基于火災風險分析的石化園區消防安全規劃

張春元，茍紫娟，劉錦萍(山東墾利石化集團有限公司，山東 東營 257500)

0 引言

我國是一個石油化工生產和消費大國。石油化工行業是我國國民經濟的支柱產業，近年來，隨著我國經濟的快速發展和產業結構的持續的優化調整，石油化工產業呈現出規模化集約化發展的態勢來，其中，在我國的東南沿海，以及長三角、珠三角地區以及環渤海周邊地區，相繼的一大批石油煉制存儲群設施投入了使用，大大的提升了石油生產煉制的產能，產業集聚也在不斷擴大，形成了2 000萬噸級別的精制煉化和100萬噸以上級別的烯烴產業基地，目前，我國的規模以上石油化工企業接近4萬家，總產值超過1 000億元。90%以上的石油化工產品在全球的產量位居前三之列[1]。

石油化工行業主要生產、儲存和運輸大量易燃易爆化學品，其生產過程具有高溫高壓的特點。且化工、石化設施相對密集，物流量大，一旦發生火災爆炸，將產生嚴重的連鎖反應，對，對園區及周邊的建筑設施、環境、居民生命財產構成嚴重威脅。近年來，石化工業園區的火災爆炸事故普遍增加。2005年，吉林石化公司“11.13”火災爆炸事故，造成松花江流域嚴重財產損失和水污染。2015年8月12日，天津濱海新區天津港化工原料儲存區發生大爆炸，波及范圍超過3 km，死亡人數達165人，798人受傷，爆炸威力超過400噸TNT的當量。2019年3月21日，江蘇鹽城響水化工園區危險化學品儲區發生劇烈爆炸，死亡78人，受傷640人，其中84人傷勢較為嚴重，經濟損失超過20億元[2]。在這樣嚴峻的消防形勢面前，很多大型化工企業和石化工業園區的消防規劃方面遇到了許多問題，大多數化工園區沒有具體的消防規劃和消防標準,,一些化工園區消防安全設施和保障建設混亂。鑒于此，科學合理的消防規劃對石化企業和石化工業園區的消防水平提升，并對石化行業長效發展具有舉足輕重的意義。

1 石化園區消防安全規劃現狀

近年來，化工園區事故在中國屢見不鮮。由于缺乏科學的安全預案，老廠安全問題懸而未決，大量新建化工廠又產生了重大風險。據相關研究統計，在8 875個化工石化項目中，約77%建在河流流域、人口稠密地區等環境敏感地區。約38%的項目存在不同程度的環境和安全風險，相應的防范機制存在明顯缺陷[3]。目前，西方發達國家在化工園區風險評估中主要通過三大方法實施對于石化園區的安全風險評估的決策辦法。一是結果依賴于方法。這被稱為“基于風險的安全規劃方法”；二是基于事故現場的后果和發生概率，這種方法必須對相關區域內的事故結果進行分析，估計出事故發生之概率，以明確對產生風險之程度或區域的可接受的范圍；三是通過一種以基于安全距離，以及事故風險分類的類型進行總體分析和評估的方法[4]。

目前，國內的石油化工企業的土地利用規劃和建設主要依據《石油天然氣工程設計防火規范》(GB 50183—2015)和《油田設計規范》(GB 50074—2014)、《建筑設計防火規范》(GB 50016—2018)，化工園區的總體概念和布局主要基于標準火災風險和20~120 m之間的安全距離。與發達國家相比，安全距離相對較低。近年來，化工園區安全規劃的研究引起了廣泛關注。根據國外科學家的研究成果，國內科學家認為我國消防安全規劃存在的突出問題主要有[5]：

(1)相當數量的石化園區的消防規劃科學性和持久性缺失，消防安全設施布局存在安全隱患；(2)部分石化園區的消防設計與規劃，對消防安全規劃的系統理解比較缺失，沒有很充分的去顧及到化工火災風險和化學事故的特點，針對性較差；(3)部分石化園區尚未建成應急響應中心，已建成的應急響應中心的功能也存在一定的短板，導致應急響應和系統決策水準不足；(4)對于石化園區多數存在著對園區周邊的隔離與防護措施做的還不到位，規劃和布局不夠合理，表現在重大安全隱患往往呈集中分布之態勢，這更容易引發連鎖事故隱患，甚至會引發災難性的后果。

