陳宗宇 侯山 劉宇坤 梁坤 化藝穎

摘 要：蘇里格氣田已成功建成六座天然氣處理廠，處理廠的安全運(yùn)行是蘇里格氣田快速、有效開(kāi)發(fā)的保障。通過(guò)對(duì)處理廠爆炸危險(xiǎn)基礎(chǔ)知識(shí)和工業(yè)過(guò)程防護(hù)層的認(rèn)識(shí)，提出了安全防火防爆系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。深入分析了基礎(chǔ)防火防爆、員工操作、安全預(yù)警系統(tǒng)、防爆泄壓系統(tǒng)、消防滅火系統(tǒng)等五方面內(nèi)容。實(shí)踐證明，處理廠安全防火防爆系統(tǒng)滿(mǎn)足處理廠安全生產(chǎn)要求，在天然氣處理廠安全生產(chǎn)中提供了有力參考價(jià)值依據(jù)。

關(guān)鍵詞：天然氣處理廠；防火防爆；放空系統(tǒng)；報(bào)警系統(tǒng)；消防系統(tǒng)

蘇里格天然氣處理廠生產(chǎn)裝置的物料介質(zhì)都具有易燃易爆的危險(xiǎn)性，防火防爆是處理廠安全生產(chǎn)的重要研究對(duì)象。

天然氣處理廠建設(shè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)合理的防火防爆系統(tǒng)能有效保證處理廠設(shè)備、人員的安全。防護(hù)層分析LOPA（layers of protect ion analysis）是2000年以來(lái)國(guó)際上廣泛應(yīng)用且行之有效的一種安全設(shè)計(jì)技術(shù)。過(guò)程設(shè)計(jì)者采用多重防護(hù)層或安全措施，以便深度防止或減輕災(zāi)難性事故的影響。防止事故與災(zāi)難發(fā)生的措施可以是安全設(shè)備、系統(tǒng)或行動(dòng)，能夠防止危險(xiǎn)劇情向不利后果擴(kuò)展[1]。通過(guò)過(guò)程工業(yè)防護(hù)層的對(duì)比，處理廠安全防火防爆系統(tǒng)可以分為以下幾個(gè)方面：基礎(chǔ)防火防爆、員工操作防爆、安全報(bào)警系統(tǒng)、防爆泄壓系統(tǒng)、消防滅火系統(tǒng)等方面（如圖1）。

1 基礎(chǔ)防火防爆

1.1 工藝安全設(shè)計(jì)

合理的天然氣處理工藝，生產(chǎn)設(shè)備和容器的密閉性好，輸送可燃物質(zhì)采用無(wú)縫鋼管，閥門(mén)、連接法蘭、泵密閉防漏。電纜溝在不同區(qū)域間的密封與隔離問(wèn)題，要采取充砂、填阻火堵料或加設(shè)防火隔墻等措施。

1.2 防爆電器設(shè)備選型

處理廠防爆電氣設(shè)備使用多，應(yīng)注意根據(jù)電氣設(shè)備類(lèi)別及環(huán)境的區(qū)域等級(jí)，選用合適的防爆電氣設(shè)備，使防爆電氣設(shè)備的安全性能滿(mǎn)足爆炸危險(xiǎn)環(huán)境要求[2]。在處理廠使用防爆電器中，應(yīng)用最多的是隔爆型、增安型和本質(zhì)安全型，其它形式的防爆電器產(chǎn)品應(yīng)用的較少。防爆危險(xiǎn)區(qū)域劃分中應(yīng)該注意到：處理廠裝置區(qū)內(nèi)的變配電所位置設(shè)置在非爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)；加熱爐區(qū)的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，離爐子外壁1.5m內(nèi)應(yīng)視為非防爆區(qū)。爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)按照介質(zhì)危險(xiǎn)程度的級(jí)別（ⅡB級(jí)）和組別（T6組）選用防爆電氣設(shè)備，選用防爆標(biāo)識(shí)不得低于ⅡBT6的防爆電氣設(shè)備。處理廠現(xiàn)場(chǎng)防爆電器設(shè)備包括：防爆燈具，防爆變送器，防爆接線箱（接線箱、接線盒、穿線盒、配電盤(pán)），防爆電機(jī)等防爆電氣設(shè)備。

1.3 處理廠防雷、防靜電系統(tǒng)

雷電和靜電極易引起易燃易爆場(chǎng)所氣體的燃燒和爆炸。防雷防靜電設(shè)施是確保其安全的重要技術(shù)措施之一，必須高度重視，定期進(jìn)行安全技術(shù)檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，方可預(yù)防爆炸、火災(zāi)事故的發(fā)生[3]。

