國外油氣站場安全技術先進性探討

秦曉東，張軒軻，李建國，路陽，付振林

(1. 中石油管道有限責任公司西氣東輸分公司 長沙管理處，湖南 長沙 410000；2. 中國石油新疆油田分公司 油氣儲運公司，新疆 克拉瑪依 834000；3. 中國石油西南管道天水輸油氣分公司，甘肅 天水 741002；4. 中國石油吐哈油田分公司 技術監測中心，新疆 鄯善 838202；5. 中國石油天然氣股份有限公司華北油田分公司第四采油廠，河北 廊坊 065000)

隨著中國“一帶一路”國家戰略實施，長輸油氣管道成為重要的基礎能源設施。國內已建設運行了中俄原油管道和天然氣管道工程。該類管道主要敷設在高寒凍土區，俄羅斯在該方面具有豐富和先進的經驗[1]。美國作為當今世界上油氣管道長度最長的國家，制定了一系列嚴格細致的標準規范，以應對惡劣、復雜環境地區給管道安全造成的風險和挑戰[2]。因此，應深入研究俄羅斯和美國在油氣站場安全方面的技術標準，借鑒在油氣站場安全管理方面的先進經驗，對于提高國內管道行業安全管理水平具有重要意義。

1 消防系統

針對輸油站消防系統設計，СТГУ 153-39-167—2006《原油管道工藝設計規范》規定：“原油管道站場應該設計自動滅火系統，劃定易燃易爆危險區域，應具備下列功能： 火災時發出報警信號，操作和控制人員區域火災時同時發出聲光報警信號；自動滅火系統可手動、自動、遠程控制(站控制)觸發，同時開啟消防水管道系統閥門和啟動消防泵，完成滅火后解除(恢復)聲光報警信號”。

針對儲罐消防系統，ВНПБ-01-02-01—2000《鋼制立式儲罐低倍泡沫自動滅火系統技術要求》規定自動滅火系統具備下列功能： 自動滅火系統具備在系統啟動運行10 min后自動切斷泡沫液供給的功能，并可通過站控室的遠程控制按鈕重新啟動；火災報警系統應設置2個信號回路以啟動自動滅火系統，站控室應設置聲光報警裝置，火災、自動滅火系統啟動、電源失電、裝置故障時應發出聲光報警信號；火災和自動滅火系統啟動時發出的聲光報警信號應區別于其他緊急情形發出的聲光報警信號；自動滅火系統應該配置2個獨立電源，以及備用蓄電池電源，切換啟動時間不超過7 s。

國內油氣站場消防系統設計執行GB 50183—2004《石油天然氣工程設計防火規范》[3]，該規范規定：“大于2×104m3固定頂儲罐和1×105m3浮頂罐應設置自動消防系統”。針對站場消防系統供電等級，三級以上站場消防系統供電宜滿足一級負荷供電要求；當只能采用二級負荷供電時，應設置柴油機驅動的備用消防泵。由于設備安全完整性等級較低，國內大部分油氣站場消防系統不能完全實現自動控制，消防系統啟動主要是人工操作確定，而且大部分站場未配備柴油發電機等備用電源，一旦發生火災導致供電系統故障，很可能造成火災擴大蔓延風險[4]。俄羅斯標準規定不同區域應設置相應類型的聲光報警信號，而國內油氣站場消防系統在設計等級、控制功能和報警信號顯示方面均存在差距，應借鑒俄羅斯標準相關做法。

2 防火堤

防火堤是保證站場安全的重要設施，特別是發生儲罐破裂和油品泄漏情況下，可有效控制事故影響范圍和減少損失。防火堤材料、高度及寬度、容量、防滲是重要設計參數，研究了上述參數國內外標準中的差異。

2.1 防火堤材料

РД 153-39.4-078—2001《石油管道儲罐和加油站運營技術規則》規定：“防火堤頂部寬度不小于0.5 m，應采用不可燃材料施工，并考慮溢流液體靜壓力”。調研發現俄羅斯儲罐防火堤采用素土夯實、內部鋪設防滲膜、外部覆碎石等措施。NFPA 30—2012《易燃與可燃液體規范》規定：“防火堤采用土、混凝土或磚石，保證不漏液和承受滿液的靜壓”。加拿大Enbridge公司防火堤采用土堤，土地緊張時采用鋼筋混凝土堤。國外防火堤推薦土堤，國內防火堤大部分采用混凝土堤，具有價格低廉、施工方便、占地少的優點，但是火災狀態下混凝土堤的結構強度會急劇降低，存在安全隱患[5]。

2．2 防火堤高度及寬度

РД 153-39.4-078—2001規定：“公稱容積小于1×104m3儲罐防火堤高度不低于1 m；公稱容積大于1×104m3儲罐防火堤高度不低于1.5 m”。NFPA 30—2012規定：“防火堤高度不低于0.9 m，寬度不小于0.6 m”。加拿大Enbridge公司防火堤高度在1.0～1.5 m，寬度1.5 m。國內外標準針對防火堤高度基本一致，俄羅斯標準更為細致，按照儲罐容積小于1×104m3和大于1×104m3設置防火堤高度。GB 50074—2014《石油庫設計規范》[6]規定：“防火堤堤頂寬度不應小于0.5 m，調研國內防火堤頂部寬度較窄，建議借鑒加拿大Enbridge公司做法，根據實際情況增加防火堤頂部寬度至1.0～1.5 m，保證操作人員行走安全。”

2.3 防火堤容量

API 12R1《在役儲罐操作、維護、檢測和維修推薦做法》規定：“防火堤應容納最大儲罐容量，并考慮積聚雨水容積，按照儲罐容積10%計算”。加拿大Enbridge公司防火堤容積是最大儲罐的1.1倍，與美國標準相同，而GB 50074—2014規定防火堤容積為罐組內最大儲罐容積。國內外標準差異在于國外標準考慮了積聚雨水容積，考慮更為全面，應借鑒國外標準做法。

