周方媛，張巨偉

（遼寧石油化工大學 機械工程學院， 遼寧 撫順 113001）

石油儲罐消防安全設計

周方媛，張巨偉

（遼寧石油化工大學 機械工程學院， 遼寧 撫順 113001）

消防系統(tǒng)分為滅火系統(tǒng)和安全疏散系統(tǒng)。隨著人們對火災安全重視度的提高及科技的不斷發(fā)展，我們在滅火系統(tǒng)設計，設備研究，疏散軟件研發(fā)及性能化防火等方面都有了很大的提升。其目的就是為了確保消防設施在工業(yè)企業(yè)中能真正有效的應用，起到預防，滅火，減少損失的作用。石油化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中存在著一系列的安全問題，因為其生產(chǎn)過程中常伴隨著高溫、高壓、氧化、還原或臨氫等化學反應。如果遇到操作不當或失誤，引起的火災和爆炸的危險性比非化工企業(yè)要大，容易發(fā)生更為嚴重的安全事故。根據(jù)多起消防火災案例及消防法規(guī)，結(jié)合國內(nèi)外油品防火設計思路，我們從石油儲罐的危險性研究和消防系統(tǒng)布置為主進行了合理化設計。

消防系統(tǒng)；安全管理；石油儲罐；火災控制

近年來，伴隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，科技的進步，石油化工等領域在人們的日常生活中占領著十分重要的作用。這是一個特殊的領域，由于其物品種類繁多，易燃易爆，工藝過程復雜，工藝控制參數(shù)多，操作要求高，生產(chǎn)規(guī)模大型化等特點在安全領域也是重中之重。石化領域安全事故多為爆炸性火災，火勢發(fā)展迅速，易發(fā)生連鎖式爆炸及立體性火災[1]。由此可知消防安全常常是石油化工領域發(fā)生嚴重人身傷害，財產(chǎn)損失的原因。根據(jù)近幾年我國油氣泄露，石油化工設備故障，原料爆炸等多起事故特點進行分析不難看出加強消防工作管理的重要性。然而人們在只追求一時企業(yè)利益的同時，往往會忽略消防安全的管理工作，留下了一系列的安全消防隱患，造成了違背消防法規(guī)的行為，甚至給人們生活生產(chǎn)帶來了嚴重而不可挽回的后果。

1 液化石油儲罐區(qū)安全系統(tǒng)

1.1 液化石油儲罐區(qū)火災隱患

液化石油氣（LPG）,也叫液化氣，由揮發(fā)性丙烯、丙烷、丁烯和丁烷幾個液體組成的可燃性混合物[2]。液化石油氣在儲存過程中稍有不慎，泄露逸散到空氣中，遇到火源，就會發(fā)生火災爆炸事故，甚至造成更大傷亡和損失。這種火災已被證明是一種池火，我國消防實驗室對池火火災模型化進行分析，研究池火燃燒火焰的基本特性以及熱輻射傳播規(guī)律?；诔鼗馃彷椛涞奈：π?，引入點火源模型計算法和Mudan計算法[3]兩種模型化的熱輻射計算分析方法。美國這項工作是委托衛(wèi)生和安全倆個部門執(zhí)行，以協(xié)助評估火災對石油氣裝置導致沸騰液體擴展蒸汽爆炸（BLEVE）事故的風險。通過模擬實驗研究了液態(tài)丁烷，丙烷噴射火焰的不同特點和對儲罐的影響（Billinge,Moodie,Beckett,1986）[4]。國內(nèi)外液化石油氣（LPG）儲罐通常采用水噴霧來保護，但不確定性仍能造成噴射火從液體或液化石油氣兩個階段釋放并造成損失。液化石油氣儲罐發(fā)生火災的原因是多方面的，概括起來主要有以下幾種情況。

（1）儲罐區(qū)的布置和防火間距不符合規(guī)范要求，易受外來因素的影響，導致火災，爆炸事故的發(fā)生并蔓延擴大[5]。例如，儲罐或罐區(qū)與明火或散發(fā)火花地點的間距不合理，儲罐區(qū)選址不當?shù)取?/p>

（2）設備質(zhì)量以及安裝存在技術問題。儲罐、管道、閥門等設備質(zhì)量或安全不符合安全技術要求，易造成泄漏事故。

（3）儲罐的檢測儀表、安全裝置及消防設備等不可靠。例如液化石油氣儲罐夏季受太陽直曬、罐體氣相部分溫度升高，液體大量蒸發(fā)，壓力上升；由此引起的溫度和壓力的變化會造成應力，嚴重時會使儲罐產(chǎn)生裂紋或脆裂。在這種情況下，若無冷卻降溫噴淋設施，或該設施不能正常運行，均可能導致事故的發(fā)生。

（4）工作人員缺乏安全知識，違規(guī)操作。例如不了解液化石油氣的性質(zhì)，對液化石油氣的危害沒有足夠的認識；罐區(qū)擅自動用明火或使用時無專人看管；不按安全操作規(guī)程，違章作業(yè)等，具體如下：