2 石油化工園區火災危險性與危害性分析

根據相關的火災安全試驗研究發現，石油化工園區火災無論是發生的概率風險還是發生之后的危害后果都遠不是城市居民區火災可以相提并論的。首先，石油化工園區生產石油的無論是原料，還是成品、半成品，抑或是中間產物，副產物等等，絕大部分都是具有較高火災安全風險性的易燃易爆物質，而且石油化工園區生產采用的很多工藝流程在高溫或高壓下進行，容易發生泄漏事故而引發燃燒爆炸的危險，因此，石化工業區的火災風險遠高于城市居民區。其次，在火災發生后，其燃燒速度也遠遠快于居民區火災，還會導致相鄰設備和易燃物發生爆炸和著火，引發“連鎖反應”，造成災難性的后果。另外，石化園區發生的火災與普通建筑火災在撲救難度上也要困難很多，普通的泡沫滅火劑對于很多石油化工原料火災往往顯得束手無策，一些有機物質甚至可以在二氧化碳滅火劑的作用下繼續燃燒，明火撲滅后還往往較容易復燃[6]。上述幾點導致了石油化工園區的火災危險性和危害性要遠遠的高于城市居民區火災。

3 化工園區消防安全規劃內容與方法

石化園區消防規劃包括消防加固、消防設置、消防器材、消防器材、供水、消防通信消防、預警監測、廢水處理等公共資源。安全計劃應主要基于對車隊的危害和風險因素的分析。通過對園區地方性和流動性災害的研究和分析，確定化學災害類型和發生災害的可能性。在對化工園區進行個體和社會風險評估的基礎上，采用風險分析的定量方法，對化工園區的功能進行規劃。石化園區火災爆炸的發展態勢不僅與事故原因、設備類型、規模、可燃性、易爆化學品儲存、區域安全計劃有關，還與消防技術和設備等技術突發事件有關。因素。因此，對于火災風險的定量和動態分析，采用危害識別、火災/爆炸情景分析和ETA方法求解事故過程和設備，使用FTA方法求解危險因素和事故情景，分析原因。經過各種事故模式、火災爆炸事故的趨勢和結果、火災爆炸發展動力學理論、事故現場模型、風險和過程模擬與預測分析、相關應急設備和火災效率的組合可以預測不同的技術分析。通過對不同場景的火災事故統計數據進行分析，對石油化工火災的風險因素和發生可能性進行了調查。結合石化、固定式滅火和石化裝置的效率分析，可以根據發生的可能性來分析火災現場的災害過程[7]。石化園區消防規劃通過定量和定性的方法，具體的實施重大危險監督和監測、消防設施的有效管理以及化工園區的監督和管理。救援和安全消防備份和緊急疏散計劃以及公園消防疏散程序、指南、應用和響應設備、典型處理設備和公園中典型危險場所的救援和災害演變。派駐一名保安，并制定一個演習計劃。應急救援、消防器材和化學消防隊包括公共消防隊設施，如公園內消防隊的建立和分配、滅火供水、通信和消防站以及緊急出口。以及消防設備。優化消防資源和有效地制定防火計劃對整個石化園區的安全至關重要。

4 消防安全規劃評價體系

化工園區消防安全規劃是否科學合理，需要通過適當的方法進行科學的評價和分析，分析安全規劃的內容、要求和指標，劃分不同的安全等級，而消防技術和措施則作為風險控制因素。一些常用的化學火災危險性評估方法主要包括經驗系統分析、邏輯演繹分析、失效分析和其他類型的方法，如假設/檢查表分析法、失效模式影響分析(FMEA)、事件樹分析(ETA)、故障樹分析(FTA)等。這些方法可以通過專家對化工廠過程和事故演變的定性或定量結果，或利用累積的故障數據計算事故概率，并計算風險。根據評估結果的形式，化學火災風險評估方法可分為定性、半定量、定量等多種評估方法，如基于指數的評估方法、陶氏化學法(Dow)、ICI Mond火災、爆炸、毒性指數評估方法(Mond)，日本勞動省六階段法，單位風險快速分類法。陶氏化學公司火災和爆炸危險指數法(第7版)和ICI-Mond法均基于先前的事故統計數據、物質勢能和現有安全措施。這些評價方法側重于化工過程、裝置及其風險分析。作為整個園區不可分割的一部分，園區消防安全規劃應建立在整體和局部風險防控的基礎上。結合全園意見，園區消防安全布局、總體安全規劃遠景和消防設備設置設計應重點關注防火、火災預警、火災及應急響應和消防，包括應急救援處置方法。園區消防安全規劃分為設計和建設兩個階段，相應的園區消防安全規劃評價也分為設計規劃評價和建設規劃評價。園區消防安全規劃評價方法包括：方案規范化評價、風險分層分析、專家評分風險分析評價，消防安全規劃完成后，通過與園區允許風險標準的對比分析，對石化園區火災爆炸風險評估，以評價消防安全規劃設置的有效性和科學性[8]。

5 結語

通過對我國石化園區火災事故模式和消防安全規劃現狀的分析，基于石化園區火災風險評估方法，提出了火災現場分析的消防安全規劃和規劃有效性評估程序和方法。通過對化工園區規劃體系和評價方法的研究，可以為石化園區安全規劃和消防設施設置提供理論和技術支持。