布局和間距是石化工廠布置的重要內(nèi)容。工廠設(shè)施布局決定了工廠的空間環(huán)境，是給定場所內(nèi)設(shè)備或單元之間的相對位置關(guān)系，防護(hù)距離是設(shè)備與單元(設(shè)施)之間的最小允許距離。當(dāng)廠區(qū)內(nèi)存在爆炸和/或火災(zāi)風(fēng)險時，工廠設(shè)施的合理布局以及與危險源之間充足的防護(hù)距離，對事故災(zāi)害的預(yù)防和控制起著關(guān)鍵性作用。今天就為大家系統(tǒng)性地分析石化工廠設(shè)施布局的主導(dǎo)因素和防護(hù)距離的設(shè)置要求，以期為石化工廠的合理布置提供科學(xué)依據(jù)。
分析內(nèi)容
1、石化工廠設(shè)施布局
石化工廠設(shè)施布局側(cè)重于工廠總平面布置，既要考慮企業(yè)與外部環(huán)境之間的位置關(guān)系，也要考慮企業(yè)內(nèi)部各單元之間的位置關(guān)系。
合理的工廠設(shè)施布局是滿足各類防護(hù)距離要求的更高層次，與防護(hù)距離相比，雖然無具體的量化要求，但在防范事故的重要性上高于單純的防護(hù)距離。例如，辦公樓、中控室、中心化驗(yàn)室等人員集中場所應(yīng)遠(yuǎn)離爆炸危險源、有毒氣體泄漏源，布置在相對獨(dú)立的區(qū)域；若人員集中場所被工藝生產(chǎn)裝置包圍，即使?jié)M足防護(hù)距離要求，也會存在著極大的安全隱患。
2、石化工廠安全防護(hù)距離
石化工廠生產(chǎn)和儲存的物質(zhì)具有易燃易爆、有毒有害等特點(diǎn)，事故發(fā)生概率大、影響范圍廣、破壞力強(qiáng)。設(shè)置安全防護(hù)距離可以有效降低事故發(fā)生風(fēng)險、減少事故次生災(zāi)害、保護(hù)生命和財(cái)產(chǎn)安全、維護(hù)社會穩(wěn)定，是工廠設(shè)施布置應(yīng)重點(diǎn)考慮的因素之一。石化工廠安全防護(hù)距離既要考慮企業(yè)與外部環(huán)境之間的安全距離，也要考慮企業(yè)內(nèi)部的安全距離。
安全防護(hù)距離的設(shè)置是為了預(yù)防和減緩生產(chǎn)裝置、儲運(yùn)設(shè)施潛在的火災(zāi)、爆炸和有毒氣(液)體泄漏等突發(fā)性事故對人員集中場所的破壞及影響。在裝置、設(shè)施和人員集中場所之間設(shè)置的距離或風(fēng)險控制線，包括針對火災(zāi)事故的防火距離、針對爆炸事故的防爆距離和針對有毒氣體泄漏的防毒距離，在確定企業(yè)安全防護(hù)距離時應(yīng)考慮這3類距離。由于防毒距離需重點(diǎn)考慮生產(chǎn)和儲存高毒物料的設(shè)備、儲罐等的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)，應(yīng)做到過程控制、監(jiān)控及報警等管理控制，安全儀表系統(tǒng)、物理防護(hù)系統(tǒng)以及應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)需相互聯(lián)動，因此文中對防毒距離不展開討論。
石化廠設(shè)施布局
1、功能分區(qū)
石化工廠設(shè)施布局應(yīng)結(jié)合廠區(qū)所在的自然環(huán)境和外部依托條件，根據(jù)工藝生產(chǎn)流程，將生產(chǎn)操作條件相似、火災(zāi)危險程度相近、生產(chǎn)管理模式相同的設(shè)施相對集中分區(qū)布置，以保障生產(chǎn)安全、方便管理。功能分區(qū)是工廠設(shè)施布置的重要原則，雖然不像間距一樣有具體的量化要求，但對工廠布置方案的優(yōu)劣起決定性作用，設(shè)計(jì)者要重視工廠設(shè)施布局的合理性。
石化廠區(qū)按照功能一般分為工藝裝置區(qū)、儲罐區(qū)、動力及公用工程設(shè)施區(qū)、輔助及其他設(shè)施區(qū)、倉庫及裝卸設(shè)施區(qū)、生產(chǎn)及行政管理設(shè)施區(qū)、火炬設(shè)施區(qū)，見表1。
表1 石化廠功能分區(qū)