（a）充裝過量或罐體受到外界高溫作用；

（b）防雷，防靜電措施不當，引起火災；

（c）管理不善，各項規(guī)章制度不健全。

2 液化石油氣儲罐區(qū)消防系統(tǒng)設計

2.1 液化石油儲罐區(qū)消防報警系統(tǒng)設計

可燃氣體/火災監(jiān)測報警系統(tǒng)由火災報警控制器、紅外火焰探測器及報警器、固定點式可燃氣體檢測器及報警器、點型感煙探測器、線性感溫探測器、信號傳輸控制電纜、輸入輸出模塊、手動報警按鈕、聲光報警器等設備組成。

2.2 系統(tǒng)工藝流程

火災自動報警系統(tǒng)應具有自動和手動兩種觸發(fā)裝置[6]。在自動操作方式下，按系統(tǒng)設定的聯(lián)動動作順序和時間間隔自動啟動聯(lián)動控制設備。在手動操作方式下，操作員可直接操作所有的聯(lián)動控制設備。在火災報警系統(tǒng)中，當發(fā)生火災時，防護對象區(qū)域會發(fā)生聲、光、溫、煙等火災參數(shù)的變化。而各個參數(shù)都有一定的探測標準，當防護區(qū)溫度達到報警熱度，或產(chǎn)生的煙霧的濃度達到報警標準值時，探測器變立即發(fā)生響應，聯(lián)動向火災報警控制器發(fā)出信號。工作人員會在發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場火災時迅速按下手動報警按鈕，這個聯(lián)動系統(tǒng)啟動?；馂膱缶刂破靼l(fā)出火災信號，火災報警控制器發(fā)出火災報警聲，顯示報警點，啟動現(xiàn)場聲光報警器并打印出輸出火警發(fā)生時間及部位，同時可根據(jù)需要聯(lián)動相關設備，如空調(diào)、風機。當防護對象區(qū)域發(fā)生可燃氣體泄漏時，區(qū)域可燃氣體濃度上升，可燃氣體檢測器可將可燃氣體你那個度轉(zhuǎn)換成4～20 mA模擬量信號和無源觸點信號輸送給可燃氣體報警器；可燃氣體報警器發(fā)火警報警聲顯示，同時，將濃度信號以無源觸點信號方式傳送給火災報警控制器，火災報警控制器能進行信號處理，啟動聲光報警器，同時打印輸出。當防護對象區(qū)域發(fā)生火災時，區(qū)域會產(chǎn)生火焰，火焰探測器將火焰頻率信號轉(zhuǎn)換成4～20 mA模擬量信號和無源觸點信號輸送給火焰報警器；火焰報警器發(fā)火警，報警系統(tǒng)信號經(jīng)處理后啟動聲光報警器，同時打印輸出。

2.3 液化石油氣儲罐區(qū)消防設備設計

2.3.1 儲罐區(qū)消防設備規(guī)定

石油庫應設消防設施，石油庫的消防設施設置應根據(jù)石油庫等級、儲罐型式、液體火災危險性及鄰近單位的消防協(xié)作條件等因素綜合考慮確定，儲罐應設消防冷卻水系統(tǒng)[7]。

2.3.2 儲罐區(qū)防火設計

為了減少液化石油儲罐設備的風險，需要按設計要求進行綜合性的考慮，如布局，防火間距，供水系統(tǒng)，火災危險性等因素。合理給排水性的控制將有助于限制火焰的傷害程度，系統(tǒng)中救災能力及設備的完整性也是有效減少風險的重要因素。儲罐區(qū)保護系統(tǒng)是否需要冷卻水，需要知道一個相鄰油罐的預期輻射熱通量，如果最高容器罐體溫度沒有沒被冷卻水降低，則必須引進其他特定的風險管理方法并進行分析。一般來說，有三種主要方法適用于石油儲罐區(qū)的冷卻或滅火：雨淋系統(tǒng)滅火，固定檢測和水噴霧系統(tǒng)。此外，也可用便攜式設備，如地面和拖車式滅火器。

第一種方法涉及使用雨淋滅火系統(tǒng)及某些形式的水分配器作為配套，這可能包括高容量噴頭，多孔管。下溢或上溢使水均勻地分布在球體的表面上;水通過管道網(wǎng)絡向上流動，在球體的頂部溢出。這種類型的水分配器是常用的，但很容易產(chǎn)生腐蝕從而造成積水和堵塞，并且需要增加預防性維護。

第二種方法是固定檢測，允許使用固定消防栓安裝監(jiān)視器或把火區(qū)各個顯示器連接到火災鏈上并把水供給到火災區(qū)域。在這種情況下，由操作人員手動打開閥以允許水流到石油氣儲罐。此過程在高溫，高熱量下進行，很容易在著火條件下發(fā)生危險。同時設計過程中需要仔細研究廠房及容器的布局。固定顯示器位置和數(shù)量必須進行審查和實地測試，以確保正確的應用過程中水能均勻分布到儲罐處。

