原油處理站場火災報警及消防聯動設計探討

程啟文

(中石化石油工程設計有限公司，山東 東營 257026)

近年來，石化企業火災事故多發，嚴重沖擊人民群眾安全感，造成不良影響，引發社會關注。在全國安全風險集中治理的大環境下，原油處理站場作為典型的石化工藝站場，其火災報警及消防功能也備受關注。針對消防檢查過程中，消防部門提出的整改意見，部分生產及設計單位對依據什么設置、如何設置以及在哪設置消防設施的問題仍存在較大困擾。本文以中國某油田聯合站為例，依據國家及行業設計規范，按照“預防為主，防消結合”的原則，探討該聯合站的火災報警及消防聯動設計，為確保火災自動報警及時、準確，提高應急處置效率，減少應急處置人員，縮短應急響應時間，預防火災事故的發生和擴大提供有力的保障。

1 消防系統現狀

該油田聯合站目前有4座5×103m3拱頂儲油罐，主要功能區包括： 分離器區、油罐區、外輸泵區，其工藝生產流程如圖1所示。依據原GB 50183—2004《石油天然氣工程設計防火規范》[1]第3.2.2條，該站屬于三級站場。但由于投產運行時間久遠，現場火災自動報警系統功能尚不完善： 已建可燃氣體和有毒氣體檢測報警系統，未設置火災報警系統；站內消防泵、閥門均為手動或就地控制，無遠程控制功能。因此，為提升該站的火災報警及消防聯動的響應速度和處置效率，本文結合現有問題，新建火災報警聯動控制系統，火災儀表、消防設備設施均接入火災報警聯動控制柜，最終實現消防聯動控制，切實提高該站的火災消防功能。

圖1 工藝生產流程示意

2 火災報警及消防聯動系統

火災報警及消防聯動系統的建立能夠實現消防泵的遠程啟停及消防閥的遠程開關功能，最終實現消防聯動控制。火災報警及消防聯動系統主要由火災報警主機、IO模塊、多線手動控制盤、總線聯動控制盤構成。其中，火災報警主機用于接收火災信號并啟動火災報警裝置；IO模塊用于控制現場設備，同時接收其反饋信號，是系統中重要的組成部分；多線手動控制盤屬于專線聯動控制設備，主要用于對消防泵的啟、停控制；總線聯動控制盤主要用于直接控制總線聯動設備[2-3]。火災報警及消防聯動系統結構如圖2所示(不包括已建氣體泄漏檢測部分)。

圖2 火災報警及消防聯動系統結構示意

3 火災報警及消防聯動系統設計

3.1 火災報警系統設計

該聯合站始建于20世紀90年代。由于早期的GB 50183—2004對聯合站火災報警系統的設置無明確規定，現場未設置火災儀表及報警系統，消防設備無遠程控制功能，消防聯動也無從談起[4]。對此，火災儀表采用如下設計：

1)現場火災儀表布置要求如下。

a)GB 50116—2013《火災自動報警系統設計規范》[5]規定： 除浮頂和臥式油罐外的其他油罐宜采用火焰探測器；油罐區可在高架桿等高位處設置點型紅外火焰探測器或圖像型火災探測器做輔助探測。GB 50253—2014《輸油管道工程設計規范》[6]規定： 泵區和儲油罐區宜設置火焰檢測儀表。因此，本次設計在油罐區和外輸泵區設置火焰探測器。其中，油罐區的火焰探測器在罐頂高處以及進出罐可能發生火災的位置設置。

b)參考GB 50183—2004第8.6.8條規定： 天然氣、液化石油氣和天然氣凝液生產裝置區及廠房內宜設置火災自動報警設施，并宜在裝置區和巡檢通道及廠房出入口設置手動報警按鈕。在分離器區、油罐區以及外輸泵區疏散通道分別設置手動火災報警按鈕，從一個防火分區內的任何位置到最鄰近的手動火災報警按鈕的步行距離不超過30 m，并在廠區、巡檢及檢修人員能看見或聽到的地方布置聲光報警器。

2)室內火災儀表布置。根據GB 50183—2004第8.6.7條規定： 石油天然氣生產裝置采用計算機控制的集中控制室和儀表控制間，應設置火災報警系統。據此，在控制室設置火災報警系統，用以接收來自現場或者室內的火災信號。室內火災儀表主要包括感煙火災探測器、手動火災報警按鈕、火災報警系統等。

a)感煙火災探測器、手動火災報警按鈕布置。在控制室、機柜間設置感煙火災探測器，在疏散通道或出入口處設置手動火災報警按鈕，其余房間根據實際情況進行綜合考慮。

b)火災報警系統布置。火災儀表接線采用總線式結構，控制邏輯由火災自動報警系統實現，該系統設置在控制室。現場火災儀表或安裝在室內的火災儀表探測到火災時，向火災報警主機發出信號，以聲光形式報警，提示操作人員確認火情，啟動全廠報警和消防系統，并根據控制邏輯在系統內完成相關的聯鎖控制。

