孟 靜 張建賓

〔中石油華東設(shè)計院有限公司 山東青島 266071〕

1 油庫緊急關(guān)斷系統(tǒng)現(xiàn)狀及要求

緊急關(guān)斷系統(tǒng)即ESD系統(tǒng)(英文Emergency Shutdown Device緊急停車系統(tǒng)的縮寫)。ESD系統(tǒng)獨立于過程控制系統(tǒng)，其安全級別高于過程控制系統(tǒng)。在正常情況下，ESD系統(tǒng)是處于靜態(tài)的，不需要人為干預(yù)。作為安全保護系統(tǒng)，凌駕于生產(chǎn)過程控制之上，實時在線監(jiān)測裝置的安全性。一旦生產(chǎn)裝置或設(shè)施出現(xiàn)可能導(dǎo)致安全事故的情況時，能夠瞬間準確動作，使生產(chǎn)過程安全停止運行或自動導(dǎo)入預(yù)定的安全狀態(tài)。

成品油極具易燃、易爆等特點，一旦發(fā)生事故，不僅威脅到人的生命安全，同時對大氣和水土環(huán)境造成污染以及重大財產(chǎn)損失。近年來發(fā)生的重大危險化學(xué)品事故大都與安全儀表失效或設(shè)置不當有關(guān)[1]。但目前石油庫設(shè)計規(guī)范中，沒有油庫安全控制系統(tǒng)和儀表的設(shè)計要求，通常將安全控制與過程控制功能合并設(shè)置，安全功能在過程可編程邏輯控制器系統(tǒng)(PLC)中實施，不單獨設(shè)立ESD系統(tǒng)[2]。在油庫實際運行中，油庫無獨立的分級關(guān)斷控制，存在潛在安全漏洞，易造成事故的擴大和蔓延。大量統(tǒng)計資料表明, 在各類事故中由于人的行為失誤導(dǎo)致的事故占主導(dǎo)地位(94%), 而( 物的) 不安全條件卻占次要地位(6%)[3]。

成品油庫儲存介質(zhì)一般屬于重點監(jiān)管的危險化學(xué)品或重大危險源。隨著國家對危險化學(xué)品儲存設(shè)施安全性要求的提高，油庫設(shè)置獨立的ESD系統(tǒng)已成為一種必然要求。國家安監(jiān)總局安監(jiān)總管三〔2014〕116號要求，2018年起所有新建涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學(xué)品儲存設(shè)施要設(shè)計符合要求的安全儀表系統(tǒng)[1]。ESD系統(tǒng)作為安全儀表系統(tǒng)的一部分，應(yīng)獨立設(shè)置。

因此，油庫設(shè)計之初應(yīng)對油庫運行中可能出現(xiàn)的各種事故工況及應(yīng)對措施進行充分分析，以合理確定油庫ESD系統(tǒng)設(shè)置。

2 油庫分級關(guān)斷設(shè)置

目前成品油庫安全保護控制邏輯不夠完善，大部分油庫未設(shè)置分級安全關(guān)斷控制，使得火災(zāi)發(fā)生后不能及時關(guān)斷有關(guān)功能區(qū)域或設(shè)備閥門和動設(shè)備等，若事故處置措施不當，存在事故擴大化的風險。

以某油庫為例，對其可能出現(xiàn)的事故工況進行分析，緊急關(guān)斷系統(tǒng)采用分級關(guān)斷。根據(jù)油庫事故發(fā)生的位置、影響范圍和危害程度等，建議油庫緊急關(guān)斷系統(tǒng)分為三級關(guān)斷。一級關(guān)斷為全庫性關(guān)斷；二級關(guān)斷為區(qū)域關(guān)斷；三級關(guān)斷為設(shè)備關(guān)斷。

油庫的主要功能包括碼頭來油、碼頭發(fā)油、火車發(fā)油、汽車發(fā)油、倒罐、汽油調(diào)合、汽車裝車油氣回收、火車裝車油氣回收等。

(1)一級關(guān)斷：全庫區(qū)性關(guān)斷。

當發(fā)生儲罐火災(zāi)、爆炸，相鄰企業(yè)發(fā)生火災(zāi)或爆炸，經(jīng)確認存在影響庫區(qū)安全的情況下，應(yīng)按下ESD按鈕，觸發(fā)全庫性關(guān)斷，關(guān)閉所有界區(qū)緊急切斷閥，同時聯(lián)鎖關(guān)停所有輸油泵，停止一切收、發(fā)油作業(yè)。