第三個方法是使用水噴霧系統(tǒng)。噴頭布置在儲罐的表面，水則通過管道供給到液化石油氣罐區(qū)表面。噴霧噴嘴被定位，以形成有利于球體表面區(qū)域完全被覆蓋的網(wǎng)格圖案。

2.4 液化石油氣儲罐區(qū)的安全消防管理

液化石油氣儲罐周圍一旦發(fā)生火災，在火災環(huán)境的影響下儲罐區(qū)液化石油氣的溫度和壓力會迅速升高，同時便隨著強度會迅速下降，在一定條件下儲罐即會發(fā)生爆炸[8]。因此我們要做好儲罐區(qū)的安全消防管理工作。

（1）罐區(qū)內(nèi)的操作人員必須熟悉液化石油氣有關知識，經(jīng)有關部門培訓考核合格后，方可上崗操作。

（2）每4個小時至少應對罐區(qū)巡視檢查一次，并認真填寫運行記錄，要注意檢查設備、管道、閥門有無跑、冒、漏、滴現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題要及時正確處理。

（3）罐區(qū)內(nèi)的閥門、管道等應編號、掛牌，以防誤操作。

（4）禁止儲罐過量充裝，充裝量嚴禁超過罐體容積的85%。

（5）罐區(qū)內(nèi)嚴禁煙火、嚴禁一切能夠產(chǎn)生火花的作業(yè)，進入罐區(qū)內(nèi)的各種機動車輛，必須裝有火星熄滅裝置，在罐區(qū)內(nèi)不準修車、擦車、放水；不得在罐區(qū)拋易燃、易爆或產(chǎn)生火花的物品；嚴禁閑人進入罐區(qū)內(nèi)等。

（6）要健全安全操作規(guī)程和各項安全規(guī)定，并嚴格遵守。

3 結(jié)束語

石油化工領域的消防問題關系著整個企業(yè)工作有序進行，員工的安全及財產(chǎn)的保證。儲罐區(qū)域內(nèi)消防設備的完善，消防系統(tǒng)合理的布置及有效的管理預案對提高石化設備的安全性有著至關重要的作用。一套完善合理的消防系統(tǒng)設計擔負著及時發(fā)現(xiàn)火災隱患，減少損失，提高安全意識的重要責任。本文則根據(jù)現(xiàn)行的消防法規(guī)及石油化工領域安全規(guī)范進行整合，提出了對消防安全問題的解決方案。目的在于提高人們的消防意識，正確的進行系統(tǒng)設計，內(nèi)容包括對油罐之間的防火間距，火災等級，油品危險性及相關的防火措施進行討論，更有效的提高整個石化設備的安全性，可靠性。

［1］GB50016-2006 建筑設計防火規(guī)范 [S].

［2］Craig Shelley, Anthony Cole. Fire Protection and response for LP G bulk storage installations. [EB/OL] [2005-08-01]. http://www.fir eengineering.com/articles/print/volume-158/issue-8/features/fire-prot ection-and-response-for-lpg-bulk-storage-installations.html.

［3］胡超，朱國慶，吳維華，沈一洲. 池火危害模型化計算分析研究[J]. 消防科學與技術，2011（7）：1-4.

［4］Billinge, Moodie, Beckett. Efficacy of water spray protection against propane and butane jet fires impinging on LPG storage tanks [J]. Journal of Loss prevention in the process Industries, 2004(17): 111-118.

［5］GB50160-2008 石油化工企業(yè)防火規(guī)范 [S].

［6］GB50116-98 火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范 [S].

［7］GB50074-2002 石油庫設計規(guī)范 [S].

［8］徐曉楠. 消防燃燒學[M] .北京:化學工業(yè)出版社，2011.

Fire Safety Design of Oil Storage Tanks

ZHOU Fang-yuan，ZHANG Ju-wei
（School of Mechanical Engineering, Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

Fire extinguishing system and safety evacuation system are two parts of firefighting engineering. With the increase of people's attention degree to the fire safety and continuous development of the technology, fire extinguishing system design, equipment research, evacuation software development, performance-based fire protection and other aspects have been greatly improved. Its purpose is to ensure that fire safety facilities in industrial enterprises can be effectively applied to realize fire prevention and fire extinguishment function. The production processes in petrochemical enterprises are often accompanied by high temperature, oxidation, reduction, or the presence of hydrogen and other chemical reactions, once out of control, the fire and explosion hazard is higher than other non-chemical companies, the consequences of an accident is more serious. In this paper, according to more than fire cases and fire regulations, the risk of oil storage tanks was studied as well as arrangement of the fire-fighting system, reasonable design was discussed.

Fire systems; Security management; Oil storage tanks; Fire control

TE 821

A

1671-0460（2014）11-2302-03

2014-06-17

周方媛，女，遼寧沈陽人，碩士學位，研究方向：安全科學與工程。E-mail：416886489@qq.com。