李文忠 牛國(guó)萍 趙予剛 丁小虎(長(zhǎng)慶油田分公司安全環(huán)保監(jiān)督部)

概述

蘇里格天然氣處理廠生產(chǎn)裝置的物料介質(zhì)都具有易燃易爆的危險(xiǎn)性，防火防爆是處理廠安全生產(chǎn)的重要研究對(duì)象。

爆炸是物質(zhì)從一種狀態(tài)，經(jīng)過(guò)物理或化學(xué)變化，突然變成另一種狀態(tài)，并放出巨大的能量。急劇速度釋放的能量，將使周圍的物體遭受到猛烈的沖擊和破壞。爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的劃分是根據(jù)爆炸性混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間確定的，分為。區(qū)、1區(qū)、2區(qū)。防爆設(shè)備類別可以分為兩大類：I為煤礦井下用電設(shè)備，I I為工廠用電氣設(shè)備；防爆級(jí)別分為A、B、C三級(jí)，說(shuō)明其防爆能力的強(qiáng)弱。

天然氣處理廠建設(shè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)合理的防火防爆系統(tǒng)能有效保證處理廠設(shè)備、人員的安全。防護(hù)層分析L Opa(layers of protect ion analysis)是2000年以來(lái)國(guó)際上廣泛應(yīng)用且行之有效的一種安全設(shè)計(jì)技術(shù)。過(guò)程設(shè)計(jì)者采用多重防護(hù)層或安全措施，以便深度防止或減輕災(zāi)難性事故的影響。防止事故與災(zāi)難發(fā)生的措施可以是安全設(shè)備、系統(tǒng)或行動(dòng)，能夠防止危險(xiǎn)劇情向不利后果擴(kuò)展[1]。通過(guò)過(guò)程工業(yè)防護(hù)層的對(duì)比，處理廠安全防火防爆系統(tǒng)可以分為以下幾個(gè)方面：基礎(chǔ)防火防爆、員工操作防爆、安全報(bào)警系統(tǒng)、防爆泄壓系統(tǒng)、消防滅火系統(tǒng)等方面。

一、基礎(chǔ)防火防爆

基礎(chǔ)防火防爆層是處理廠工藝過(guò)程的安全設(shè)計(jì)、防爆電器設(shè)備的選型和處理廠防雷防靜電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)等方面組成。

1.工藝安全設(shè)計(jì)

合理的天然氣處理工藝，生產(chǎn)設(shè)備和容器的密閉性好，輸送可燃物質(zhì)采用無(wú)縫鋼管，閥門(mén)、連接法蘭、泵密閉防漏。電纜溝在不同區(qū)域間的密封與隔離問(wèn)題，要采取充砂、填阻火堵料或加設(shè)防火隔墻等措施。

2.防爆電器設(shè)備選型

根據(jù)電氣設(shè)備類別及環(huán)境區(qū)域等級(jí)，選用合適的防爆電氣設(shè)備，使防爆電氣設(shè)備的安全性能滿足爆炸危險(xiǎn)環(huán)境要求[2]。

在處理廠使用防爆電器中，應(yīng)用最多的是隔爆型、增安型和本質(zhì)安全型。防爆危險(xiǎn)區(qū)域劃分中應(yīng)該注意到：處理廠裝置區(qū)內(nèi)的變配電所位置設(shè)置在非爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)；加熱爐區(qū)的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，離爐子外壁1.5 m內(nèi)應(yīng)視為非防爆區(qū)。爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)按照介質(zhì)危險(xiǎn)程度的級(jí)別（ⅡB級(jí)）和組別（T 6組）選用防爆電氣設(shè)備，選用防爆標(biāo)識(shí)不得低于ⅡB T 6的防爆電氣設(shè)備。下表是處理廠常見(jiàn)防爆電器設(shè)備防爆類別。

表1 處理廠常見(jiàn)防爆電器設(shè)備防爆類別

3.處理廠防雷、防靜電系統(tǒng)

雷電和靜電極易引起易燃易爆場(chǎng)所氣體的燃燒和爆炸。防雷防靜電設(shè)施是確保其安全的重要技術(shù)措施之一,定期進(jìn)行安全技術(shù)檢驗(yàn),及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患,方可預(yù)防爆炸、火災(zāi)事故的發(fā)生[3]。

