淺談陸上終端工程的消防設計

李世環(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266000)

1 概述

陸上終端工程是建造在陸上的處理廠，用來接收和處理海上油氣田開發出來的石油、天然氣、水或者混合物，通常設在海底管道登陸點附近。陸上終端通常設有原油或凝析油脫水與穩定、天然氣凈化和脫水、天然氣凝液回收、污水處理等生產設施；原油、清油和液化石油氣產品的儲運等輔助生產措施；供熱、供電、供水、排水、消防、通信、廠區道路等公用設施，是一座獨立、完善的油、氣、水綜合性處理廠。

2 火災危險性分析

陸上終端在原油和天然氣工藝處理過程中和外輸裝運過程中涉及的主要危險物質為：原油、天然氣、液化石油氣、穩定輕烴、丙烷、丁烷、甲醇，上述物質均具有易燃易爆的特性。

3 消防系統設計

3.1 消防站外部依托

根據《石油天然氣工程設計防火規范》GB 50183—2014，消防站的設置應以區域劃分為依據[1]。結合油氣田站場火災隱患、鄰近的下游合作條件和地理環境因素來劃分責任區。在第一級、第二級和第三級油氣站的集中區域應設置等級不低于二級的消防站。消防站設計的選址、建筑設計、消防車裝備、通信裝備等配置均按照《石油天然氣工程設計防火規范》GB 50183—2014 執行。

3.2 消防水源

終端工程的消防水源可以采用市政供水管網供給，也可以采用天然水源供給，并應同時滿足水質、水壓、水溫要求。終端工程內設置消防水池(罐)作為消防水儲存設施。水池(罐)的有效容積應同時滿足最大一次火災滅火及冷卻用水量要求。消防水池(罐)進水管補水能力應根據其有效容積和補水時間確定。

3.3 消防方式

終端工程火災以自救為主，消防水源采用消防水池(罐)儲水，主要依靠固定消防設施滅火，消防車協作為輔，主要消防方式如下：

(1)天然氣凝液、液化石油氣罐區、液化天然氣(LNG)儲罐

根據《石油天然氣工程設計防火規范》(GB 50183—2004)中第8.5.2 條規定：天然氣凝液、液化石油氣總容量＞50m3或單罐容積＞20m3時，應設置固定式水噴霧或水噴淋系統和輔助水槍(水炮)；總容量≤50m3或單罐容量≤20m3時，可設置半固定式消防冷卻水系統[2]。

根據《石油天然氣工程設計防火規范》(GB 50183—2004)中第10.4.5 條規定：儲存總容量≥265m3的液化天然氣罐(組)應設固定式消防冷卻水系統。在液化天然氣儲罐的罐頂、罐壁設置固定式水噴霧消防冷卻水系統，在液化天然氣儲罐罐頂通向大氣的安全閥出口管設置固定干粉滅火系統。

天然氣凝液、液化石油氣罐區、液化天然氣儲罐周邊設有消防水炮、消火栓系統并應配置移動式干粉等滅火設施。

(2)油品罐區。油罐區應設置泡沫滅火系統(低倍數)和消防冷卻水系統，而系統設置形式應根據儲罐的規模大小、儲罐形式確定。《石油天然氣工程設計防火規范》(GB 50183—2004)中第8.4.2 條、8.4.5 條規定油罐區滅火及冷卻系統設置形式的選擇方法原則[3]。

終端工程內油罐容量一般都不會大大，根據規范是可以采用半固定滅火及冷卻系統，終端站場的消防設計首先考慮以自救為主，使用移動式水槍需要人員操作，反作用力大，操作有一定難度，故采用固定式低倍數泡沫滅火系統及固定式消防冷卻水系統是可行的，縮短系統的響應時間。

(3)生產裝置區。生產裝置的規模、火災危險性、占地面積都會影響消防用水量。根據《石油天然氣工程設計防火規范》GB 50183—2004 規定：生產裝置區的消防用水量根據站場等級分別采用不同的數值，也可參比工程案例合理選取。

生產裝置區的高大框架及其設備群宜設固定水炮系統、固定泡沫炮系統、消火栓系統并配置移動式干粉等滅火設施。

(4) 集液池。終端工程內裝車區、冷箱區、液化天然氣儲罐通常會根據需要設置集液池，用于收集由于液化天然氣泄漏而產生的事故廢液。根據GB 50183—2004《石油天然氣工程設計防火規范》GB 50183-2004 規定：集液池設置高倍數泡沫滅火系統，采用與低溫探測報警裝置聯動的控制方式。因為高倍泡沫具有導電性，集液池高倍數泡沫滅火系統啟動的同時，應聯鎖關閉該區域的生產用電裝置的供電系統。

(5) 裝車區。目前沒有相關規范規定終端工程裝車區應采用何種形式的消防冷卻水系統，根據GB 50183—2004《石油天然氣工程設計防火規范》GB 50183—2004 規定：裝車區設置半固定式消防冷卻水，但是近年來裝車區發生生產事故的案例越來越多，究其原因主要是裝卸過程中，裝卸口處由于密封不好，操作不當等原因而發生物料泄漏，引發爆炸而造成人員傷害事故。

從生產安全和工程造價上綜合考慮，裝車區采用固定式消防冷卻水系統是可行的，采用固定式水噴霧消防冷卻水系統，系統采用快速響應的雨淋報警閥作為控制閥門，提高了系統的響應速度，且其周邊設置消火栓、泡沫栓、消防炮及移動式干粉滅火器等消防設施加以輔助。

