伊拉克某油田脫氣站消防系統設計探討

趙海龍

(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101)

油田站場消防系統設計，應根據油田規模、油品物性、儲存容量、區域位置、地形復雜程度等，在消防系統設計之初就應明確危險源及保護對象。伊拉克東南部某油田脫氣站主要是對采出原油進行油、氣、水三相分離，分離后的油、氣、水分別通過管道輸送到油田終端進一步處理，脫氣站主要可分為原油處理工藝裝置區、輔助生產區域。該脫氣站消防系統設計執行NFPA及API相關消防規范，設計原則主要是，在確定火災危險源的基礎上，通過火災危險性分析確定火災規模，再綜合設計方、業主方及相似工程項目消防系統情況，確定消防系統設計方案，本項目確定的消防系統包括消防冷卻水系統及低倍數泡沫滅火系統。消防冷卻水系統包括固定消防水炮、消火栓系統，低倍數泡沫滅火系統主要包括泡沫炮、泡沫栓系統。通過本項目脫氣站消防系統設計，簡述國內外標準在油田脫氣站消防系統設計中的差異。

1 消防冷卻水及低倍數泡沫混合液量確定

1.1 消防冷卻水系統

脫氣站最大的消防冷卻用水量發生在原油處理工藝裝置區發生火災時，原油處理工藝裝置區生產規模為100 kbbl/d(15900 m3/d)，原油處理工藝裝置區域內主要包括1級、2級分離器，分離器為壓力容器，其操作壓力分別為1.15 MPa、0.95 MPa，分離器尺寸為4m I.D×30m T/T，還包括油氣分配管匯等其他設施。按GB 50183《石油天然氣工程設計防火規范》中有關站場規模確定，本脫氣站屬于四級站場[1]，NFPA及API相關消防規范沒有類似站場規模劃分，原油處理裝置區火災為原油泄漏產生的流淌火災，經火災危險性分析及參考相似規模脫氣站消防系統配置，脫氣站在發生流淌火災時，最大消防冷卻水用量發生在工藝裝置區1st、2st分離器防護冷卻。在GB 50183《石油天然氣工程設計防火規范》中工藝裝置區消防用水量應根據油氣、站場設計規模及火災危險類別等綜合考慮確定消防用水量，四級站場最小供水量不少于30 L/s，工藝裝置區火災延續供水時間按3 h計，NFPA及API相關消防規范沒有工藝裝置區消防用水量的相關規定，本項目中分離器的冷卻面積可參考API RP 2030有關壓力容器在火災事故中防輻射熱的冷卻面積及供水強度計算，根據規定，冷卻面積應包括整個分離器外表面，供水強度按4.1 L/(m2·min)[2]，由于NFPA及API相關消防規范中未提到脫氣站消防系統火災延續時間，參照API RP 2001中煉廠火災延續時間4～6 h及國內標準要求的火災延續時間，綜合該地區其他類似項目確定的火災延續時間，本脫氣站火災延續時間取4 h[3]，經計算單臺分離器需消防冷卻供水量為25.75 L/s，按開啟2臺30 L/s消防水炮計，供給消防冷卻水量為864 m3。

1.2 低倍數泡沫滅火系統

本項目規模的脫氣站站場，據GB 50183《石油天然氣工程設計防火規范》中相關規定，不需要設置泡沫滅火系統，本項目脫氣站距消防站距離較遠，原油處理工藝裝置區一旦發生火災，必須依托脫氣站站內消防設施滅火，又因原油處理工藝裝置區火災主要為局部可燃液體泄漏發生的流淌火災，本脫氣站設置低倍數泡沫滅火系統，用于撲滅局部由于原油泄漏導致的地面流淌火災。工藝系統在可能發生原油泄漏的管線及設備一定位置均設有緊急切斷閥，可在發生原油泄漏事故時切斷泄漏源，根據該油田現有脫氣站泡沫滅火系統設計情況，最終確定本項目泡沫混合液供給量按發生地面流淌火災時，開啟1臺32 L/s泡沫炮計，滿足NFPA 11中對最小泡沫炮流量要求(1250 L/min)，火災延續時間按NFPA 11中規定的15 min計[4]。