變電所、配電室、中控樓、化驗(yàn)樓、空氮站等主要建筑物均按二類防雷建筑物設(shè)防，屋面上均設(shè)避雷帶。

廠區(qū)內(nèi)設(shè)聯(lián)合接地網(wǎng)，接地網(wǎng)兼作防靜電接地。接地裝置總接地電阻≤1 Ω。廠區(qū)內(nèi)各種設(shè)備的金屬外殼、電纜橋架、金屬管道均需做等電位連接并與接地裝置可靠連接。放空火炬區(qū)設(shè)置單獨(dú)的接地網(wǎng)，接地電阻≤10 Ω。

為保護(hù)電力及電子設(shè)備免遭受雷擊及電涌過(guò)電壓損壞，在電源系統(tǒng)進(jìn)線端加裝電涌保護(hù)器（S P D）作為一級(jí)保護(hù)。在自控、通訊設(shè)備前端的配電箱、UP S等裝置加裝電涌保護(hù)器作為第二級(jí)保護(hù)，將電涌電壓限制在相應(yīng)設(shè)備的耐壓等級(jí)范圍內(nèi)[4]。

加強(qiáng)防雷檢測(cè)工作，規(guī)范防雷裝置安全檢測(cè)工作管理[5]。處理廠接地系統(tǒng)采用T N-S系統(tǒng)，P E線和N線分為兩根線，P E不通過(guò)電流，也不帶電位，比較安全。圖1是T N-S系統(tǒng)接地原理圖。

圖1 TN-S系統(tǒng)接地原理圖

二、員工操作防爆層

員工操作防爆層是由于人的不安全因素引起的火災(zāi)爆炸等事故，因此員工應(yīng)按照崗位標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程序進(jìn)行操作。

1.杜絕明火存在（嚴(yán)禁攜帶火種進(jìn)入廠區(qū)）；

2.現(xiàn)場(chǎng)通訊不允許使用手機(jī)，處理廠配備相應(yīng)的防爆對(duì)講機(jī)、防爆電話站等通訊設(shè)施；

3.制定相關(guān)的制度進(jìn)行防火防爆安全系統(tǒng)檢查，定期安全檢查（安全閥、液位計(jì)、阻火器、水封井等）；

4.現(xiàn)場(chǎng)檢修維護(hù)時(shí)使用防爆工具；

5.動(dòng)火作業(yè)前，辦理動(dòng)火票，制定安全措施；

6.加強(qiáng)防火防爆安全知識(shí)的學(xué)習(xí)；

7.完善的安全應(yīng)急預(yù)案，定期開(kāi)展消防應(yīng)急演練。

三、安全系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)

處理廠安全報(bào)警系統(tǒng)由FGS系統(tǒng)（火災(zāi)、可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)組成。

1.FGS系統(tǒng)（火災(zāi)、可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)）的應(yīng)用

FGS系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)可燃?xì)怏w泄漏、火災(zāi)情況時(shí)，能夠及時(shí)報(bào)警。FGS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖3所示，F(xiàn)GS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)用到的儀表有：可燃?xì)怏w檢測(cè)儀、火焰探測(cè)器、聲光報(bào)警器和防爆操作接線柱?？扇?xì)怏w檢測(cè)儀可以及時(shí)檢測(cè)天然氣泄漏情況，火焰探測(cè)器可以及時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)情況，防爆操作柱可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)緊急報(bào)警。FGS系統(tǒng)自動(dòng)采集各個(gè)區(qū)域可燃?xì)怏w檢測(cè)儀、火焰探測(cè)器的輸出信號(hào)和手動(dòng)防爆火災(zāi)按鈕信號(hào)，完成可燃?xì)怏w泄漏濃度監(jiān)測(cè)報(bào)警、火災(zāi)監(jiān)視報(bào)警、聲光報(bào)警等。當(dāng)有報(bào)警信號(hào)時(shí)，能準(zhǔn)確地切換到相應(yīng)畫(huà)面，顯示出報(bào)警部位，以便人員及時(shí)處理。

2.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用

自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)中控室內(nèi)的火災(zāi)情況，能夠及時(shí)報(bào)警?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)儀表設(shè)備如圖4所示，中控室安裝有溫感和煙感變送器，當(dāng)溫感或煙感檢測(cè)信號(hào)達(dá)到報(bào)警限時(shí)，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)聲光報(bào)警器報(bào)警。4100 U火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器還包含手動(dòng)報(bào)警，通過(guò)操作控制器操作面板上的手動(dòng)報(bào)警或者操作中心控制室樓道中的手動(dòng)報(bào)警按鈕均可以實(shí)現(xiàn)中控樓火災(zāi)報(bào)警，以便人員及時(shí)處理。