變電所、配電室、中控樓等主要建筑物均按二類(lèi)防雷建筑物設(shè)防，屋面上均設(shè)避雷帶。廠區(qū)內(nèi)設(shè)聯(lián)合接地網(wǎng)，接地網(wǎng)兼作防靜電接地。接地裝置總接地電阻≤1Ω。廠區(qū)內(nèi)的各種設(shè)備的金屬外殼、電纜橋架、金屬管道均需做等電位連接并與接地裝置可靠連接。放空火炬區(qū)設(shè)置單獨(dú)的接地網(wǎng)，接地電阻≤10Ω。為保護(hù)電力及電子設(shè)備免遭受雷擊及電涌過(guò)電壓損壞，在電源系統(tǒng)進(jìn)線端加裝電涌保護(hù)器（SPD）作為一級(jí)保護(hù)。在自控、通訊設(shè)備前端的配電箱、UPS等裝置加裝電涌保護(hù)器作為第二級(jí)保護(hù)，將電涌電壓限制在相應(yīng)設(shè)備的耐壓等級(jí)范圍內(nèi)。

處理廠進(jìn)一步加強(qiáng)防雷檢測(cè)工作的力度，規(guī)范防雷裝置安全檢測(cè)工作管理。處理廠接地系統(tǒng)采用TN-S系統(tǒng)，PE線和N線分為兩根線，PE不通過(guò)電流，也不帶電位，比較安全。圖2是TN-S系統(tǒng)接地原理圖。

圖2 TN-S系統(tǒng)接地原理圖

2 員工操作防爆層

員工操作防爆層是由于人的不安全因素引起的火災(zāi)爆炸等事故，因此員工操作應(yīng)該遵守相關(guān)規(guī)章制度，按照崗位標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程序進(jìn)行操作，確保安全。處理廠內(nèi)員工應(yīng)注意以下幾項(xiàng)確保安全：

（1）杜絕明火存在（嚴(yán)禁攜帶火種進(jìn)入廠區(qū)）；

（2）現(xiàn)場(chǎng)通訊不允許使用手機(jī)，處理廠配備相應(yīng)的防爆對(duì)講機(jī)、防爆電話站等通訊設(shè)施；

（3）制定相關(guān)的制度進(jìn)行防火防爆安全系統(tǒng)檢查，定期檢查安全檢查（安全閥、液位計(jì)、阻火器、水封井等）；

（4）現(xiàn)場(chǎng)檢修維護(hù)時(shí)使用防爆工具；

（5）動(dòng)火作業(yè)前，辦理動(dòng)火票，制定安全措施；

（6）加強(qiáng)防火防爆安全知識(shí)的學(xué)習(xí)；

（7）完善的安全應(yīng)急預(yù)案，定期開(kāi)展消防應(yīng)急演練。

3 安全系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)

3.1 FGS系統(tǒng)（火災(zāi)、可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)）的應(yīng)用

FGS系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)可燃?xì)怏w泄漏、火災(zāi)情況時(shí)，能夠及時(shí)報(bào)警。FGS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)用到的儀表有：可燃?xì)怏w變送器檢測(cè)、火焰探測(cè)器、聲光報(bào)警器和防爆操作接線柱?？扇?xì)怏w變送器可以及時(shí)檢測(cè)天然氣泄漏的情況，火焰探測(cè)器可以及時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)情況，防爆操作柱可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)緊急報(bào)警。FGS系統(tǒng)自動(dòng)采集各個(gè)區(qū)域的可燃?xì)怏w探測(cè)器、火焰探測(cè)器的輸出信號(hào)和手動(dòng)防爆火災(zāi)按鈕信號(hào)，完成可燃?xì)怏w泄露濃度監(jiān)測(cè)報(bào)警、火災(zāi)監(jiān)視報(bào)警、聲光報(bào)警等。當(dāng)有報(bào)警信號(hào)時(shí)，能準(zhǔn)確地切換到相應(yīng)畫(huà)面，顯示出報(bào)警部位，以便人員及時(shí)處理。

3.2 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用

自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)中控室內(nèi)的火災(zāi)情況，能夠及時(shí)報(bào)警。中控室安裝有溫感和煙感變送器，當(dāng)溫感或煙感檢測(cè)信號(hào)達(dá)到報(bào)警限時(shí)，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)聲光報(bào)警器報(bào)警。通過(guò)操作控制器操作面板上的手動(dòng)報(bào)警或者操作中心控制室樓道中的手動(dòng)報(bào)警按鈕均可以實(shí)現(xiàn)中控樓火災(zāi)報(bào)警，以便人員及時(shí)處理。

4 防爆泄壓系統(tǒng)的應(yīng)用

防爆泄壓系統(tǒng)即是火炬放空系統(tǒng)，天然氣處理廠放空系統(tǒng)由安全閥、放空管線、放空火炬等組成。當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)壓力超過(guò)安全閥設(shè)定壓力時(shí)，自動(dòng)開(kāi)啟泄壓，保證設(shè)備和管道內(nèi)介質(zhì)壓力在設(shè)定壓力之下，保護(hù)設(shè)備和管道正常工作，防止發(fā)生意外，減少損失。

