国外油气站场安全技术先进性探讨

2019-02-13秦晓东张轩轲李建国路阳付振林

石油化工自动化 2019年4期

秦晓东，张轩轲，李建国，路阳，付振林

(1. 中石油管道有限责任公司西气东输分公司长沙管理处，湖南长沙 410000；2. 中国石油新疆油田分公司油气储运公司，新疆克拉玛依 834000；3. 中国石油西南管道天水输油气分公司，甘肃天水 741002；4. 中国石油吐哈油田分公司技术监测中心，新疆鄯善 838202；5. 中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司第四采油厂，河北廊坊 065000)

随着中国“一带一路”国家战略实施，长输油气管道成为重要的基础能源设施。国内已建设运行了中俄原油管道和天然气管道工程。该类管道主要敷设在高寒冻土区，俄罗斯在该方面具有丰富和先进的经验[1]。美国作为当今世界上油气管道长度最长的国家，制定了一系列严格细致的标准规范，以应对恶劣、复杂环境地区给管道安全造成的风险和挑战[2]。因此，应深入研究俄罗斯和美国在油气站场安全方面的技术标准，借鉴在油气站场安全管理方面的先进经验，对于提高国内管道行业安全管理水平具有重要意义。

1 消防系统

针对输油站消防系统设计，СТГУ 153-39-167—2006《原油管道工艺设计规范》规定：“原油管道站场应该设计自动灭火系统，划定易燃易爆危险区域，应具备下列功能：火灾时发出报警信号，操作和控制人员区域火灾时同时发出声光报警信号；自动灭火系统可手动、自动、远程控制(站控制)触发，同时开启消防水管道系统阀门和启动消防泵，完成灭火后解除(恢复)声光报警信号”。

针对储罐消防系统，ВНПБ-01-02-01—2000《钢制立式储罐低倍泡沫自动灭火系统技术要求》规定自动灭火系统具备下列功能：自动灭火系统具备在系统启动运行10 min后自动切断泡沫液供给的功能，并可通过站控室的远程控制按钮重新启动；火灾报警系统应设置2个信号回路以启动自动灭火系统，站控室应设置声光报警装置，火灾、自动灭火系统启动、电源失电、装置故障时应发出声光报警信号；火灾和自动灭火系统启动时发出的声光报警信号应区别于其他紧急情形发出的声光报警信号；自动灭火系统应该配置2个独立电源，以及备用蓄电池电源，切换启动时间不超过7 s。

国内油气站场消防系统设计执行GB 50183—2004《石油天然气工程设计防火规范》[3]，该规范规定：“大于2×104m3固定顶储罐和1×105m3浮顶罐应设置自动消防系统”。针对站场消防系统供电等级，三级以上站场消防系统供电宜满足一级负荷供电要求；当只能采用二级负荷供电时，应设置柴油机驱动的备用消防泵。由于设备安全完整性等级较低，国内大部分油气站场消防系统不能完全实现自动控制，消防系统启动主要是人工操作确定，而且大部分站场未配备柴油发电机等备用电源，一旦发生火灾导致供电系统故障，很可能造成火灾扩大蔓延风险[4]。俄罗斯标准规定不同区域应设置相应类型的声光报警信号，而国内油气站场消防系统在设计等级、控制功能和报警信号显示方面均存在差距，应借鉴俄罗斯标准相关做法。

2 防火堤

防火堤是保证站场安全的重要设施，特别是发生储罐破裂和油品泄漏情况下，可有效控制事故影响范围和减少损失。防火堤材料、高度及宽度、容量、防渗是重要设计参数，研究了上述参数国内外标准中的差异。

2.1 防火堤材料

РД 153-39.4-078—2001《石油管道储罐和加油站运营技术规则》规定：“防火堤顶部宽度不小于0.5 m，应采用不可燃材料施工，并考虑溢流液体静压力”。调研发现俄罗斯储罐防火堤采用素土夯实、内部铺设防渗膜、外部覆碎石等措施。NFPA 30—2012《易燃与可燃液体规范》规定：“防火堤采用土、混凝土或砖石，保证不漏液和承受满液的静压”。加拿大Enbridge公司防火堤采用土堤，土地紧张时采用钢筋混凝土堤。国外防火堤推荐土堤，国内防火堤大部分采用混凝土堤，具有价格低廉、施工方便、占地少的优点，但是火灾状态下混凝土堤的结构强度会急剧降低，存在安全隐患[5]。

2．2 防火堤高度及宽度

РД 153-39.4-078—2001规定：“公称容积小于1×104m3储罐防火堤高度不低于1 m；公称容积大于1×104m3储罐防火堤高度不低于1.5 m”。NFPA 30—2012规定：“防火堤高度不低于0.9 m，宽度不小于0.6 m”。加拿大Enbridge公司防火堤高度在1.0～1.5 m，宽度1.5 m。国内外标准针对防火堤高度基本一致，俄罗斯标准更为细致，按照储罐容积小于1×104m3和大于1×104m3设置防火堤高度。GB 50074—2014《石油库设计规范》[6]规定：“防火堤堤顶宽度不应小于0.5 m，调研国内防火堤顶部宽度较窄，建议借鉴加拿大Enbridge公司做法，根据实际情况增加防火堤顶部宽度至1.0～1.5 m，保证操作人员行走安全。”

