趙海龍

(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101)

油田站場消防系統(tǒng)設(shè)計，應(yīng)根據(jù)油田規(guī)模、油品物性、儲存容量、區(qū)域位置、地形復(fù)雜程度等，在消防系統(tǒng)設(shè)計之初就應(yīng)明確危險源及保護對象。伊拉克東南部某油田脫氣站主要是對采出原油進行油、氣、水三相分離，分離后的油、氣、水分別通過管道輸送到油田終端進一步處理，脫氣站主要可分為原油處理工藝裝置區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)域。該脫氣站消防系統(tǒng)設(shè)計執(zhí)行NFPA及API相關(guān)消防規(guī)范，設(shè)計原則主要是，在確定火災(zāi)危險源的基礎(chǔ)上，通過火災(zāi)危險性分析確定火災(zāi)規(guī)模，再綜合設(shè)計方、業(yè)主方及相似工程項目消防系統(tǒng)情況，確定消防系統(tǒng)設(shè)計方案，本項目確定的消防系統(tǒng)包括消防冷卻水系統(tǒng)及低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)。消防冷卻水系統(tǒng)包括固定消防水炮、消火栓系統(tǒng)，低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)主要包括泡沫炮、泡沫栓系統(tǒng)。通過本項目脫氣站消防系統(tǒng)設(shè)計，簡述國內(nèi)外標準在油田脫氣站消防系統(tǒng)設(shè)計中的差異。

1 消防冷卻水及低倍數(shù)泡沫混合液量確定

1.1 消防冷卻水系統(tǒng)

脫氣站最大的消防冷卻用水量發(fā)生在原油處理工藝裝置區(qū)發(fā)生火災(zāi)時，原油處理工藝裝置區(qū)生產(chǎn)規(guī)模為100 kbbl/d(15900 m3/d)，原油處理工藝裝置區(qū)域內(nèi)主要包括1級、2級分離器，分離器為壓力容器，其操作壓力分別為1.15 MPa、0.95 MPa，分離器尺寸為4m I.D×30m T/T，還包括油氣分配管匯等其他設(shè)施。按GB 50183《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》中有關(guān)站場規(guī)模確定，本脫氣站屬于四級站場[1]，NFPA及API相關(guān)消防規(guī)范沒有類似站場規(guī)模劃分，原油處理裝置區(qū)火災(zāi)為原油泄漏產(chǎn)生的流淌火災(zāi)，經(jīng)火災(zāi)危險性分析及參考相似規(guī)模脫氣站消防系統(tǒng)配置，脫氣站在發(fā)生流淌火災(zāi)時，最大消防冷卻水用量發(fā)生在工藝裝置區(qū)1st、2st分離器防護冷卻。在GB 50183《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》中工藝裝置區(qū)消防用水量應(yīng)根據(jù)油氣、站場設(shè)計規(guī)模及火災(zāi)危險類別等綜合考慮確定消防用水量，四級站場最小供水量不少于30 L/s，工藝裝置區(qū)火災(zāi)延續(xù)供水時間按3 h計，NFPA及API相關(guān)消防規(guī)范沒有工藝裝置區(qū)消防用水量的相關(guān)規(guī)定，本項目中分離器的冷卻面積可參考API RP 2030有關(guān)壓力容器在火災(zāi)事故中防輻射熱的冷卻面積及供水強度計算，根據(jù)規(guī)定，冷卻面積應(yīng)包括整個分離器外表面，供水強度按4.1 L/(m2·min)[2]，由于NFPA及API相關(guān)消防規(guī)范中未提到脫氣站消防系統(tǒng)火災(zāi)延續(xù)時間，參照API RP 2001中煉廠火災(zāi)延續(xù)時間4～6 h及國內(nèi)標準要求的火災(zāi)延續(xù)時間，綜合該地區(qū)其他類似項目確定的火災(zāi)延續(xù)時間，本脫氣站火災(zāi)延續(xù)時間取4 h[3]，經(jīng)計算單臺分離器需消防冷卻供水量為25.75 L/s，按開啟2臺30 L/s消防水炮計，供給消防冷卻水量為864 m3。

1.2 低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)

本項目規(guī)模的脫氣站站場，據(jù)GB 50183《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》中相關(guān)規(guī)定，不需要設(shè)置泡沫滅火系統(tǒng)，本項目脫氣站距消防站距離較遠，原油處理工藝裝置區(qū)一旦發(fā)生火災(zāi)，必須依托脫氣站站內(nèi)消防設(shè)施滅火，又因原油處理工藝裝置區(qū)火災(zāi)主要為局部可燃液體泄漏發(fā)生的流淌火災(zāi)，本脫氣站設(shè)置低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)，用于撲滅局部由于原油泄漏導(dǎo)致的地面流淌火災(zāi)。工藝系統(tǒng)在可能發(fā)生原油泄漏的管線及設(shè)備一定位置均設(shè)有緊急切斷閥，可在發(fā)生原油泄漏事故時切斷泄漏源，根據(jù)該油田現(xiàn)有脫氣站泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計情況，最終確定本項目泡沫混合液供給量按發(fā)生地面流淌火災(zāi)時，開啟1臺32 L/s泡沫炮計，滿足NFPA 11中對最小泡沫炮流量要求(1250 L/min)，火災(zāi)延續(xù)時間按NFPA 11中規(guī)定的15 min計[4]。