3.2 消防系統設計

該聯合站現有消防系統沿用傳統的手動控制方式，給巡檢記錄人員帶來巨大的工作量，一旦發生火災，消防設施都需要人工開啟，在響應時間和人員安全等問題上也會存在隱患[7]。消防泵啟動主要包括： 消防泵出口壓力聯鎖啟動；控制室火災報警聯動控制柜遠程手動啟停；控制室火災報警聯動控制柜聯動啟動；控制室硬手操盤遠程手動啟動；消防泵就地啟動。

結合以上消防泵啟動方式，對現場消防設施采取以下改進措施：

1)針對現場消防泵只有就地啟停功能的問題。

a)GB 50116—2013規定： 聯動控制方式，應由濕式報警閥壓力開關的動作信號作為觸發信號，直接控制啟動噴淋消防泵，聯動控制不應受消防聯動控制器處于自動或手動狀態影響。據此，當消防泵出口壓力和消防穩壓裝置出口壓力任意一個壓力低于設定值時，啟動消防泵，從而實現消防泵的聯動控制。

b)GB 50116—2013規定： 手動控制方式，應將噴淋消防泵控制箱(柜)的啟動、停止按鈕用專用線路直接連接至設置在消防控制室內的消防聯動控制器的手動控制盤，直接手動控制噴淋消防泵的啟動、停止。因此，將消防泵的控制信號線接入控制室多線手動控制盤，實現遠程手動啟停消防泵。

2)針對站場泡沫管線閥門、噴淋管線閥門只能手動控制的問題。根據本節第1)條所提規范內容，將泡沫管線閥門、噴淋管線閥門更換為電動蝶閥，并將控制信號線接入消防泵房的火災IO柜，火災IO柜通過總線形式接入火災報警主機，從而實現消防閥的聯動控制。消防閥控制邏輯分為油罐區消防冷卻水噴淋設施控制、油罐區泡沫混合液噴放設施控制。

a)油罐區消防冷卻水噴淋設施控制。儲油罐區消防冷卻水噴淋設施： 5×103m3儲油罐發生火災，著火儲油罐消防冷卻水噴淋設施需全部打開，相鄰2座未發生火災儲油罐且靠近著火儲油罐的各自2路冷卻水噴淋設施也需要開啟。某油罐區平面布置如圖3所示，其中1～4號都為5×103m3儲油罐，若1號儲油罐發生火災，則打開1號全部消防冷卻水噴淋設施，開啟2號和3號儲油罐靠近1號儲油罐的2路冷卻水噴淋設施，即圖3中陰影部分區域消防冷卻水噴淋設施開啟，對應關系見表1所列。

圖3 某油罐區平面布置示意

表1 某油罐區消防冷卻水噴淋設施開啟對應關系

b)油罐區泡沫混合液噴放設施控制。任意1座儲油罐發生火災，開啟任意1座儲油罐壓力式泡沫比例混合裝置出水管的電動蝶閥，并開啟著火儲油罐上的3個電動蝶閥。環狀管網上不對應的電動蝶閥處于關閉狀態。仍以圖3為例，當1號儲油罐發生火災，開啟任意1座儲油罐壓力式泡沫比例混合裝置出水管的電動蝶閥，并開啟1號儲油罐上的3個電動蝶閥。環狀管網上不對應的電動蝶閥處于關閉狀態。對應關系見表2所列。

表2 針對著火儲油罐泡沫混合液噴放設施開啟對應關系

3.3 一鍵消防功能

控制室設置硬手操盤，用以人工觸發消防設施。硬手操盤對需要保護的油罐分別設置一鍵消防按鈕，當火災自動報警系統接收到火災報警信號時，控制室工作人員確認火災信號真實性并確認位置，當該罐及周邊發生火災時，按下一鍵消防按鈕，對應區域的消防泵、消防冷卻水噴淋設施、泡沫混合液噴放設施開啟，執行滅火操作[8]。火災報警處理流程如圖4所示。

圖4 火災報警處理流程示意

3.4 火災報警及消防聯動

同一區域單臺火災探測儀表報警，為非確認報警，火災報警系統僅報警，提醒操作人員確認火災情況，如確認火災，則手動遠程啟動消防泵和消防閥等；同一個區域內2臺及以上火災探測器同時報警視為確認報警，開啟消防泵和相應區域消防閥等。

消防泵出口壓力和消防穩壓裝置出口壓力任意1個壓力低于設定值時，聯鎖啟動消防泵[9]。

4 結束語

本文主要介紹了原油處理站場火災報警及消防聯動設計內容，針對站場未設置火災報警系統及消防設施無法遠程控制的問題，依據相關規范，新設火災報警系統，重點分析了消防泵啟動方式、一鍵消防功能的設計及實現，提高站場火災應急處置能力。