2.4 防火堤防滲

GB 50074—2014規定儲罐區宜設計防滲設施，但非強制性要求。國內大部分儲罐防火堤內未設計防滲措施，如發生油品泄漏可能造成環境和地下水污染[7]。加拿大Enbridge公司在油氣站場要求設計防滲措施： 在防火堤內地坪和內坡面以下1.0～1.5 m處墊土，再覆蓋膨潤土防水墊，上層再覆土或者碎石塊。膨潤土防水墊具有以下優點，值得借鑒：

1)防滲性能好，抗較高靜水壓力。

2)施工方便，可以直接疊搭在土層上。

3)遇水自膨脹性可修復防滲層缺陷。

4)無機材料制成，耐久環保。

3 輸油泵房通風

РД 153-39.4-056—2000《輸油管道運營技術規程》規定：“油氣站場輸油泵房(緊急)通風系統啟動條件是空間內可燃氣體濃度超過爆炸下限10%，主通風機停止時備用通風機可自動啟動，通風系統啟動同時發生聲光報警信號”。通風方式是泵房內上部約33%空間的自然通風和下部約67%空間的機械通風，機械通風定期運行，通風頻率為8次/h。GB 50253—2014《輸油管道設計規范》[8]規定：“輸油泵房宜設置機械通風設施，通風換氣次數宜為10次/h”。針對輸油泵房通風頻率和換氣系數，中俄標準差異不大；國內一般是防爆型軸流風機，俄羅斯標準中通風方式是自然通風結合機械通風，機械通風分定期通風和緊急通風，并設置備用風機，實際通風量更大。

4 電氣裝置接地

針對電氣裝置接地，РД 153-39.4-078-2001規定：“儲罐預防直接雷擊的接地器，應采用埋設于土壤的接地裝置，儲罐與接地裝置的距離不超過50 m，接地裝置與儲罐連接點不少于兩處”。針對防靜電接地，ДНА ОП0.00-1.29—1997《靜電保護規則》規定：“管道干線每隔200～300 m應連接到接地裝置上，油氣站場進站絕緣法蘭、管道支撐墩都應接地”。GB 13348—2009《液體石油產品靜電安全規程》[9]規定：“儲罐應設置至少兩處接地點，接地點與儲罐間距不應大于30 m；長輸管道兩端及沿線每隔200～300 m應有一處接地。并行管道間距小于10 cm，每間隔20 m設置接地，管道交叉間距小于10 cm，相互連接并接地”。針對防雷接地，GB 15599—2009《石油與石油設施雷電安全規范》規定：“儲罐防雷接地點不少于兩處；長輸管道的彎頭、閥門、法蘭等連接處的過渡電阻大于0.03 Ω時，連接處應采用金屬線跨接；大于5條螺栓連接的法蘭在非腐蝕環境下可不跨接，但應構成通電回路；管道進出站端和沿線每隔200～300 m，以及支線、彎管處均應有接地裝置，經隔離器或去耦合器與管道連接，接地點設置在支撐墩，沖擊接地電阻應小于10 Ω”。

針對電氣裝置、防雷及防靜電接地，國內標準較俄羅斯標準更為全面、嚴格，例如儲罐與接地裝置間距；管道接地間距基本一致，國內標準還規定了并行、交叉管道的接地要求，以及彎頭、法蘭、閥門的跨接線要求。

5 站場安全防護

俄羅斯油氣站場大多處于人口稀少和森林地區，主要防范對象是大型野生動物意外闖入。俄羅斯東方輸送管道公司油氣站場安全防護的做法是： 站場主大門為強度較高的金屬透視門，一般為關閉狀態。主大門外側設有移動式路障和破胎器。站場周邊設置間距2 m的兩道鐵絲網。外層鐵絲網高2 m，結構較簡單，主要防范動物闖入，內層鐵絲網高4 m，結構堅固，安裝觸感光纜和紅外報警裝置。站場針對所有操作崗位設置視頻監控系統，站內設廣播系統。

近年來新建的中俄原油管道站場大多處于原始森林區域，俄羅斯預防動物闖入的雙道鐵絲網做法值得借鑒。另一方面，國內大部分油氣站場站外交通安全是短板，應安裝阻擋外部車輛意外高速行駛的隔離帶、防撞柱、破胎器等實體阻擋裝置[10]。在油氣站場周界安全防護方面，中石油開發了站場光纖周界安防系統，成功應用于蘭鄭長管道鄭州輸油站，生產實踐證明，準確率和誤報率滿足運行要求，有效保障了站場安全。

6 結論和建議

調研俄羅斯和美國標準在油氣站場消防系統、防火堤、輸油泵房通風和安全防護等方面，標準的技術水平高于國內標準，還有成熟、先進的實踐經驗和做法，值得國內管道行業研究借鑒，包括以下方面：

1)提高國內油氣站場消防系統自動化設計等級和設備安全完整性等級，針對油氣站場功能區設置相應類型的聲光報警信號。

2)防火堤應采用土堤，防火堤寬度在0.5 m基礎上適當增加，防火堤容量應為罐組內最大儲罐容積的1.1倍，防火堤內采用鋪設一層膨潤土防水墊進行防滲設計。

3)提高國內輸油泵房通風設計等級，宜按照備用通風和緊急通風方式提高通風量。

4)針對電氣裝置、防雷及防靜電接地，國內標準較俄羅斯標準更為全面、嚴格。

5)油氣站場主大門設置阻擋車輛高速進入的阻擋裝置，高寒地區油氣站場設施雙層鐵絲網預防大型動物意外闖入。