炼油厂自流含油污水系统的安全风险及预防

陈文武，韩 磊，黄贤滨，刘 艳

(中国石化青岛安全工程研究院化学品安全控制国家重点实验室，山东青岛 266071)

炼油厂排水系统按清污分流、污污分流的原则设置，对各生产装置污水分类处理。一般划分为含硫污水、压力含油污水和自流含油污水等系统。自流含油污水是相对密闭的系统，具有由可燃气体和空气组成的爆炸气体随时存在、在厂区分布范围广、VOCs及有毒气体向环境飘散多等特点，该系统管理不当极易引发火灾爆炸及环境污染事故。近年来，自流含油污水系统已成为炼厂安全事故的多发地。例如：2009年9月11日，某石化分公司顺丁橡胶装置停工排放污水温度过高引发油气大量挥发，遇进入现场作业的非防爆铲车发生爆炸，造成铲车司机死亡；2015年2月4日，某石化分公司罐区防火堤外凝结水回收项目违规动火，发生污水井闪爆事故，造成动火作业人员死亡；2008年7月12日，某石化分公司在疏通排水车间CPI装置东侧油泥井排水管线的作业过程中，发生硫化氢中毒事故，造成2人死亡，1人受伤。当前，对炼厂含油污水系统的安全风险认识并不统一，管理标准也不一致，是该系统事故多发的根本原因。因此，对该系统的安全风险进行全面辨识，并采取可靠的管理、预防措施，对于保证炼厂自流含油污水系统安全运行具有重要意义。

1 安全风险分析

炼油厂罐区脱水、生活污水、生产装置脱水等进入自流含油污水系统，该系统中油品组分复杂，存在可燃物、助燃物和有毒有害气体。在可燃物和助燃物混合达到爆炸极限且有点火源存在时，可能发生空间爆炸事故；当有毒有害气体浓度达到限值时，可能造成人员中毒窒息事故。

1.1 设计方面

系统安全设计是运行安全的基本前提，自流含油污水的安全设计，存在的主要问题是水封型式设计不当及输送管道、污水井盖的材料选择不当等问题。

1.1.1水封设计

水封设施是防止油气互窜的安全设施，如果在生产装置下水系统需设水封井而没有设置或分封不规范，必然使油气通过下水系统窜入控制室、厕所、办公室等非防爆区域，极易引起着火爆炸和人员中毒事故。

1.1.2管道选材

在已运行多年的炼油企业中，自流含油污水管道选材多用铸铁管道、碳钢管道，由于含油污水中含有H2S，空气中的CO2、O2也在污水中有少量溶解，共同形成了低温电化学腐蚀环境，极易造成管道的泄漏，形成安全及环境污染隐患。

1.1.3井盖选材

污水井盖多采用铸铁井盖，存在密封不严的问题，容易造成可燃、有毒气体的泄漏；而且井盖重量大，开启时不方便，铁质的井盖与井架间发生碰撞，极易产生火花，成为引爆可燃气体的点火源。

1.2 施工方面

自流含油污水系统包括水封井、阀门井、输送管道、检查井等，系统均在地下，施工方面存在的主要安全隐患有污水井变形严重及管道施工不规范等。

1.2.1污水井变形严重

由于地基沉降容易造成污水井(水封井、检查井)出现变形开裂，导致可燃、有毒气体通过裂纹挥发到地面，形成火灾爆炸危险或造成人员中毒；液体渗透到地下造成地下水污染。

1.2.2管道施工不规范

新建装置含油污水管道多采用PE钢骨架复合管，相对于铸铁管、钢管其表面硬度较差，施工时找正不规范、沟底坚硬物去除不到位、回填土中含有较大石块等，易造成管道表面损伤形成缺陷，从而在运行过程中发生泄漏，成为安全隐患。

1.3 运行管理

系统的运行管理主要存在系统密封不严、标识不清、检测缺位、着火源控制不严、排放控制不合格等问题。

1.3.1密封不严

自流含油污水应是一个密闭的系统，目前存在污水井(检查井、水封井)密封井盖及井体密封不严、污水输送管道泄漏等问题。

1.3.2标识不清

该系统的污水井(检查井、水封井)、阀门井及地下污水输送管道均存在标识不清的问题，不能起到有效的警示作用。

1.3.3检测缺位

一些企业对自流含油污水系统相关的气体分析存在严重缺位，一般只在相关部位动火作业前才进行分析测试，平时既没有分析部位的要求也没有分析频次的要求。

1.3.4着火源控制不严

可能引燃含油污水系统的着火源有动火作业产生的火星、非防爆电器打出的火花、各种静电火花以及打开井盖时产生的机械碰撞火花。在运行管理中，均应严格控制。

1.3.5排放控制不合格

过轻、过重、过多、味道过大、温度过高(混合后>40℃)以及混合后能发生化学反应引起火灾或爆炸的污水进入含油污水系统均可能引起火灾、爆炸危险。

2 预防措施

2.1 设计方面

a)新建企业应按GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》中7.3含可燃液体的生产污水管道的有关规定执行；已建成投产企业应按以上标准对厂区自流含油污水系统进行检查，不符合规定的立即安排整改。对于在运含油污水系统不符合要求的水封井改造，为降低其施工改造安全风险，应尽量不新增水封井，并避免采用焊接作业。针对不同的污水井进口方式，可按现水封井结构选择以下方案之一进行改造[1]。