2.3 防火堤容量

API 12R1《在役储罐操作、维护、检测和维修推荐做法》规定：“防火堤应容纳最大储罐容量，并考虑积聚雨水容积，按照储罐容积10%计算”。加拿大Enbridge公司防火堤容积是最大储罐的1.1倍，与美国标准相同，而GB 50074—2014规定防火堤容积为罐组内最大储罐容积。国内外标准差异在于国外标准考虑了积聚雨水容积，考虑更为全面，应借鉴国外标准做法。

2.4 防火堤防渗

GB 50074—2014规定储罐区宜设计防渗设施，但非强制性要求。国内大部分储罐防火堤内未设计防渗措施，如发生油品泄漏可能造成环境和地下水污染[7]。加拿大Enbridge公司在油气站场要求设计防渗措施：在防火堤内地坪和内坡面以下1.0～1.5 m处垫土，再覆盖膨润土防水垫，上层再覆土或者碎石块。膨润土防水垫具有以下优点，值得借鉴：

1)防渗性能好，抗较高静水压力。

2)施工方便，可以直接叠搭在土层上。

3)遇水自膨胀性可修复防渗层缺陷。

4)无机材料制成，耐久环保。

3 输油泵房通风

РД 153-39.4-056—2000《输油管道运营技术规程》规定：“油气站场输油泵房(紧急)通风系统启动条件是空间内可燃气体浓度超过爆炸下限10%，主通风机停止时备用通风机可自动启动，通风系统启动同时发生声光报警信号”。通风方式是泵房内上部约33%空间的自然通风和下部约67%空间的机械通风，机械通风定期运行，通风频率为8次/h。GB 50253—2014《输油管道设计规范》[8]规定：“输油泵房宜设置机械通风设施，通风换气次数宜为10次/h”。针对输油泵房通风频率和换气系数，中俄标准差异不大；国内一般是防爆型轴流风机，俄罗斯标准中通风方式是自然通风结合机械通风，机械通风分定期通风和紧急通风，并设置备用风机，实际通风量更大。

4 电气装置接地

针对电气装置接地，РД 153-39.4-078-2001规定：“储罐预防直接雷击的接地器，应采用埋设于土壤的接地装置，储罐与接地装置的距离不超过50 m，接地装置与储罐连接点不少于两处”。针对防静电接地，ДНА ОП0.00-1.29—1997《静电保护规则》规定：“管道干线每隔200～300 m应连接到接地装置上，油气站场进站绝缘法兰、管道支撑墩都应接地”。GB 13348—2009《液体石油产品静电安全规程》[9]规定：“储罐应设置至少两处接地点，接地点与储罐间距不应大于30 m；长输管道两端及沿线每隔200～300 m应有一处接地。并行管道间距小于10 cm，每间隔20 m设置接地，管道交叉间距小于10 cm，相互连接并接地”。针对防雷接地，GB 15599—2009《石油与石油设施雷电安全规范》规定：“储罐防雷接地点不少于两处；长输管道的弯头、阀门、法兰等连接处的过渡电阻大于0.03 Ω时，连接处应采用金属线跨接；大于5条螺栓连接的法兰在非腐蚀环境下可不跨接，但应构成通电回路；管道进出站端和沿线每隔200～300 m，以及支线、弯管处均应有接地装置，经隔离器或去耦合器与管道连接，接地点设置在支撑墩，冲击接地电阻应小于10 Ω”。

针对电气装置、防雷及防静电接地，国内标准较俄罗斯标准更为全面、严格，例如储罐与接地装置间距；管道接地间距基本一致，国内标准还规定了并行、交叉管道的接地要求，以及弯头、法兰、阀门的跨接线要求。

5 站场安全防护

俄罗斯油气站场大多处于人口稀少和森林地区，主要防范对象是大型野生动物意外闯入。俄罗斯东方输送管道公司油气站场安全防护的做法是：站场主大门为强度较高的金属透视门，一般为关闭状态。主大门外侧设有移动式路障和破胎器。站场周边设置间距2 m的两道铁丝网。外层铁丝网高2 m，结构较简单，主要防范动物闯入，内层铁丝网高4 m，结构坚固，安装触感光缆和红外报警装置。站场针对所有操作岗位设置视频监控系统，站内设广播系统。

近年来新建的中俄原油管道站场大多处于原始森林区域，俄罗斯预防动物闯入的双道铁丝网做法值得借鉴。另一方面，国内大部分油气站场站外交通安全是短板，应安装阻挡外部车辆意外高速行驶的隔离带、防撞柱、破胎器等实体阻挡装置[10]。在油气站场周界安全防护方面，中石油开发了站场光纤周界安防系统，成功应用于兰郑长管道郑州输油站，生产实践证明，准确率和误报率满足运行要求，有效保障了站场安全。