2 消防管網及消防炮、消火栓布置

GB 50183、API RP 2001及NFPA 24等國內外相關標準中均要求石化處理工藝裝置區等重要的火災危險性較大區域的消防管網設置成環狀，其他危險性小的區域的消防管網設置成支狀。NFPA 24中要求隔離閥之間消火栓及消防炮數量之和不得超過6個[5]，GB 50183中規定隔離閥之間的消火栓數量不超過5個，綜合國內外標準，本項目確定每個隔離閥之間的消火栓及消防水炮之和不超過5個。

固定消防炮覆蓋范圍有限，正確恰當布置非常重要。在設計和最后的施工階段均應當對固定消防炮的安裝位置進行審查，避免管道和管架等不必要的障礙阻擋，本項目中固定消防炮主要保護原油處理工藝裝置區的分離器區域。消防水炮設計流量為30 L/s，泡沫炮設計流量為32 L/s，操作壓力均為不小于0.69 MPa。原油處理工藝裝置區內安裝固定消防炮的同時，并未對消火栓的配置產生必然的影響，因為固定消防炮可能無法對整個著火區域完全覆蓋，在原油工藝裝置區根據消防用水量配置了相應數量的消火栓。NFPA 24及API RP 2001中規定消火栓之間的間距維持在45～90 m[3,5]，根據火災危險性、裝置區域布置情況、耗水量以及消防栓出水口數量，原油處理工藝裝置區消火栓間距取50～60 m，其他區域80～90 m。消火栓與被保護建筑物或構筑物之間的距離不小于15 m。NFPA 及API 相關消防規范對消防器材箱內消防器材配置沒有具體要求，參見GB 50183中有關消防器材箱的規定，本項目消防器材箱內配備2盤直徑65 mm、每盤長度20 m消防水帶和2支入口直徑65 mm、噴嘴直徑19 mm直流-噴霧水槍及一把、PQ8泡沫槍一支，水槍及泡沫槍操作壓力0.69 MPa，消防器材箱距消火栓不大于5 m。

3 消防泵站配置

本項目脫氣站設計一座消防泵站，其中消防泵及穩壓泵設計執行NFPA 20《Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection》，消防水罐設計執行NFPA22《Standard for Water Tanks for Private Fire Protection》，消防系統采用穩高壓系統，設置2臺500 m3消防水罐，根據NFPA22要求，消防水罐補水時間不超過8 h，設置1電1柴2臺消防水泵，根據NFPA 20確定單臺消防水泵流量為227.1 m3/h(3785 L/min)，揚程70 m，消防泵站管道布置嚴格執行NFPA 20及NFPA 22規定，消防水泵及相關閥門、流量計均需FM 認證，根據NFPA20，穩壓系統為非關鍵型設備，可以不考慮備用穩壓泵及穩壓罐，可以設置一臺穩壓系統穩壓泵，穩壓泵考慮管網漏水量及初期火災用水量，穩壓泵流量取18 m3/h，穩壓泵揚程為80 m。消防泵站設置1套壓力式低倍數泡沫滅火系統，考慮到當地購買泡沫液比較困難，泡沫液罐容積取10 m3，壓力式低倍數泡沫滅火系統按NFPA 11設計并取得FM認證。

4 結論

(1)NFPA及API中消防系統設計基礎是火災危險性分析、設計單位與業主及相似工程的設計經驗，本項目原油處理工藝裝置區消防冷卻水量、火災延續時間及低倍數泡沫滅火系統設計取值，結合本項目實際情況，綜合國內標準及NFPA、API 消防規范合理確定。

(2)NFPA及API中有關消防炮及消火栓布置范圍較國內規范更加靈活，工藝裝置區及輔助生產區域規定了不同的消火栓間距，與國內規范相比更加合理。NFPA及API中未規定消火栓用消防器材箱內具體配置要求，本項目設計參照國內規范設計。

(3)國內規范與NFPA20對消防泵的要求不盡相同，比如，消防水泵流量應按照NFPA 20中表格取值，每臺消防水泵配備單獨的控制柜并從消防水泵特定位置設置引壓管至消防水泵控制柜，消防系統穩壓泵無需設置備用泵及穩壓罐等。