2 消防管網(wǎng)及消防炮、消火栓布置

GB 50183、API RP 2001及NFPA 24等國內(nèi)外相關(guān)標準中均要求石化處理工藝裝置區(qū)等重要的火災(zāi)危險性較大區(qū)域的消防管網(wǎng)設(shè)置成環(huán)狀，其他危險性小的區(qū)域的消防管網(wǎng)設(shè)置成支狀。NFPA 24中要求隔離閥之間消火栓及消防炮數(shù)量之和不得超過6個[5]，GB 50183中規(guī)定隔離閥之間的消火栓數(shù)量不超過5個，綜合國內(nèi)外標準，本項目確定每個隔離閥之間的消火栓及消防水炮之和不超過5個。

固定消防炮覆蓋范圍有限，正確恰當布置非常重要。在設(shè)計和最后的施工階段均應(yīng)當對固定消防炮的安裝位置進行審查，避免管道和管架等不必要的障礙阻擋，本項目中固定消防炮主要保護原油處理工藝裝置區(qū)的分離器區(qū)域。消防水炮設(shè)計流量為30 L/s，泡沫炮設(shè)計流量為32 L/s，操作壓力均為不小于0.69 MPa。原油處理工藝裝置區(qū)內(nèi)安裝固定消防炮的同時，并未對消火栓的配置產(chǎn)生必然的影響，因為固定消防炮可能無法對整個著火區(qū)域完全覆蓋，在原油工藝裝置區(qū)根據(jù)消防用水量配置了相應(yīng)數(shù)量的消火栓。NFPA 24及API RP 2001中規(guī)定消火栓之間的間距維持在45～90 m[3,5]，根據(jù)火災(zāi)危險性、裝置區(qū)域布置情況、耗水量以及消防栓出水口數(shù)量，原油處理工藝裝置區(qū)消火栓間距取50～60 m，其他區(qū)域80～90 m。消火栓與被保護建筑物或構(gòu)筑物之間的距離不小于15 m。NFPA 及API 相關(guān)消防規(guī)范對消防器材箱內(nèi)消防器材配置沒有具體要求，參見GB 50183中有關(guān)消防器材箱的規(guī)定，本項目消防器材箱內(nèi)配備2盤直徑65 mm、每盤長度20 m消防水帶和2支入口直徑65 mm、噴嘴直徑19 mm直流-噴霧水槍及一把、PQ8泡沫槍一支，水槍及泡沫槍操作壓力0.69 MPa，消防器材箱距消火栓不大于5 m。

3 消防泵站配置

本項目脫氣站設(shè)計一座消防泵站，其中消防泵及穩(wěn)壓泵設(shè)計執(zhí)行NFPA 20《Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection》，消防水罐設(shè)計執(zhí)行NFPA22《Standard for Water Tanks for Private Fire Protection》，消防系統(tǒng)采用穩(wěn)高壓系統(tǒng)，設(shè)置2臺500 m3消防水罐，根據(jù)NFPA22要求，消防水罐補水時間不超過8 h，設(shè)置1電1柴2臺消防水泵，根據(jù)NFPA 20確定單臺消防水泵流量為227.1 m3/h(3785 L/min)，揚程70 m，消防泵站管道布置嚴格執(zhí)行NFPA 20及NFPA 22規(guī)定，消防水泵及相關(guān)閥門、流量計均需FM 認證，根據(jù)NFPA20，穩(wěn)壓系統(tǒng)為非關(guān)鍵型設(shè)備，可以不考慮備用穩(wěn)壓泵及穩(wěn)壓罐，可以設(shè)置一臺穩(wěn)壓系統(tǒng)穩(wěn)壓泵，穩(wěn)壓泵考慮管網(wǎng)漏水量及初期火災(zāi)用水量，穩(wěn)壓泵流量取18 m3/h，穩(wěn)壓泵揚程為80 m。消防泵站設(shè)置1套壓力式低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)，考慮到當?shù)刭徺I泡沫液比較困難，泡沫液罐容積取10 m3，壓力式低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)按NFPA 11設(shè)計并取得FM認證。

4 結(jié)論

(1)NFPA及API中消防系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)是火災(zāi)危險性分析、設(shè)計單位與業(yè)主及相似工程的設(shè)計經(jīng)驗，本項目原油處理工藝裝置區(qū)消防冷卻水量、火災(zāi)延續(xù)時間及低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計取值，結(jié)合本項目實際情況，綜合國內(nèi)標準及NFPA、API 消防規(guī)范合理確定。

(2)NFPA及API中有關(guān)消防炮及消火栓布置范圍較國內(nèi)規(guī)范更加靈活，工藝裝置區(qū)及輔助生產(chǎn)區(qū)域規(guī)定了不同的消火栓間距，與國內(nèi)規(guī)范相比更加合理。NFPA及API中未規(guī)定消火栓用消防器材箱內(nèi)具體配置要求，本項目設(shè)計參照國內(nèi)規(guī)范設(shè)計。

(3)國內(nèi)規(guī)范與NFPA20對消防泵的要求不盡相同，比如，消防水泵流量應(yīng)按照NFPA 20中表格取值，每臺消防水泵配備單獨的控制柜并從消防水泵特定位置設(shè)置引壓管至消防水泵控制柜，消防系統(tǒng)穩(wěn)壓泵無需設(shè)置備用泵及穩(wěn)壓罐等。