具，均位于同一储油罐区内，消防系统包括消防水罐（2具1 000 m3）、泡沫储存罐、消防泵、冷却水管道（供水主管道和罐区环状管网）、泡沫液管道（主管道和罐区环状管网）和消防附件。经过长时间的运行存在设施老化、设备腐蚀等问题，见表1。

表1 杏H联合站消防系统存在问题

1.2 设计依据

联合站消防改造相关规范见表2。

表2 联合站消防改造相关规范

现行联合站消防系统改造相关的国家标准主要有GB 50183—2004《石油天然气工程设计防火规范》和GB 50151—2010《泡沫灭火系统设计规范》，将规范和现有联合站设计参数进行对比，发现现有的设施存在冷却水供给强度不够、泡沫混合液供给流量不够以及消防用水量不足等问题，见表3。

表3 联合站消防系统原参数和现行规范选用参数对比

1.3 消防水储备量设计

消防水罐长时间运行之后，会出现腐蚀严重、泥沙聚集等问题[3]，而杏H联合站消防罐建设时无保温层和加热设施，本次改造对2具水罐进行清理、增加加热盘管和保温层。根据现行的规范，消防用水量依据式（1）计算，杏H站一次消防用水量为1 871.8 m3。清理维护水罐时，会出现没有足够消防储备用水的情况。

式中：V消防为1次消防用水量m3；V灭火为泡沫用水量，m3，0.94为水量系数（泡沫混合比例为6%）；V冷却为冷却用水量，m3；V着火为着火罐冷却用水量，m3；V相邻为相邻罐冷却用水量，m3；Q灭火为为泡沫混合液供给强度，取5.0 L/（min·m2）；T灭火为灭火时间，取45 min；Q冷却为冷却水供给强度，取2.5 L/（min·m2）；T冷却为冷却水供给时间，取6 h；S为面积，㎡。

经计算，5 000 m3储罐的V灭火为152.4 m3，V冷却为1 719.4 m（3V着火冷却水量为895.65 m3，而相邻储罐均为5 000 m3储罐，按2具计算，冷却水量V相邻为895.65 m3）。

针对消防水储备不足问题，采取1具使用，1具维护，使用的水罐作为泡沫配比水，敷设临时流程，将联合站内应急池清水作为主冷却水的办法，解决消防水罐维护时，水量储备不足的问题。

如图1所示，当发生火情时，消防罐内消防水首先与泡沫混合作为泡沫水对储罐进行灭火，使用临时流程将应急池内清水对着火罐和相邻罐进行冷却，应急池内水量不足时，再使用消防罐内消防水作为冷却水。要注意应急池之前不能存放原油、采出水等危险液体，池内水量应储存在2 000 m3以上；临时泵流量和扬程达到消防用水量的要求。

图1 消防罐维护时消防系统流程示意图

2 消防系统改造施工

依据现行标准，结合存在问题对杏H联合站消防系统进行了改造。由于改造过程中不能丧失消防功能，改造过程的施工和新建施工不同，需要分阶段，分层次施工，如一些分项工程不能同时进行，一些分项工程完成后方可以进行下一项等，为了保证消防系统的应急作用，根据现场实际情况，编制《施工进度时间安排表》，见表4。施工分前后和批次完成了消防泵、消防管道和泡沫储存罐的更换，清理消防储水罐，按照计划完成了消防系统的改造升级。

2.1 施工中的临时消防措施

在消防系统改造时，更换泡沫储存罐、消防管道对接时，临时会有泡沫灭火停运的情况，时间为5～8 h，如果在此期间发生火情，会造成严重后果。

表4 2018年杏H联合站消防改造施工顺序安排表

针对临时丧失消防功能问题，改造时配备移动式泡沫灭火系统，根据现行规范要求，需要低倍数泡沫为9.78 m3。调查附近的移动式泡沫灭火设施，满足消防需求。

杏H联合站附近有2个消防中队，分别为杏N中队和张Q中队，具体消防设施配备见表5。2个消防中队的6台消防车泡沫量为10.2 t，停运泡沫灭火系统时由杏N中队3台泡沫车进入联合站戒备，张Q中队待命，出现火情1 h内到达，满足1次火灾6 h的泡沫供给量。

表5 杏H联合站附近消防中队消防设施统计

2.2 施工中的安全生产措施

消防改造施工地点位于联合站内，环状管网、支网、储罐消防管道紧邻原油储罐区或位于储油罐区内，改造过程中具有危险作业多、施工区范围大、风险高等特点。

针对消防系统改造时的安全生产问题，除日常的施工管理外重点实行了危险作业许可管理和安全措施的制定和落实。

2.2.1 危险作业实行许可管理

作业前编制安全工作方案（HSE作业计划书），现场办理作业许可证[4]，同时实行网上逐级审批。作业许可管理流程主要包括作业申请、作业审批、作业实施和作业关闭等4个环节[5]，同时危险作业人员要持证上岗，如动火、高空、吊装作业等。

2.2.2 重点落实的安全措施

通过总结，发现以下几个安全措施可以在同行业借鉴：①动火和进入受限空间前进行30 min一次油气浓度的测定，确定浓度在爆炸下限10%为合格[6]，可以避免火灾爆炸和人员中毒发生；②将需要维护的设施和管道与在用的进行隔离和盲堵并采取绝缘措施，可以避免火灾爆炸发生；③做好用电设施的接地，避免人员触电风险；④进入受限空间人员作业每30 min进行一次更换，并且使用引导绳，可避免人员中毒风险；⑤高处作业人员，佩戴全身式安全带，避免高空坠落[7]。

消防系统改造后的流程如图2所示，具体流程为：消防罐消防水与泡沫混合通过泵输送至着火罐罐顶进行灭火；冷却水泵将消防罐内冷却水输送至着火罐和相邻罐进行冷却，达到灭火功能。

图2 改造后杏H联合站消防流程框图

3 结论

油田联合站在用消防系统的改造过程有3个难点。一是随着消防意识、技术、体系的不断完善，消防系统需要不断更新改造；二是油田联合站的消防系统，在改造过程中不能丧失消防功能，特别是时间长、工作量大改造维护，为了保证安全，更要确保在发生火灾时，能够起到及时冷却和灭火的作用；三是施工地点在油气生产区域内，由于油气具有易燃、易爆的特点，施工改造中安全风险很大。

消防系统改造过程中通过严格落实最新的消防规范、合理的安排施工顺序、敷设临时流程和配备具有灭火功能的消防设施，保证5～10年内消防技术不落后的同时，解决改造中消防系统功能不丧失的难题。施工管理中安全风险控制重点危险作业管理和安全措施落实，保证施工质量合格，实现安全文明施工。