车厢式计量间的危险性分析

王博(大庆油田有限责任公司第一采油厂，黑龙江 大庆 163311)

0 引言

无改造计划车厢式计量间周边环境复杂，常规改造方式可行性较差。截至目前，某采油厂油厂正在运行的车厢式计量间共134座，运行时间在10～20年之间的有40座、20～30年之间的有66座、30年以上的有28座，运行时间普遍偏长，腐蚀老化问题严重，均存在跑冒滴漏渗等安全隐患。经过多年的车厢式计量间安全隐患治理工作，其中106座车厢式计量间已经有改造计划，基本完成施工图设计。常规的改造做法是在原地或相邻位置将车厢式计量间改造为砖混结构计量间，并更新间内设备、管线。但是，剩余28座车厢式计量间与周边建筑物不符合GB 50183—2004《石油天然气工程设计防火规范》的安全距离要求，常规做法已经不能有效削减其安全隐患，必须迁建。因此，产生了两个问题：一是计量间迁建需调头其管辖的所有单井的集油、掺水(热洗)管线，工程量较多，迁建费用较大；二是部分计量间被商服环绕，无处迁建，若更新计量间，需拆除周边所有建筑，产生巨额补偿款。过多的治理费用导致车厢式计量间治理的可行性变差，因此，本文对车厢式计量间的危险性进行分析，提出相应措施，力争用最少的费用，尽可能多的削减安全隐患。

1 车厢式计量间危险原因

1.1 车厢式计量间设施老化严重，易发生穿孔现象

根据现场调查，主要存在问题有以下3点：(1)车厢式计量间运行时间偏长，计量间的基础会产生形变，单井管道承重，如果解决不及时，管道会面临撕裂、穿孔的安全隐患。(2)车厢式计量间内部管线腐蚀严重，管网穿孔频繁，受动火条件限制，普遍采取打卡子方式治理穿孔，不能有效缓解管线老化问题。经调查，平均每座计量间打卡子5～6处，最多的计量间打卡子62处，安全隐患十分突出。(3)分离器工作压力1.4 MPa，属压力容器，分离器腐蚀穿孔或堵塞严重，如不及时整改，将会导致火灾、爆炸事故的发生。经调查，所有车厢式计量间分离器均存在堵塞、穿孔等问题。

1.2 车厢式计量间设计时间较早，不适应新规范要求

车厢式计量间站场为一栋整体厂房，由阀组间、员工值班室组成。阀组间规范定为甲类厂房，员工值班室为丁类厂房，中间采用墙板隔开。根据设计文件，其墙隔板为非防爆墙，材质为刨花复合板隔墙内夹阻燃保温板，耐火极限为0.75h，燃烧性能为难燃性，已不能满足GB 50016—2014《建筑设计防火规范》第3.3.5条：“办公室、休息室等不应设置在甲、乙类厂房内，确需贴邻本厂房时，其耐火等级不应低于二级，并应采用耐火极限不低于3.00h的防爆墙与厂房分隔，且应设计独立的安全出口”[1]的规定，存在较大的安全隐患。

1.3 车厢式计量间防火能力较差，易发生更大火灾

按照GB 50183—2004《石油天然气工程设计防火规范》[2]要求，车厢式计量间为五级油气生产站场，处理的物质主要是易燃、易爆液体。如果发生泄漏，将会发生池火灾及爆炸事故，造成人员伤亡。为此，建立池火灾模型分析车厢式计量间发生火灾带来的后果[3]。计量间火灾的常见原因是分离器、阀组或管线穿孔。影响池火灾事故严重度预测结果的关键参数有如下5个因素。

(1)池面积81m2

车厢式计量间规格一般为18 m×4.5 m×3.3 m；

计量间面积：S=18×4.5=81m2；

(2)燃烧速度0.022 5 kg/(m2·s)。从《溶剂手册》中查表，原油单位表面积燃烧速度dm/dt= 0.022 5 kg/(m2·s)。

(3)火焰高度8.848m。设液池为一半径为R的圆池子，其火焰高度为：

式中：h为火焰高度(m)；R为液池半径(m)；ρ0为周围空气密度，取1.293 kg/m3(标准大气压条件)；g为重力加速度，9.8 m/s2；dm/dt为燃烧速度(kg/(m2·s))。

(4)热辐射通量10.56 MW。当液池燃烧时放出的总热辐射通量为：

式中：Q为热辐射通量(W)；η为效率因子，可取0.13～0.35，计算取平均值0.24；HC为液体燃烧热(J/kg)，原油的燃烧热为 43.7 J/kg。

(5)目标入射热辐射强度。假设全部辐射热量由液池中心点的小球面辐射出来，则在距离池中心某一距离(X)处的入射热辐射强度为：

式中：I为热辐射强度(W/m2)；tc为热传导系数，一般取1；x为目标点到液池中心距离(m)。

该公式反映了入射热辐射通量与受害目标到池火中心距离之间的关系。当入射通量一定的情况下，可以计算出目标受害的距离，即结合热辐射对人员的伤害程度和死亡及烧伤几率表，计算X结果如表2所示。

表2 不同距离热辐射对人员的伤害程度和死亡及烧伤几率表

通过池火灾事故后果预测法可知，当原油泄漏进入计量间内，如遇可激发能源形成池火灾时，以穿孔点为中心，距离事故中心4.74 m范围内的设备、设施将全部损坏，人员停留时间超过10 s时死亡率为1%，超过1 min时死亡率为100%。

2 针对不符合安全距离车厢式计量间的改造方法

通过上述问题分析，车厢式计量间危险原因主要体现在3方面：一是腐蚀老化问题突出；二是违反新版规范要求；三是自身安全距离不足。因此，提出2方面改造设想：一是附近有合适位置的车厢式计量间，异地迁建为砖混结构计量间，调头站间、单井管线；二是迁建距离较远或无处迁建的车厢式计量间，降级为阀组间，单井采用软件量油的方式进行量油，新建阀组间采取必要的防冻防盗措施。

3 结论

通过对车厢式计量间工艺过程、火灾事故、建筑结构等方面危险性分析及评价，得出以下结论：(1)要加强火灾事故应急预案演练。火灾对人的伤害需要一定的时间，加强火灾事故应急预案演练，人员快速反应，减少或避免造成更严重的伤害具有很重要的意义。(2)要完善安全、应急管理的制度。计量间经过长时间运行后，发生事故的可能性较多，一旦发生火灾事故的后果是严重的，因此在计量间的应急管理、安全管理等方面还有大量工作要做。(3)要积极整改计量间的安全隐患。对于车厢式计量间现场存在的安全隐患，应该制定比较完成的改造计划，力争在其发生严重事故前完成改造。因此，要从完善制度，提升管理，积极整改三个方面缓解车厢式计量间的安全隐患。