火炬放空系統(tǒng)設(shè)置有高壓火炬系統(tǒng)和低壓火炬系統(tǒng)兩部分。火炬放空系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮火炬筒的最大放空量，確保放空泄壓安全，同時(shí)應(yīng)該設(shè)計(jì)緊急停車(chē)邏輯確保放空馬赫數(shù)達(dá)到要求，保證火炬安全。

5 消防滅火系統(tǒng)的應(yīng)用

（1）天然氣處理廠距離市區(qū)較遠(yuǎn)，以“自救為主，外援為輔”的原則進(jìn)行消防設(shè)計(jì)。區(qū)域功能分區(qū)明確，滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，工藝流程合理。注重風(fēng)向、朝向，符合安全、環(huán)保、衛(wèi)生要求。

（2）廠內(nèi)道路采用環(huán)形布置，路面采用城市型混凝土道路結(jié)構(gòu)，按照廠內(nèi)各功能區(qū)域的劃分，主要干道，支道相互銜接，形成有機(jī)整體，各生產(chǎn)裝置區(qū)域設(shè)有環(huán)形通道，滿(mǎn)足消防要求。廠區(qū)設(shè)置安全教育門(mén)崗室，安全應(yīng)急門(mén)。出入口設(shè)置應(yīng)保證人員安全疏散便捷?；鹁鎱^(qū)域及35KV變電所設(shè)置有獨(dú)立的出入口。廠區(qū)綠化采用含油量小，含水分較多的皮草種植。皮草生長(zhǎng)高度必須小于15cm，四季常青。

（3）各天然氣處理廠倒班點(diǎn)內(nèi)設(shè)置消防站（類(lèi)別三級(jí)），主要承擔(dān)天然氣處理廠、倒班點(diǎn)及氣田站、井的消防及戒備任務(wù)。為方便遇到火警時(shí)消防車(chē)出警，消防樓直接對(duì)外。

（4）天然氣處理廠的位置及消防現(xiàn)狀，設(shè)置獨(dú)立的消防給水系統(tǒng)，消防系統(tǒng)由水源井、消防水罐、消防泵、壓力式泡沫比例混合裝置、泡沫管網(wǎng)、消火栓、消防炮等組成。火災(zāi)時(shí)，由消防泵向消防管網(wǎng)提供足夠的消防水量，確保廠區(qū)設(shè)備及人員的安全。

（5）儲(chǔ)罐區(qū)的消防管網(wǎng)按照環(huán)狀設(shè)計(jì)，分別從廠區(qū)消防管網(wǎng)及泡沫混合液管線接入環(huán)狀管網(wǎng)。環(huán)狀管網(wǎng)上設(shè)有備用消火栓，在消火栓附件均放置消火栓水龍帶箱。環(huán)形消防管線與消防堤距離小，當(dāng)罐區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)閥門(mén)較為危險(xiǎn)，建議將閥門(mén)設(shè)置成遠(yuǎn)程控制/自動(dòng)，保證消防人員安全。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著蘇里格氣田的不斷開(kāi)發(fā)，在天然氣處理廠運(yùn)行過(guò)程中我們積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。安全防火防爆系統(tǒng)能有效保障處理廠安全生產(chǎn)運(yùn)行，進(jìn)一步體現(xiàn)了蘇里格天然氣處理廠建設(shè)的先進(jìn)性、數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化。

（1）處理廠生產(chǎn)區(qū)域選用電器設(shè)備應(yīng)達(dá)到危險(xiǎn)區(qū)域2區(qū)、防爆類(lèi)別Ⅱ類(lèi)要求；防爆類(lèi)型、組別溫度等根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求選用防爆電器設(shè)備。

（2）處理廠建筑物設(shè)置避雷帶，裝置區(qū)域接地電阻≤1Ω，接地系統(tǒng)采用TN-S接地。

（3）處理廠需設(shè)置可靠的火災(zāi)及可燃?xì)怏w檢測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)。

（4）放空系統(tǒng)應(yīng)該能夠達(dá)到最大的放空量要求，設(shè)置緊急停車(chē)系統(tǒng)，減少馬赫數(shù)，確?；鹁姘踩趴?。

（5）消防滅火增加遠(yuǎn)程控制閥門(mén)及設(shè)備，確?？刂萍皶r(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1]吳重光，張貝克，馬昕.過(guò)程工業(yè)安全設(shè)計(jì)的防護(hù)層分析（LOPA）[J].石油化工自動(dòng)化，2007.

[2]王紅艷.淺談石化企業(yè)中的電氣防爆問(wèn)題[J].石化電氣，2010.

[3]劉立新.防雷防靜電設(shè)施安全技術(shù)檢驗(yàn)[J].石油化工安全技術(shù)，2001.

作者簡(jiǎn)介：陳宗宇（1986，10-），男，福建省莆田市人，助理工程師，研究方向：天然氣生產(chǎn)管理。