石油化工品事故池的消防问题

■ 徐志有



石油化工品事故池的消防问题

■ 徐志有

摘 要▼

石油化工品事故案例表明，石油化工品火灾爆炸事故的事故物料、消防水排放通常会造成严重的环境污染。这种污染造成的后果与事故本身相比，损失往往是很巨大的。目前，国家有关技术法规要求石油化工场所需要设置事故池，但在实践中，对如何设置事故池缺乏具体的规定。大连港集团、大连港公安局消防支队在“7·16”事故后，应有关政府部门要求，对事故池的设立、事故池的消防问题进行了专题研究。本文介绍的研究成果，可供参考。

关键词▼

石油化工；火灾爆炸事故；污水泄漏；污染；事故池；消防方案

0　引 言

石油化工品场所事故池是一种在发生生产事故导致物料泄漏、火灾爆炸事故等特殊情况下，暂时储存事故物料、消防水的收集池。其主要作用是防止事故时物料流淌扩散或物料泄漏导致环境污染。

2005年11月13日，中石油吉林石化分公司双苯厂苯胺车间因操作人员违反操作规程，发生爆炸事故，造成8人死亡。事故发生后，由于缺乏认识，大量含有苯、硝基苯等物料事故消防水流入松花江，造成松花江水体严重污染。

2010年7月16日，大连中联油石油管道爆炸起火，事故造成大量原油和含油消防水流入大海，造成大范围海面污染。

多次事故表明，石油化工场所的火灾爆炸事故造成的直接损失相比其发生的事故水、物料泄漏造成的环境污染损失倒显得微不足道。

因此，国家有关部门、国家有关技术法规相继明确要求石化场所建设事故池。

1　事故池的容量问题

1.1有关法规的规定

1）“7·16”事故发生，辽宁省颁布实施了辽宁省地方标准《石油化工储存场所消防安全技术规范》（DB 21/T 2012），其中第9.7条规定：“石油化工储存场所内应设置事故储存池，容量不应小于储存区内最大单体油罐的容积。”

2）《石油储备库设计规范》（GB 50737—2010）；对事故污水收集池的设置要求是“应在库内设置漏油及事故污水收集池，收集池容积不应小于一次最大消防水量，并应采取隔油措施”。

3）中石油企业标准《事故状态下水体污染的预防与控制技术要求》（Q/SY 1190—2009）也该要求在排水系统建设事故池。

根据Q/SY 1190—2009中附录A，事故缓冲设施总有效容积的计算见公式1。

其中：

V1——收集系统范围内发生事故的最大泄漏物料量。对于固定罐事故可扣减防火堤容量。储存相同物料的罐组按一个最大储罐计，事故缓冲设施按一个罐组或单套装置发生事故考虑。

V2——发生事故的储罐或装置的消防水量，发生事故时消防历时按6 h计。

V3——发生事故时可以转输到其他储存或处理设施的物料量。

V4——发生事故时仍必须进入该收集系统的生产废水量。

V5——发生事故时可能进入该收集系统的降雨量。

根据该标准，罐区防火堤内容积可作为事故缓冲设施有效容积。

由此可见，国家法规对设置事故池有明确规定，但是对其容量只有中石油以及辽宁省地方标准可供参考。

1.2大连新港地区的终端事故池

大连新港现有17个码头泊位，可接卸原油、成品油、化工品等几乎所有的石油化工品品种。现有目前国内最大最先进的45万吨级原油码头（22#泊位）和30万吨级原油码头（0#泊位），可接卸VLCC超大型油轮，年通过能力5 700万t；目前国内最大的开敞式LNG码头，可靠泊目前国际上最大的LNG运输船。

大连港油品码头公司（简称“油品码头”）区域内现有原油储罐43座，包括桃园罐组、海滨及海滨北罐组、南海一期及二期罐组、沙坨子一期罐组、7#～9#罐组，共450万m3；成品油储罐39座，储存能力36.8万m3。以及大连港湾液体储罐码头有限公司（简称“OTD”）化工品罐区液体化工品储罐51座，储存能力12万m3。

此外，在南海罐组的西侧为中联油原油库区（设计规模185万m3），中联油北侧为大连国家石油储备基地（设计规模300万m3）以及成品油商业储备罐区、中国船舶燃料大连有限公司（简称“大连燃供”）罐区、中石化中海船舶燃料供应有限公司大连燃料分公司（简称“中海燃供”）罐区、大连北方油品储运有限公司（简称“北方油品”）罐区、大连中石油国际储运有限公司罐区、大石化商业储备罐区等。

“7·16”爆炸火灾事故发生后，国家安监、环保、港口行政、消防等部门对该地区的事故池建设十分关注，严格督办，经多次会审，最终确定在大连新港地区的各个石化场所区域设置“三纵三横”的事故水收集系统，通过事故水提升池将事故水引致大连港新港原工作船码头水域新建的10万m3干式终端事故池。