3.4 消防泵房及泡沫站

終端工程消防泵房與泡沫站在條件允許情況下宜合建，設計規模應滿足站場一次最大火災的需要。消防冷卻水泵與消防泡沫供水泵宜獨立設置，且各自設置備用泵，備用泵的性能與各自最大一臺操作泵相同。消防水泵選擇形式應考慮到安裝環境、水源可靠性、設計流量和揚程等因素。驅動方式可采用電動或是柴油機驅動，嚴格避免采用雙動力驅動水泵，如雙電動機泵，雙柴油機泵等組合形式。

根據水泵的性能曲線選擇合適的消防水泵，并按照水泵實際安裝位置進行水泵最大安裝高度的修正計算，確保消防水泵工作高效運行。

消防泵房及泡沫站在全廠的具體位置應通過水力計算結果來確定的，保證消防泵啟動后5min 內，將泡沫混合液和冷卻水送到任何一個著火點。消防泵房內宜設置值班室，值班室內應設置與中心控制室(消防控制)互相通訊的設施。終端站場的消防泵房及泡沫站屬于全廠的重要設施，其在總平面的位置應嚴格符合相關規范規定。

3.5 消防管網設計

罐區和天然氣處理裝置區設置臨時高壓消防環狀供水管網，平時管網壓力由消防穩壓裝置穩壓，發生火災時，消防管網壓力會迅速下降，管網上設置的壓力開關，檢測壓力下降信號后，直接聯鎖啟動廠區消防泵，而不經過火災報警控制器進行進一步的轉換，從而避免了因管理不當(將水泵切換至手動狀態)而導致火災工況下啟泵失敗的弊端。廠區消防泵啟動后，管網壓力升高，進行消防滅火和冷卻。

消防冷卻水管網上設有消防水炮和消火栓，采用帶啟閉狀態的閥門分成若干獨立段。寒冷地區的消防管網設計，包括消火栓、閥井和管道等，要充分考慮防凍措施。生產裝置區、油品罐區、冷劑罐區、裝車區周圍設泡沫混合 液供水管網，管網上設有泡沫栓，采用帶啟閉狀態的閥門分成若干獨立段。

終端工程設置的低倍數(高倍數)泡沫滅火系統均采用集中控制的方式，即泡沫混合裝置均設置在終端站場泡沫站內，消防冷卻水與泡沫液按照一定的比例混合后，分別引出混合液供水管道至相應系統服務范圍內，且每個服務區域均采用獨立的電動控制閥門控制，以確保火災工況下，泡沫混合液用量和供給壓力滿足要求。

3.6 消防系統控制設計

終端工程設置火災自動報警系統，應設置獨立的火災報警控制器，并設置在專用的消防控制室內(消防控制室宜與中心控制室合建)。消防控制室作為全廠的重要設施是專職用來接收、顯示、處理火災報警信號的場所，消防控制室的管理制度應實行每日24 小時專人值班制度，實現對終端站場內所有消防設施進行實時監控。終端站場內所有消防設備、閥門的狀態信號均需要反饋至消防控制室內的火災報警控制器，值班人員在消防控制室可以對所有消防設備、閥門進行手動按鈕啟停操作。

基于終端工程發生火災以自救為主，終端工程的消防控制宜采用自動控制為主，人工手動控制為輔。生產裝置區、罐區、集液池以及其他存在潛在危險需要經常觀測處，通常會設置火焰探測報警裝置、連續檢測氣體泄漏的低溫檢測報警裝置、裝置區和巡檢通道處設置的手動報警裝置。終端工程設置的報警裝置作為火災報警系統的組成部分，是消防系統聯動控制的觸發信號，火災工況下，消防聯動觸發信號傳至火災報警控制器，由消防聯動控制器自動啟動系統進行滅火或冷卻。

3.7 消防廢水的儲存

終端工程通常設有事故水池，儲存事故工況下的事故廢水。終端站場產生的事故廢水主要包括消防廢液、泄漏的物料，事故工況下可能進入的雨水量。在核算事故水池有效容積時，應在上述事故廢液計算量的基礎上扣除圍堰、防火堤等設施所能儲存的事故廢液容量。終端工程罐區、工藝裝置區、裝車區的事故廢液通過廠區雨水溝收集，收集后的事故廢液通過事故污水管道排入事故水池。用提升泵將事故廢液提升至終端站場的水處理系統處理合格后排放。

4 消防車道設置

終端工程應設置環形消防車道，消防車道的凈空高度要控制在5 米以上位置，確保消防車量及相關人員能在火災工況下迅速接近火場，滿足火災現場車輛調度的空間要求。終端工程的消火栓系統成環狀布置，沿消防車道布置，以充分發揮消防設施救援的實效性和實用性。

5 消防應急預案

終端工程必須有書面的應急預案說明文件，明確指出不同事故工況下，現場操作人員應采用何種有效措施應對緊急情況，以提高終端工程對事故工況的應急響應和處理能力，最大限度的減少工程損失，保障人身及財產安全。

6 結語

通過識別和分析終端站場火災危險性，提出有效的消防應對方式和措施，包括設置先進適用的消防工藝系統、采用可靠的通訊監控技術、制定并組織有效的消防應急預案等，使得終端工程具備了應對緊急事故的能力，保障了生產運行的安全。