成品油庫緊急關斷系統(ESD)設置的建議

孟 靜 張建賓

〔中石油華東設計院有限公司 山東青島 266071〕

1 油庫緊急關斷系統現狀及要求

緊急關斷系統即ESD系統(英文Emergency Shutdown Device緊急停車系統的縮寫)。ESD系統獨立于過程控制系統，其安全級別高于過程控制系統。在正常情況下，ESD系統是處于靜態的，不需要人為干預。作為安全保護系統，凌駕于生產過程控制之上，實時在線監測裝置的安全性。一旦生產裝置或設施出現可能導致安全事故的情況時，能夠瞬間準確動作，使生產過程安全停止運行或自動導入預定的安全狀態。

成品油極具易燃、易爆等特點，一旦發生事故，不僅威脅到人的生命安全，同時對大氣和水土環境造成污染以及重大財產損失。近年來發生的重大危險化學品事故大都與安全儀表失效或設置不當有關[1]。但目前石油庫設計規范中，沒有油庫安全控制系統和儀表的設計要求，通常將安全控制與過程控制功能合并設置，安全功能在過程可編程邏輯控制器系統(PLC)中實施，不單獨設立ESD系統[2]。在油庫實際運行中，油庫無獨立的分級關斷控制，存在潛在安全漏洞，易造成事故的擴大和蔓延。大量統計資料表明, 在各類事故中由于人的行為失誤導致的事故占主導地位(94%), 而( 物的) 不安全條件卻占次要地位(6%)[3]。

成品油庫儲存介質一般屬于重點監管的危險化學品或重大危險源。隨著國家對危險化學品儲存設施安全性要求的提高，油庫設置獨立的ESD系統已成為一種必然要求。國家安監總局安監總管三〔2014〕116號要求，2018年起所有新建涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學品儲存設施要設計符合要求的安全儀表系統[1]。ESD系統作為安全儀表系統的一部分，應獨立設置。

因此，油庫設計之初應對油庫運行中可能出現的各種事故工況及應對措施進行充分分析，以合理確定油庫ESD系統設置。

2 油庫分級關斷設置

目前成品油庫安全保護控制邏輯不夠完善，大部分油庫未設置分級安全關斷控制，使得火災發生后不能及時關斷有關功能區域或設備閥門和動設備等，若事故處置措施不當，存在事故擴大化的風險。

以某油庫為例，對其可能出現的事故工況進行分析，緊急關斷系統采用分級關斷。根據油庫事故發生的位置、影響范圍和危害程度等，建議油庫緊急關斷系統分為三級關斷。一級關斷為全庫性關斷；二級關斷為區域關斷；三級關斷為設備關斷。

油庫的主要功能包括碼頭來油、碼頭發油、火車發油、汽車發油、倒罐、汽油調合、汽車裝車油氣回收、火車裝車油氣回收等。

(1)一級關斷：全庫區性關斷。

當發生儲罐火災、爆炸，相鄰企業發生火災或爆炸，經確認存在影響庫區安全的情況下，應按下ESD按鈕，觸發全庫性關斷，關閉所有界區緊急切斷閥，同時聯鎖關停所有輸油泵，停止一切收、發油作業。

(2)二級關斷：區域關斷。

儲罐區發生溢油、泄漏、可燃氣體濃度超限等工況時，或人工按下緊急停車按鈕，啟動聯鎖保護回路，關閉所在區域所有罐根閥及與該罐區相關的界區閥，減少事故影響范圍。

汽車裝車區發生溢油、泄漏、可燃氣體濃度超限、火災、爆炸等工況時，或人工按下緊急停車按鈕，啟動聯鎖保護回路，關閉所有汽車裝車鶴管的電液閥，關停所有汽車裝車泵，并關斷汽車裝車區界區閥，停止汽車裝車作業。

火車裝車區發生溢油、泄漏、可燃氣體濃度超限、火災、爆炸等工況時，或人工按下緊急停車按鈕，啟動聯鎖保護回路，關閉所有火車裝車鶴管的電液閥，關停所有火車裝車泵，并關斷汽車裝車區界區閥，停止火車裝車作業。

對于裝船作業，當碼頭作業區發生溢油、可燃氣體濃度超限、泄漏、火災、爆炸等工況時，由碼頭作業區發出報警信號，傳至庫區控制室，人工確認后，停運所有裝船泵，并關斷碼頭裝卸船管線上的界區閥。

(3)三級關斷：設備關斷。

儲罐區設置儲罐液位高報警和高高液位，當液位到達高高液位時，聯鎖關斷罐根閥，防止出現溢油事故。

汽車裝車區設置溢油靜電保護器，包括防靜電接地夾及溢油開關，當防靜電接地不良或溢油開關動作時，禁止裝車開始或停止裝車。裝車島上設置緊急停車按鈕，現場發生溢油事故時，按下緊急停車按鈕，裝車島停止裝車。

油氣回收裝置故障時關閉單元設備及與設備相關的閥門和機泵。

3 油庫分級順序關斷設置的建議

石油庫站著火爆炸事故一般的應急處置措施是：首先，切斷事故現場的電源，立即報警并關閉各管線閥門及罐室密閉門，停止一切油料作業。成品油庫緊急關斷閥一般選用電動閥，緊急關斷閥為特別重要負荷，應由消防應急電源(EPS)供電。成品油庫經營油品種類較多，油庫一級關斷，需關閉所有界區閥、罐根緊急切斷閥、裝車電液閥等，若考慮同時關斷，所需EPS負荷較大。因此，需要對一級關斷進行合理分區，并明確關斷順序，做到經濟合理。

儲罐火災是油庫事故高發的事故工況，也是后果最為嚴重的工況。汽油、柴油燃燒的火焰溫度高達1000～1400℃，這樣的火焰溫度可使罐壁溫度達到1000℃，5min內罐壁強度將降低50%，10min內罐壁將變形，10min后罐壁將破裂[4]。

建議緊急關斷系統一級關斷，按照“先罐區，后其他區域”的順序原則。首先關閉事故儲罐區及相應的與該罐區相關的界區閥，然后順序關閉其他儲罐區及相應的界區閥，再根據規模順序關閉碼頭裝卸船界區閥，火車裝車區裝車鶴管的電液閥、界區閥以及汽車裝車區裝車鶴管的電液閥、界區閥等。在確定儲罐緊急關斷閥時，需合理確定閥門關閉時間，減少事故影響范圍。