大型石油儲(chǔ)罐主動(dòng)安全防護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用

唐宜勇

摘要 大型石油儲(chǔ)罐主動(dòng)安全防護(hù)系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于石油儲(chǔ)備、石油煉化生產(chǎn)企業(yè)及其它危化品儲(chǔ)運(yùn)安全領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。對(duì)于保障能源安全、生態(tài)環(huán)境安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

關(guān)鍵詞 大型石油儲(chǔ)罐主動(dòng)安全防護(hù)系統(tǒng)；石油儲(chǔ)備；石油煉化；?；穬?chǔ)運(yùn)；安全；環(huán)境；經(jīng)濟(jì)

中圖分類號(hào) TE8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào)2095-6363（2015）10-0082-02

據(jù)統(tǒng)計(jì)，1950年到2003年全球共發(fā)生480余起石油儲(chǔ)罐火災(zāi)事故，其中，1990年到1999年共發(fā)生161起，2000年到2003年共發(fā)生62起。近年國(guó)內(nèi)油庫(kù)火災(zāi)事故也出現(xiàn)高發(fā)趨勢(shì)，不僅造成了重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，而且造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前，大型石油儲(chǔ)罐的消防手段主要采用泡沫、水進(jìn)行火災(zāi)事故搶險(xiǎn)，少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家在大型油罐上安裝了氣體滅火系統(tǒng)，但這些手段都局限于事后的應(yīng)急處理，實(shí)際效果很難評(píng)估。

1 大型石油儲(chǔ)罐主動(dòng)安全防護(hù)系統(tǒng)

國(guó)家石油儲(chǔ)備中心于2010年9月委托威特龍消防安全集團(tuán)股份公司完成針對(duì)儲(chǔ)罐安全防護(hù)的專項(xiàng)研究項(xiàng)目“大型石油儲(chǔ)罐主動(dòng)安全防護(hù)系統(tǒng)”（以下簡(jiǎn)稱“主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)”），2013年7月30日該項(xiàng)目通過(guò)了國(guó)家能源局組織的國(guó)家級(jí)能源科技成果鑒定。主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)加強(qiáng)了罐壁與浮頂?shù)牡入娢贿B接，改善了雷電導(dǎo)出通道，從而提高了儲(chǔ)罐抗雷擊的能力；其應(yīng)用符合國(guó)家安監(jiān)總局發(fā)布并實(shí)施的《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源安全監(jiān)控通用技術(shù)規(guī)范》（AQ3035-2010）及《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)控裝備設(shè)置規(guī)范》（AQ3036-2010）中對(duì)罐區(qū)監(jiān)控的要求。經(jīng)四川省科學(xué)技術(shù)信息研究所進(jìn)行查新（查新編號(hào)：201351009014304）所知：國(guó)內(nèi)外未見(jiàn)研制一種大型石油儲(chǔ)罐主動(dòng)安全防護(hù)系統(tǒng)。

主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)遵循預(yù)防為主、防消結(jié)合的消防工作方針，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與主動(dòng)保護(hù)相結(jié)合，遠(yuǎn)程可視化控制與現(xiàn)場(chǎng)控制相結(jié)合，智能控制與人工輔助相結(jié)合，新增消防系統(tǒng)與原有消防系統(tǒng)共存互補(bǔ)，全面提升大型浮頂石油儲(chǔ)罐防護(hù)能力。

主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)對(duì)外浮頂儲(chǔ)罐一、二次密封圈環(huán)形區(qū)域內(nèi)可燃混合氣體進(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)，隨時(shí)掌握可燃混合氣體濃度，及時(shí)進(jìn)行火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性識(shí)別。采用智能管理系統(tǒng)，借助上位軟件、以太網(wǎng)通訊、終端電控裝置、分區(qū)控制閥和傳感器的協(xié)同工作，對(duì)每個(gè)保護(hù)區(qū)域的安全狀態(tài)、每臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及流量、壓力等方面進(jìn)行控制、計(jì)量、統(tǒng)計(jì)、查詢和分析。根據(jù)混合氣體濃度分析數(shù)據(jù)，進(jìn)行安全、預(yù)警、危險(xiǎn)判定，當(dāng)保護(hù)區(qū)域內(nèi)可燃混合氣體濃度達(dá)到危險(xiǎn)判定臨界點(diǎn)時(shí)，自動(dòng)向環(huán)形區(qū)域內(nèi)注入惰性介質(zhì)或抽走可燃混合氣體，使可燃混合氣體濃度達(dá)到安全判定臨界點(diǎn)以下，防止儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中可能發(fā)生的因雷擊、靜電、著火引起爆炸事故。