工藝裝置區(qū)：工藝生產(chǎn)裝置及其專用的變配電間、機(jī)柜室等
儲罐區(qū)：儲罐組、罐區(qū)專用泵房及首末站設(shè)施等
動力及公用工程設(shè)施區(qū)：動力站、變電站、空分及空壓設(shè)施、循環(huán)水場、出出力設(shè)施、凈水場、給水加壓泵站等
輔助及其他設(shè)施區(qū)：污水處理場、中間回用池、雨水監(jiān)控池、事故池等
倉庫及裝卸設(shè)施區(qū)：各類原料及產(chǎn)品的對外運(yùn)輸設(shè)施區(qū)、倉庫、堆場等
生產(chǎn)及行政管理設(shè)施區(qū)：辦公樓、中央控制室、中心化驗(yàn)室、消防站、資料室、IT中心、傳達(dá)室、食堂等
火炬設(shè)施區(qū)：火炬、分液罐設(shè)施等
以某石化工廠為例，根據(jù)項(xiàng)目主項(xiàng)構(gòu)成及生產(chǎn)流程，將廠區(qū)劃分為工藝裝置區(qū)、儲罐區(qū)、公用工程及輔助設(shè)施區(qū)、倉庫及裝卸設(shè)施區(qū)、生產(chǎn)及行政管理設(shè)施區(qū)、火炬設(shè)施區(qū)。
以乙烯為龍頭的裝置布置在廠區(qū)中部，其下游的國四套裝置和聚烯烴裝置位于東部，EOEG(環(huán)氧乙烷和乙二醇)裝置位于南部，所有裝置集中成區(qū)布置，便于上、下游物料輸送，構(gòu)成工廠的工藝裝置區(qū)；儲罐區(qū)位于廠區(qū)北部中間，靠近裝置區(qū)；固體倉庫及裝卸設(shè)施位于聚烯烴裝置東側(cè)、廠區(qū)東圍墻，形成工廠的固體產(chǎn)品儲運(yùn)區(qū)，便于運(yùn)輸車輛出入，避免工廠生產(chǎn)受外部運(yùn)輸車輛的干擾；為生產(chǎn)裝置提供水、電、氣、汽服務(wù)的循環(huán)水場、110kV變電所、空分及空壓設(shè)施、動力中心等公用工程及輔助設(shè)施既相對集中又靠近負(fù)荷中心，縮短了管線長度，降低了能耗；辦公樓、中控室、化驗(yàn)室、食堂、更衣室、消防站等生產(chǎn)及行政管理設(shè)施布置在廠區(qū)西南部，靠近廠外生活區(qū)，方便人員進(jìn)出；高架火炬獨(dú)立布置在主廠區(qū)北側(cè)，通過南北方向主管廊與主廠區(qū)聯(lián)系。
整個工廠功能分區(qū)明顯，人員集中場所遠(yuǎn)離具有爆炸危險源和有毒氣體泄漏源的裝置區(qū)，有利于生產(chǎn)安全，便于生產(chǎn)管理，從根本上降低了重大事故災(zāi)害發(fā)生的概率。
2、消防道路設(shè)置
各功能分區(qū)之間用通道分隔，為廠內(nèi)各設(shè)施之間提供必要的安全隔離空間和消防空間。消防道路與廠區(qū)消防安全密切相關(guān)，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和項(xiàng)目規(guī)定要求合理設(shè)置。
某大型石化裝置道路布置見圖1。
裝置占地面積121245m2，整個裝置區(qū)被界區(qū)紅線內(nèi)“兩橫三縱”的消防道路分隔成10個設(shè)備區(qū)塊，每個設(shè)備區(qū)塊占地面積控制在10000m2以內(nèi)。裝置界區(qū)紅線外設(shè)有環(huán)形消防道路，其中北側(cè)、西側(cè)和東側(cè)的消防路面寬度為9m，南側(cè)消防路面為12m，系統(tǒng)道路內(nèi)緣轉(zhuǎn)彎半徑為15m，便于消防車從不同方向迅速到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場，避免消防車迂回繞行。裝置區(qū)內(nèi)設(shè)有貫通式道路與外圍廠區(qū)道路相接，消防車道的路面寬度不小于6m，必要時便于消防車進(jìn)入裝置區(qū)內(nèi)進(jìn)行撲救。
石化廠安全防護(hù)距離
1、防火距離
石化工廠各單元之間防火距離的確定需要分析火災(zāi)危險源對周邊建(構(gòu))筑物、設(shè)備等防護(hù)目標(biāo)可能造成的影響，防止著火設(shè)施(建筑)的輻射熱引燃相鄰設(shè)施(建筑)，從而減少火災(zāi)事故的發(fā)生，阻止火災(zāi)蔓延，為發(fā)生事故時提供消防撲救的空間。