(2)二級關(guān)斷：區(qū)域關(guān)斷。

儲罐區(qū)發(fā)生溢油、泄漏、可燃氣體濃度超限等工況時，或人工按下緊急停車按鈕，啟動聯(lián)鎖保護回路，關(guān)閉所在區(qū)域所有罐根閥及與該罐區(qū)相關(guān)的界區(qū)閥，減少事故影響范圍。

汽車裝車區(qū)發(fā)生溢油、泄漏、可燃氣體濃度超限、火災(zāi)、爆炸等工況時，或人工按下緊急停車按鈕，啟動聯(lián)鎖保護回路，關(guān)閉所有汽車裝車鶴管的電液閥，關(guān)停所有汽車裝車泵，并關(guān)斷汽車裝車區(qū)界區(qū)閥，停止汽車裝車作業(yè)。

火車裝車區(qū)發(fā)生溢油、泄漏、可燃氣體濃度超限、火災(zāi)、爆炸等工況時，或人工按下緊急停車按鈕，啟動聯(lián)鎖保護回路，關(guān)閉所有火車裝車鶴管的電液閥，關(guān)停所有火車裝車泵，并關(guān)斷汽車裝車區(qū)界區(qū)閥，停止火車裝車作業(yè)。

對于裝船作業(yè)，當碼頭作業(yè)區(qū)發(fā)生溢油、可燃氣體濃度超限、泄漏、火災(zāi)、爆炸等工況時，由碼頭作業(yè)區(qū)發(fā)出報警信號，傳至庫區(qū)控制室，人工確認后，停運所有裝船泵，并關(guān)斷碼頭裝卸船管線上的界區(qū)閥。

(3)三級關(guān)斷：設(shè)備關(guān)斷。

儲罐區(qū)設(shè)置儲罐液位高報警和高高液位，當液位到達高高液位時，聯(lián)鎖關(guān)斷罐根閥，防止出現(xiàn)溢油事故。

汽車裝車區(qū)設(shè)置溢油靜電保護器，包括防靜電接地夾及溢油開關(guān)，當防靜電接地不良或溢油開關(guān)動作時，禁止裝車開始或停止裝車。裝車島上設(shè)置緊急停車按鈕，現(xiàn)場發(fā)生溢油事故時，按下緊急停車按鈕，裝車島停止裝車。

油氣回收裝置故障時關(guān)閉單元設(shè)備及與設(shè)備相關(guān)的閥門和機泵。

3 油庫分級順序關(guān)斷設(shè)置的建議

石油庫站著火爆炸事故一般的應(yīng)急處置措施是：首先，切斷事故現(xiàn)場的電源，立即報警并關(guān)閉各管線閥門及罐室密閉門，停止一切油料作業(yè)。成品油庫緊急關(guān)斷閥一般選用電動閥，緊急關(guān)斷閥為特別重要負荷，應(yīng)由消防應(yīng)急電源(EPS)供電。成品油庫經(jīng)營油品種類較多，油庫一級關(guān)斷，需關(guān)閉所有界區(qū)閥、罐根緊急切斷閥、裝車電液閥等，若考慮同時關(guān)斷，所需EPS負荷較大。因此，需要對一級關(guān)斷進行合理分區(qū)，并明確關(guān)斷順序，做到經(jīng)濟合理。

儲罐火災(zāi)是油庫事故高發(fā)的事故工況，也是后果最為嚴重的工況。汽油、柴油燃燒的火焰溫度高達1000～1400℃，這樣的火焰溫度可使罐壁溫度達到1000℃，5min內(nèi)罐壁強度將降低50%，10min內(nèi)罐壁將變形，10min后罐壁將破裂[4]。

建議緊急關(guān)斷系統(tǒng)一級關(guān)斷，按照“先罐區(qū)，后其他區(qū)域”的順序原則。首先關(guān)閉事故儲罐區(qū)及相應(yīng)的與該罐區(qū)相關(guān)的界區(qū)閥，然后順序關(guān)閉其他儲罐區(qū)及相應(yīng)的界區(qū)閥，再根據(jù)規(guī)模順序關(guān)閉碼頭裝卸船界區(qū)閥，火車裝車區(qū)裝車鶴管的電液閥、界區(qū)閥以及汽車裝車區(qū)裝車鶴管的電液閥、界區(qū)閥等。在確定儲罐緊急關(guān)斷閥時，需合理確定閥門關(guān)閉時間，減少事故影響范圍。