摘要:分析石化储罐区可燃气体及易燃液体泄漏的火灾危险性、消防安全监控要求和消防应急处置方法,探讨罐区可燃气体及易燃液体泄漏监测和消防监控系统设计原则与构成方法,通过实例说明石化轻质油储罐区泄漏监测、安全监控和消防联动三级处置措施。
1可燃气体及易燃液体泄漏的火灾危险性
石化储罐区的储存物质主要是油品及液化气等可燃、易燃液体。可燃液体常温下遇点火源易起火燃烧,且具有流淌性,装盛可燃、易燃液体的容器、管道一旦发生泄漏,会产生可燃气体及易燃液体蒸气,尤其是蒸气压较高的可燃液体,在流淌过程中液体蒸发速度加快,不断地从液面散发可燃蒸气,一旦接触火源,即使是极其微小的火花,都有引起燃烧爆炸的危险。石油产品的火灾危险性主要有下列几个方面:
(1)易燃。石油产品的易燃特性主要以其闪点、燃点、自燃点来衡量。石油产品按其闪点分为易燃液体和可燃液体,闪点小于45℃的属于易燃液体,闪点大于或等于45℃的属于可燃液体。从消防角度分析,闪燃是着火的前兆,因而闪点越低的石油产品,火灾危险性越大。闪点高于45℃的石油产品,虽然在常温下发生失火的危险性较小,自身亦达不到自燃点,但如果油品被加热,或存储容器附近有火源时,油温增高后,着火的危险性仍然存在。
(2)易爆。石油产品的蒸气和空气的混合比达到一定浓度范围时,遇火即能爆炸。爆炸极限范围越大、下限越低的油品,发生爆炸的危险性越大。爆炸极限除用油品气体浓度来表示外,也可用油品温度来表示,液体的爆炸浓度极限体现着一定的温度极限。
(3)易蒸发。石油产品尤其是轻质油品具有易蒸发特性,密度越轻的油品其蒸发越快,闪点亦越低,火灾危险性越大。石油产品的蒸发有两种状态:静止蒸发是指在比较严密的容器内的油在空气不太流通情况下,液面发生的蒸发现象;流动蒸发是指油品在进行泵送或灌装时,油品或周围的空气处于流动情况下,或二者都处在流动情况下所发生的蒸发现象。石油产品的蒸发速度与温度、蒸发面积、液体表面空气流动速度、液面承受的压力、密度等因素有关;蒸发速度较快的油品,其蒸发油气在空气中的浓度易超过爆炸下限而形成爆炸性混合物,且其相对密度一般在1.59～4之间,往往在作业区空间、地面弥漫飘荡,在低洼处聚积不散,大大增加了火灾危险性。
(4)易产生静电。石油产品的电阻率一般在1012"cm左右,当沿管道流动与管壁摩擦和在运输过程中因震荡与车、船管壁冲击,以及在装卸、灌装、泵送等作业过程中,都会产生静电且电位高达2万伏～3万伏。静电的主要危害是静电放电;当静电放电产生的火花能量达到或大于油品蒸气的最小点火能量时,会立刻引起燃烧或爆炸。
(5)易受热膨胀。石油产品受热后体积膨胀,同时蒸气压增高,若储存于密闭容器中,会造成容器膨胀,甚至爆裂。另一方面,当容器内灌入热油冷却时,又会造成油品体积收缩而形成负压,损坏储油容器,增加火灾危险性。
(6)易沸腾突溢。储存重质油品的油罐着火后,由于辐射热作用、热波作用和水蒸气作用,有时会引起油品沸腾突溢,使燃烧的油品大量外溢,甚至从罐内猛烈喷出,扩大灾情。
2石化储罐区泄漏监测及消防监控需解决的问题
石化消防安全的核心问题是通过监控手段保障生产过程安全。在石化生产过程体系中某一环节的消防安全问题,应与石化生产体系及生产工艺紧密结合、与企业发展决策紧密结合。因此,石化储罐区可燃气体及易燃液体泄漏监测与消防监控系统在设计中需解决下列问题:
(1)充分考虑生产过程复杂的工艺安全因素、被保护对象火灾特殊性、火灾蔓延和连锁反应问题,实现消防安全与生产工艺相结合。
(2)通过计算机通信、控制与信息的有机结合,实现不同消防安全单元或区域、不同消防安全监控设备的信息交互。
(3)进行消防安全信息化管理,实现数据库的图形化及可透视性、消防安全信息共享和消防安全事故分析诊断。
显然,实现石化储罐区消防安全具有强烈的针对性,应综合考虑石化生产体系安全要求和实际生产工艺状况,形成相关设计、施工指导原则和方法。
3石化储罐区泄漏监测与消防设备联动要求
3.1泄漏监测要求
根据石化储罐区特殊的火灾危险性和可燃气体及易燃液体泄漏监测实际需要,其消防安全监测参数主要是可燃气体浓度、成分、温度、液位或压力等工艺参数。此外,石化储罐区的火灾监测参数应充分考虑罐区特点来确定,当储存油品为原油等重质油品时,因其含碳量较多,燃烧将产生大量的烟气,火灾探测的重点是对烟气浓度探测,同时对火灾温度进行监测;对于轻质油品及一些成品油,由于其含碳量较少,燃烧较充分,在火灾燃烧初期不会产生或少量产生烟气,应着重考虑火焰探测和图像监测问题。
3.2消防设备联动控制要求
石化储罐区的消防设备主要包括火灾警报装置、灭火设备及安全操作设备。火灾警报装置是为了在安全参数出现异常或火灾发生时产生及时报警,主要设备有警铃、水力警铃、事故广播等。灭火设备是为了在火灾初期有效的控制火势,及时扑灭初起火灾,主要设备有消防炮、泡沫泵、自动喷淋泵等。安全操作设备是为了在安全参数出现异常时对物料管线及各种控制阀门进行控制和操作,如压力阀等。
石化储罐区中各种消防设备对联动控制的要求不同,有些设备要求在出现异常时直接启动,如警铃;有些设备在出现异常后需要延时启动,如消防水泵需在火灾确认后启动;有些设备则需要在启动后,对系统返回状态信号,如泡沫泵等。石化储罐区具有联动要求的主要设备有消防水泵、泡沫泵、安全阀、声光报警器、讯响器、消防电话及消防广播等。考虑到石化储罐区消防水泵、泡沫泵等设备数量少、重要性强且分散布置,多采用专线方式直接控制或专线与总线复合控制方式,使用DC24V标准驱动信号直接送入消防设备配电箱驱动,以确保这些设备动作的高度可靠性。