主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)將傳統(tǒng)的事后滅火搶險(xiǎn)轉(zhuǎn)換為事前主動(dòng)預(yù)防，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)油罐密封圈內(nèi)的油氣濃度和氧濃度，當(dāng)油氣濃度超標(biāo)或遇高溫雷電等極端天氣時(shí)，系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行惰化保護(hù)，也可在收發(fā)油和浮盤落地時(shí)進(jìn)行主動(dòng)防護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)了大型石油儲(chǔ)罐的本質(zhì)安全。

1.1 系統(tǒng)新開(kāi)發(fā)及優(yōu)化的技術(shù)

1）氣體濃度分析自動(dòng)巡檢技術(shù)。傳統(tǒng)的氣體濃度分析采用一對(duì)一連續(xù)取樣法方式進(jìn)行，考慮到目標(biāo)空間較大，氣體濃度分布差異較大，主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)采用了一臺(tái)氣體濃度分析儀器對(duì)多個(gè)分區(qū)進(jìn)行自動(dòng)巡回檢測(cè)技術(shù)，提高了檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和時(shí)效性。

2）兩相微霧惰化技術(shù)。單純采用氮?dú)庾鳛槎杌橘|(zhì)只有稀釋氧氣作用，為彌補(bǔ)其滅火控火能力的不足采用了氮?dú)獍樗统?xì)水霧作為惰化介質(zhì)，具有降低環(huán)境溫度、減緩油料蒸發(fā)速度、抑制和撲滅儲(chǔ)罐密封區(qū)初期火災(zāi)的作用。

3）多元混合可燃?xì)怏w快速檢測(cè)技術(shù)?，F(xiàn)有的紅外可燃?xì)怏w探測(cè)器或分析儀只能檢測(cè)單一可燃性氣體的爆炸下限或體積濃度，無(wú)法適用于檢測(cè)原油油氣。主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)根據(jù)原油揮發(fā)的油氣組分特性研制了一種能動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)多元可燃?xì)怏w爆炸下限的紅外氣體在線分析儀，巧妙地利用多組分氣室參比方法與理查德定律相結(jié)合，可連續(xù)分析混多元混合氣體的爆炸下限濃度。

1.2 系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)

1）首次提出了大型石油儲(chǔ)罐密封圈主動(dòng)防護(hù)火災(zāi)爆炸理念，創(chuàng)建了油氣爆炸臨界數(shù)學(xué)模型，確定了防火防爆臨界參數(shù)，為保障儲(chǔ)罐本質(zhì)安全運(yùn)行奠定了理論基礎(chǔ)。

2）實(shí)現(xiàn)了大型石油儲(chǔ)罐密封圈油氣濃度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，研發(fā)了多元混合可燃?xì)怏w快速檢測(cè)技術(shù)，能及時(shí)預(yù)知潛在危險(xiǎn)源，實(shí)現(xiàn)了從人防到技防的轉(zhuǎn)變。

3）研發(fā)了注氮抽氣惰化、兩相微霧惰化等防護(hù)技術(shù)，研制了相應(yīng)的設(shè)備及裝置，制訂了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

4）率先提出了大型石油儲(chǔ)罐密封圈主動(dòng)安全防護(hù)的新方法，可在油氣濃度超標(biāo)或高溫、雷電等極端環(huán)境條件下提供主動(dòng)安全防護(hù)，也可在收發(fā)油和浮盤落地等作業(yè)時(shí)提供主動(dòng)安全防護(hù)，還可提供突發(fā)狀況下的應(yīng)急安全防護(hù)。

5）首次實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的帶油安裝，并對(duì)帶油安裝作業(yè)工藝技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。

1.3 系統(tǒng)的組成

主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)由中心監(jiān)控主機(jī)、油氣安全主動(dòng)防護(hù)裝置、注氮/取樣管網(wǎng)、注氮/取樣接頭以及配套的注氮裝置組成。

1）主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)采用總線控制技術(shù)，中心監(jiān)控主機(jī)是各子系統(tǒng)信息交匯的平臺(tái)。通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸和控制技術(shù)，監(jiān)控人員能夠統(tǒng)籌監(jiān)控轄區(qū)內(nèi)各子系統(tǒng)的運(yùn)行狀況、儲(chǔ)罐防護(hù)情況，能對(duì)轄區(qū)內(nèi)裝置信息進(jìn)行統(tǒng)一分析、處理，并指揮各節(jié)點(diǎn)協(xié)同工作。中心監(jiān)控主機(jī)的一般采用琴臺(tái)式設(shè)計(jì)，便于工作人員對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)對(duì)話管理，了解系統(tǒng)的工作狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)、手動(dòng)控制。包括：工控計(jì)算機(jī)、自動(dòng)集成控制器、手動(dòng)集成控制器、區(qū)域控制器、聯(lián)動(dòng)控制器、琴臺(tái)柜、UPS等設(shè)備。