方案Ⅰ：原下水管口进口到井底大于500 mm，水封高度满足250 mm，采用增加承插管方式施工，见图1。

图1 方案Ⅰ进口增加承插管

方案Ⅱ：原下水管口到井底小于500 mm，井半径较大，不可能出现油泥堵塞，在现有下水井内设置隔墙，见图2。

图2 方案Ⅱ增加隔墙

方案Ⅲ：原下水管口到井底小于500 mm，井半径较小或可能出现油泥堵塞，出口增加承插管，见图3。

图3 方案Ⅲ出口增加承插管

b)为防止管道的腐蚀，新建装置应采用PE钢骨架复合管作为自流含油污水的输送管道；在役装置含油污水输送管道应逐渐改造为PE钢骨架复合管。

c)污水井盖应改造为铜质、合金材料或非金属材料，以提高密封效果，并防止开井盖检查时产生的机械碰撞火花。

2.2 施工方面

a)污水井置换、分析合格后，用气球或气囊对污水井进、出口进行封堵，保证施工环境安全。采用转孔高压注浆法处理井体裂纹，采用油麻和石棉水泥填充处理管道与井体密封。

b)PE钢骨架复合管施工时，应注意铺管前进行人工清理，去除沟底的岩石、砾石等坚硬物铺上沙土整平夯实，回填土不应含有砾石等坚硬物并逐层夯实回填。

2.3 运行管理

a)自流含油污水系统无法做到绝对密闭，但要采取措施使其尽量密闭，以降低系统油气挥发，控制其安全风险。推荐使用无孔密封双层井盖，井盖和盖座之间的接缝处严格密封[3]；对普通铸钢井盖，建议制作比井盖直径大10～15 cm，高度为10～15 cm的铁圈套住井盖，井盖上部用石棉布盖实，钢圈内部填满细沙，既密封严密又方便拆卸。

b)对自流含油系统的污水井、阀门井及地下污水输送管道均应采用明显的标识，统一采用黄色或红色等醒目标识，以警示现场操作、施工人员该区域为高风险区域。建议统一井盖形式、颜色，外观上与其他系统明显区别，并统一系统管线标识样式。

c)应定期对该系统水封井口、检查井口、阀门井口及管线周围进行可燃、有毒气体检测，发现问题及时处理。注意系统运行中地下密闭空间(含水封井、检查井、管线)应按始终处于爆炸极限范围内考虑，不推荐对地下密闭空间进行经常性检测，以免发生检测过程意外事故。

d)动火作业前必须对火花可能波及的部位及5 m范围内进行检查，有自流含油污水系统的必须进行井口及管线地表气体检测，并对污水井进行可靠封堵后才能动火作业。自流含油污水系统周围2 m内应划分为限制活动区，无关人员及作业不得进入该区域，该区域不得使用防爆等级不合格的电气设备。

e)加强源头控制，液化气、石脑油等轻质油品严禁排入系统，蜡油、重油、油浆等重质油品严禁排入系统，高硫油品及污水严禁排入系统，混合后>40℃以及混合后能发生化学反应引起火灾或爆炸的污水均严禁排入系统。

3 讨论

3.1 密闭脱水

若生产装置脱水全部采用密闭脱水，储运罐区采用如图4所示的密闭脱水装置，泵区含油污水等区域加强管理，理论上是可以做到系统污水不带油的，这就实现了该系统的本质安全。但也带来投资高、操作麻烦、清理淤堵作业多等问题。炼油厂应综合考虑以上利弊，选择自流含油污水设置方式。

3.2 在线监测

定期的离线气体检测存在盲点多、检测作业时危险性高等问题，建议把自流含油污水系统始终作为一个可燃气体达到爆炸极限的系统管理，要严控着火源。如果从让化工过程更加透明化的角度考虑，进行自流含油污水系统的可燃气体检测，建议布置在线气体检测仪。支干管、干管水封井应作为划分系统为子系统的边界，每个子系统应至少选取标高最高的下水井及水封井布置在线气体检测仪。

图4 罐区全密闭脱水装置

4 结语

近年发生的几起地下密闭空间安全事故，尤其是黄岛输油管道“11·22事故”，引发了人们对炼厂自流含油污水系统的恐慌。有的企业要求敞开地下污水井，检测油气含量超标马上进行处理，也就是含油污水管道不能有油。这种想法是希望消除掉该系统可能引发火灾爆炸的可燃物同时控制着火源，彻底消除火灾爆炸危险。但实际上，受时间、成本、技术手段的限制，是不可能做到的，也没有必要。通过对设计、施工、运行管理方面的安全风险分析，查找存在的安全隐患，并采取针对性的预防措施，就能够保证系统处于可接受的风险范围内。

[1] 何秀英,刘来源.石化企业含油污水系统水封的安全改造[J].石油化工设计,2007(03):59-60，67.

[2] 陈杰.炼油装置含油污水系统渗漏修复探讨[J].化工管理,2015(12):195-196，198.

[3] 张朝晖.石油化工装置中含油污水系统的安全设计探析[J].石油化工安全环保技术,2008,24(05):57-59，25.