依據(jù)GB 50016《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和GB 50160《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》確定防火距離，對于沒有量化的部分應(yīng)進(jìn)行評估、計(jì)算，根據(jù)火災(zāi)輻射熱計(jì)算值和所能承受的熱輻射強(qiáng)度，確定各單元之間的防火距離。不同熱輻射強(qiáng)度造成的傷害和損壞見表2。
2、防爆距離
爆炸是石化生產(chǎn)過程中的重大事故之一，包括超高壓引起的設(shè)備爆炸、蒸氣云爆炸(VCE)和沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸(BLEVE)。其中VCE和BLEVE破壞力大、波及范圍廣，但BLEVE屬于火災(zāi)事故中的次生事故，可以通過啟動事先制定的應(yīng)急預(yù)案對周邊人員進(jìn)行疏散，VCE是石化工廠最典型的爆炸類型，也是設(shè)計(jì)中應(yīng)該重點(diǎn)設(shè)防的危險源。防爆距離的確定需要分析具有VCE危險的設(shè)備、儲罐、泵區(qū)等危險源對周邊重要設(shè)施、居民區(qū)、工廠人員集中場所建筑物等防護(hù)目標(biāo)的影響，避免VCE沖擊波對建筑物造成破壞從而導(dǎo)致人員傷亡。
依據(jù)GB/T37243《危險化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲存設(shè)施外部安全防護(hù)距離確定方法》，GB36894《危險化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲存設(shè)施風(fēng)險基準(zhǔn)》和SH/T3047《石油化工企業(yè)職業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，通過安全定量風(fēng)險評估對防護(hù)距離進(jìn)行綜合研判。超壓對建筑物的影響(近似值)見化工企業(yè)定量風(fēng)險評價導(dǎo)則：AQ/T 3046-2013的表H.3。根據(jù)爆炸沖擊波超壓值允許范圍，確定防護(hù)目標(biāo)與爆炸危險源之間的防護(hù)距離；當(dāng)不能滿足距離要求時，應(yīng)采取加固抗爆結(jié)構(gòu)等防護(hù)措施，將風(fēng)險控制在可接受的范圍之內(nèi)。
功能上允許遠(yuǎn)離生產(chǎn)區(qū)的辦公樓、中央化驗(yàn)室等人員集中場所建筑物應(yīng)遠(yuǎn)離爆炸源，布置在爆炸沖擊波超壓值6.9kPa之外。石化廠區(qū)典型介質(zhì)VCE的爆炸超壓值的影響距離見圖2。
從圖2可以看出，人員集中場所與VCE危險源的最小防護(hù)距離基本為200m。
結(jié)論與總結(jié)
1、石化工廠設(shè)施的合理布局以及與危險源之間充足的防護(hù)距離，可以有效預(yù)防和控制事故發(fā)生的風(fēng)險和次生災(zāi)害。工廠設(shè)施布局既有原則性規(guī)定，也有強(qiáng)制性要求，最能體現(xiàn)出工廠布置方案的優(yōu)劣；與危險源之間的安全防護(hù)距離，是必須滿足的硬性要求，也是最基本的要求。
2、石化工廠布局應(yīng)按照功能分區(qū)合理組織，并按要求設(shè)置消防道路和救援場地，便于火災(zāi)事故發(fā)生時消防車能夠順暢通行、快速施救。
3、石化廠區(qū)整體格局確定之后，查閱標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，進(jìn)行安全評估計(jì)算，核驗(yàn)安全防護(hù)距離，嚴(yán)格控制防護(hù)目標(biāo)與危險源的間距，從根本上降低事故發(fā)生的風(fēng)險、減小次生災(zāi)害。
作者：趙亞萍(中國石化工程建設(shè)有限公司)
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