2）現(xiàn)場(chǎng)裝置是安放于儲(chǔ)罐現(xiàn)場(chǎng)的露天設(shè)備，可以同時(shí)保護(hù)4座儲(chǔ)罐。現(xiàn)場(chǎng)裝置采用箱形房屋構(gòu)造，房屋壁板和頂板的內(nèi)外表面均采用不銹鋼板制作，具有整體美觀、防護(hù)能力強(qiáng)、運(yùn)輸方便、安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。房?jī)?nèi)安裝有主動(dòng)防護(hù)所需的1-4個(gè)分區(qū)控制模塊，分區(qū)控制模塊與儲(chǔ)罐一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)分區(qū)控制模塊上設(shè)置有氣體分析儀、取樣泵、可調(diào)流量計(jì)、精過(guò)濾器、粗過(guò)濾器、氣水分離器、電磁閥、惰氣減壓閥、連接管路及管接頭等。集裝房?jī)?nèi)還設(shè)置有氮?dú)饪偣堋⑴艢饪偣?、排液總管、真空系統(tǒng)、可燃?xì)怏w探測(cè)器、氧氣濃度報(bào)警器、控制設(shè)備和通訊設(shè)備，并配備有供電、接線、通風(fēng)、空調(diào)、加熱器和照明電路。

3）注氮、取樣管網(wǎng)，管網(wǎng)主要包括：連接一級(jí)站和現(xiàn)場(chǎng)裝置的氮?dú)庋a(bǔ)給管路、現(xiàn)場(chǎng)裝置到注氮接頭的注氮管路、現(xiàn)場(chǎng)裝置到取樣接頭的樣氣采集管路及安裝在管路上的過(guò)濾器、閥門、壓力計(jì)、管路附件等組成。管網(wǎng)布置方式、閥門的設(shè)置、數(shù)量等根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。

4）注氮、取樣接頭分別與保護(hù)空間接通，接頭數(shù)量、結(jié)構(gòu)和安裝方式均需根據(jù)儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。

2 大型石油儲(chǔ)罐主動(dòng)安全防護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用

大連港“11.22”雷擊火災(zāi)事故后，大連港股份有限公司根據(jù)《大連港股份有限公司油品碼頭公司“11.22”油罐雷擊火災(zāi)事故調(diào)查報(bào)告》，積極的探索和使用降低儲(chǔ)罐遭受雷擊后起火概率的新技術(shù)。

大連市港口與口岸局通過(guò)召開(kāi)專家論證會(huì)，取得“大型石油儲(chǔ)罐主動(dòng)安全防護(hù)系統(tǒng)可有效防止儲(chǔ)罐雷擊火災(zāi)事故”的意見(jiàn)；原大連市大孤山化工園區(qū)管理局通過(guò)組織“11.22”事故調(diào)查組技術(shù)組的全體專家召開(kāi)專家論證會(huì)，取得“大型石油儲(chǔ)罐主動(dòng)安全防護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用可有效防止儲(chǔ)罐雷擊火災(zāi)事故”的意見(jiàn)。

據(jù)此，大連港股份有限公司引進(jìn)了大型石油儲(chǔ)罐主動(dòng)安全防護(hù)系統(tǒng)，并在新港7#-8#罐組、桃園罐區(qū)、沙坨子罐區(qū)、海濱、海濱北罐區(qū)以及南海一、二罐組等8個(gè)罐（組）區(qū)共計(jì)39座10×l04m3原油儲(chǔ)罐、4座15×l04m3原油儲(chǔ)罐上進(jìn)行增設(shè)，總投資3850萬(wàn)元，大大提升了新港區(qū)域應(yīng)急處置能力，將儲(chǔ)罐雷擊火災(zāi)事故的概率降到最低。

3 結(jié)論

石油是保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)、政治安全的重要戰(zhàn)略物資。安全、可靠的國(guó)家戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展堅(jiān)實(shí)的能源保障，對(duì)維護(hù)社會(huì)的穩(wěn)定和長(zhǎng)治久安，構(gòu)建和諧社會(huì)有著很大的作用。

大型石油儲(chǔ)罐主動(dòng)安全防護(hù)系統(tǒng)率先提出了石油儲(chǔ)罐密封圈火災(zāi)爆炸安全主動(dòng)防護(hù)新理念，保護(hù)石油儲(chǔ)備區(qū)的安全。從戰(zhàn)略角度而言，對(duì)石油儲(chǔ)油戰(zhàn)略防護(hù)有著十分重要的意義。從國(guó)防戰(zhàn)略角度而言，對(duì)國(guó)家的國(guó)防建設(shè)起到保護(hù)作用。從國(guó)民經(jīng)濟(jì)方面講，是保障國(guó)家能源安全的核心措施，是保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定健康發(fā)展和國(guó)防安全的重要支撐。從環(huán)境方面講，主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)能夠有效的提高預(yù)防火災(zāi)事故發(fā)生的消防能力，從而避免了油料燃燒及次生泄漏所帶來(lái)的污染，對(duì)環(huán)境保護(hù)有著重大的意義。