四、防爆泄壓系統(tǒng)的應(yīng)用

防爆泄壓系統(tǒng)即是火炬放空系統(tǒng)，天然氣處理廠放空系統(tǒng)由安全閥、放空管線、放空火炬等組成。

當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)壓力超過(guò)安全閥設(shè)定壓力時(shí)，自動(dòng)開(kāi)啟泄壓，保證設(shè)備和管道內(nèi)介質(zhì)壓力在設(shè)定壓力之下，保護(hù)設(shè)備和管道正常工作，防止發(fā)生意外，減少損失。

火炬放空系統(tǒng)設(shè)置有高壓火炬系統(tǒng)和低壓火炬系統(tǒng)兩部分?；鹁娣趴障到y(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮火炬筒的最大放空量，確保放空泄壓安全，同時(shí)應(yīng)該設(shè)計(jì)緊急停車邏輯確保放空馬赫數(shù)達(dá)到要求，保證火炬安全。高壓火炬系統(tǒng)用于緊急事故及裝置檢修時(shí)的天然氣放空，低壓放空系統(tǒng)用于停工檢修時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的余氣和工廠事故狀態(tài)低壓氣放空(包括丙烷制冷系統(tǒng)、燃料氣系統(tǒng)，凝析油穩(wěn)定裝置的閃蒸氣，甲醇污水處理的閃蒸氣和不凝氣)[6]。為了確保上游工藝裝置及火炬本身的安全，保持火炬筒的微正壓，防止火炬筒中形成爆炸性氣體，放空時(shí)引起爆炸毀壞火炬系統(tǒng)。

五、消防滅火系統(tǒng)的應(yīng)用

1.以“自救為主，外援為輔”的原則進(jìn)行消防設(shè)計(jì)。注重風(fēng)向、朝向，符合安全、環(huán)保、衛(wèi)生要求。

2.廠內(nèi)道路采用環(huán)形布置。路面采用城市型混凝土道路結(jié)構(gòu)，主要干道與支道相互銜接，各生產(chǎn)裝置區(qū)域設(shè)有環(huán)形通道，滿足消防要求。廠區(qū)設(shè)置安全教育門(mén)崗室，安全應(yīng)急門(mén)?；鹁鎱^(qū)域及35 K V變電所設(shè)置有獨(dú)立的出入口。

3.生活區(qū)內(nèi)設(shè)置消防站（類別三級(jí)），主要承擔(dān)天然氣處理廠、倒班點(diǎn)及氣田站、井的消防及戒備任務(wù)。

4.天然氣處理廠的位置及消防現(xiàn)狀：設(shè)置獨(dú)立的消防給水系統(tǒng)，消防系統(tǒng)由水源井、消防水罐、消防泵、壓力式泡沫比例混合裝置、泡沫管網(wǎng)、消火栓、消防炮等組成?；馂?zāi)時(shí)，由消防泵向消防管網(wǎng)提供足夠的消防水量，確保廠區(qū)設(shè)備及人員的安全。

5.儲(chǔ)罐區(qū)的消防管網(wǎng)按照環(huán)狀設(shè)計(jì)，分別從廠區(qū)消防管網(wǎng)及泡沫混合液管線接入環(huán)狀管網(wǎng)。環(huán)狀管網(wǎng)上設(shè)有備用消火栓，在消火栓附件均放置消火栓水龍帶箱。

結(jié)論與認(rèn)識(shí)

安全防火防爆系統(tǒng)能有效保障天然氣處理廠安全生產(chǎn)運(yùn)行，進(jìn)一步體現(xiàn)了蘇里格天然氣處理廠建設(shè)的先進(jìn)性、數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化。

[1]吳重光.張貝克.馬昕.過(guò)程工業(yè)安全設(shè)計(jì)的防護(hù)層分析（LOPA）.石油化工自動(dòng)化.2007.

[2]王紅艷.淺談石化企業(yè)中的電氣防爆問(wèn)題.石化電氣.2010.

[3]劉立新.防雷防靜電設(shè)施安全技術(shù)檢驗(yàn).石油化工安全技術(shù).2001.

[4]蘇里格氣田第五天然氣處理廠工程天然氣處理廠初步設(shè)計(jì)防火專篇2011.

[5]李文華.油田防雷減災(zāi)現(xiàn)狀及對(duì)策.安全.2010(6).

[6]蘇里格氣田第五天然氣處理廠施工總說(shuō)明書(shū)2010.12.13.