2　事故池的消防问题

大连“7·16”爆炸火灾事故表明，事故发生时大火随着事故物料席卷流淌，不管是在地上还是地下，不管是在地面还是海面，其着火状态是不可避免的。

因此，对事故水收集系统以及收集池和终端事故池都必须考虑其灭火问题。不然，事故水收集系统和事故池就将成为火灾发展、蔓延的新途径。

2.1地面流淌火的消防方法

大连“7·16”事故中地面流淌火的面积达5万m2，对这样规模的火灾，就目前的技术是没有任何办法可以扑灭的。此次事故后，国家有关部门就全面防止大规模流淌火相继出台预防措施，不断健全有关技术法规。对经过精心设计的事故水收集系统来说，事故水将按照既定的路径、层次进入收集系统，并最终进入终端事故池。对这样的区域来说，其罐区消防系统的消防水、消防泡沫供应量经核算完全可以满足收集系统的火灾扑救需要。

2.2终端事故池的消防方法

大连新港地区建设的终端事故池最终容量确定为10万m3，其面积近2万m2。在这样的燃烧面积上，实施灭火作业是无法做到的。其灭火需要的灭火剂量、冷却水量均是天文数字，现场是无法储存这么大量的灭火剂和冷却水的，即使能储存也没有相应的设备将这些灭火剂和冷却水打到这里，无法实施灭火。

对此，大连港集团、大连港公安局消防支队与四川威特龙消防设备有限公司合作开展了石油化工品事故池池体固定消防技术和系统的研究。通过多次试验、验证，提出如下的消防方式：

1）对事故水收集工艺进行控制，先将事故水统一收集在事故水收集池中，将其灭火，使水冷却至正常状态后再排放至终端收集池中。

2）对前收集池进行结构分隔设计，使其分为灭火池、冷却池、冷却池。

3）在灭火池中使用二氧化碳对需要灭火的事故水在进入时立即进行喷放惰化，将事故水携带的明火迅速扑灭。

图1　事故池阻火结构

图2　事故池剖面

二氧化碳主动防火设计主要依据国家标准《二氧化碳灭火系统设计规范（GB 50193）》和美国《火电厂及变电所设计规程（NFPA 850）》。分为两个过程：

1）快速惰化

在1 min内迅速释放液态二氧化碳，使池内二氧化碳浓度迅速达到34%以上。其计算公式为：

式中：

M——二氧化碳设计用量（kg）；

Kb——物质系数；

K1——面积系数（kg/m2），取0.2kg/m2；

K2——体积系数（kg/m3），取0.7kg/m3；

A——折算面积（m2）；

AV——防护区的内侧面、底面、顶面（包括其中的开口）的总面积（m2）；

AO——开口总面积（m2）；

V——防护区的净容积（m3）；

VV——防护区容积（m3）；

Vg——防护区内非燃烧体和骓燃烧体的总体积（m3）。

2）慢速惰化

在16 h内一定流量、压力的气态二氧化碳持续喷往灭火池，保持其浓度维持在34%以上。

其公式为：

式中：

Mv——二氧化碳设计用量，单位kg；

K1——损失系数，取2；

T——二氧化碳在20℃下比容，取1.977kg/m3。

经计算并充分考虑余量，5 000 m3收集池，连续工作16 h的二氧化碳量为10 t。

高温液体经虹吸管进入冷却池。在冷却池设置水喷雾冷却系统，对其进行冷却。经两次连续冷却后，经检测温度低于事故物料燃点，确认不能发生复燃后，排放至终端收集池。

根据国家标准《水喷雾灭火系统设计规范（GB 50129）》按照灭火浓度确定喷雾强度，即20 L/min·m2。经计算，5 000 m3收集池，连续工作16 h用水量为4 000 t。

为了防止终端事故池有零星火灾出现，在终端事故池周边设置部分远程可视化智能图像识别自动寻的消防炮，及时将火灾消灭在萌芽状态。以上灭火方案经过多次分项物理模型、合成物理模型试验，证明方案可行，能够起到预期效果，解决了大面积事故池无法灭火的难题。

2014年4月28日，大连港消防支队在四川成都四川省消防总队训练中心进行了现场物理模型模拟灭火试验，召开了科技成果鉴定以及专家评审会，与会的专家认为试验验证了事故池灭火技术是可行的，可以用于工程实践。

图3　二氧化碳系统　

图4　智能消防炮系统

参考文献：

［1］DB21/T1972—2012．石油化工储存场所消防安全技术规范．辽宁：辽宁省质量技术监督局，2012.

［2］GB 50737—2010．石油储备库设计规范［S］．北京：中国计划出版社，2012.

［3］Q/SY 1190—2009．事故状态下水体污染的预防与控制技术要求［S］．北京：石油工业出版社，2009.

［4］GB 50193．二氧化碳灭火系统设计规范［S］．北京：中国计划出版社，2010.

［5］GB 50129．水喷雾灭火系统设计规范［S］．北京：中国计划出版社，2005.