刘庆越

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300459）

1 项目概况

在埕北油田设备设施整体升级改造项目设计阶段，工程建设中心技术部工艺室对储罐区与油气处理区之间的隔离防火方案进行了分析研究。考虑3个储油罐与油气处理区相邻布置，存在原油泄漏起火后2个区域间流淌火交互影响的隐患，若油气处理区起火也会影响到储油罐，安全风险系数很高。技术部工艺室通过方案比选优化，最终确定了有效的隔离防火设计方案，最大程度的降低了安全风险。

通过运用泄漏计算软件和PHAST（Process Hazard Analysis Software Tool）软件进行计算和对项目工艺设备的火灾爆炸模拟分析，根据各工艺节点发生泄漏后引发的喷火影响范围的计算结果，原油/原油换热器发生 5 mm泄漏后被立即点燃所引发的喷火热辐射影响可达18 m以上，若没有新增工艺组块与储罐之间的防火墙阻隔，会对其东侧的原油储罐造成直接的热辐射影响。同时，由于该换热器布置于平台的上层甲板，甲板标高超出原油储罐罐顶，喷射出的油气会在罐顶形成火雨，给原油储罐带来极大的安全隐患，容易引发储罐起火，形成事故的升级。二级生产分离器入口加热器位于前述换热器西侧，距离原油储罐更远，且后果影响的计算结果也更小，因此，在储罐区与工艺生产区之间增加隔离防火措施的必要性非常大。

2 技术简介

（1）在埕北油田设备设施整体升级改造项目设计阶段，在对储罐区与油气处理区之间的隔离防火方案评估过程中，通过运用LEAK和PHAST软件进行辅助计算。其中频率的计算采用LEAK软件，后果模拟采用 PHAST软件。LEAK依据英国健康与安全执行局统计的碳氢化合物泄漏数据库，综合考虑设备和连接管线尺寸、压力、存储介质等因素影响，可以计算设备、单元、区域的泄漏频率，此软件拥有一个庞大的基于海上平台的历史失效频率统计的数据库。PHAST是一款专门用于石油天然气以及石化领域的危险分析和安全定量计算的软件。通过对事故场景的设定，包括设备类型、物质种类、操作参数、泄漏方式、周围环境等设置，即可量化模拟工艺装置发生泄漏后引发的火灾、爆炸事故的后果影响范围与程度。对隔离防火方案进行优化。

（2）设计中考虑了工艺组块与储罐之间的交互影响，设计了A60防火墙，从喷火影响的角度上讲，对储罐形成了较为有效的保护。根据设计文件中原油/原油换热器橇块X2002最高可达5.5 m，一级生产分离器撬X2001A/B最高可达 6.6 m，由于设备底部发生泄漏事故的概率大于设备顶部，并考虑发生泄漏后形成池火影响的权重，建议防火墙高度选取设备高度的一半，即3.5 m。由于设备位于平台顶层甲板，且部分位于吊机作业范围内，因此应对相应设备做好防坠落物砸伤措施，降低外部坠落物引发的泄漏风险。位于中层甲板的燃料气过滤器以及低压压缩机出口在发生5 mm泄漏时，在立即点燃形成喷射火的情况下，由于火焰热辐射强度较小，对储罐区的影响较小。

3 隔离防火设计优化的过程

3.1 原设计方案

在设计前期结合本项目开发设计施工方案和调研情况，设计方拟定在BSL平台储罐区3个大罐上设计水幕隔离防火，增设了2台冷却水泵提供水幕水源。技术部工艺室经过研究分析，认为此方案存在2个问题：一是埕北油田海域大风天气频繁，起风后会吹散水幕，使其隔离火能力大幅度减弱，达不到隔离火效果。二是大罐泄漏起火后，水幕对流淌火起不到隔离作用，流淌火极易对临近的油气处理区产生危险。考虑水幕隔离设计存在的问题，技术部工艺室对项目隔离防火方案进行了优化。

3.2 防火隔离方案的优化

（1）四级在储油罐区和油气处理区之间设置防火墙取代水幕来进行隔离防火。特殊的工艺危险是影响火灾、爆炸事故发生概率的主要因素。表征影响事故发生概率的特殊工艺危险系数（F2），油气处理部分和原油储罐子单元的特殊工艺危险系数分别为较大级，即3.80和3.71，说明本项目的工艺条件导致火灾、爆炸事故发生概率较大。为此建议设计单位在储罐区和油气处理区之间设置防火墙进行隔离防火。

（2）设计单位采纳了我方意见后，在储油罐区和油气处理区之间设置A0级防火墙。技术部工艺室考虑到A0防火墙的防火等级较低，建议将防火墙等级提升为A60级。

（3）分析原油储罐对新增工艺组块的影响（图1）。由于原油储罐罐容较大，一旦发生泄漏火灾事故，会在甲板面上形成大面积的流淌火。此类事故的后果模拟由于场景假设的不同会带来计算后果的巨大差异，在此不再进行详细计算，但流淌的池火会给新增工艺设备带来潜在的风险。在编号为API RP 14J《海上生产设施设计与危险分析推荐做法》的规范第 5.4中明确规定：应设置有效的防护措施以防止烃类储罐发生溢流后液体流至其他的生产装置以及人员生活区域。即防止原油储罐区发生泄漏后形成的池火对周边设施的危害影响（由于原油储罐发生泄漏火灾除极端情况下多在罐顶发生，所以大多考虑泄漏后在储罐外形成的池火）。在设计中为新增工艺设备的下层甲板与储罐之间均设置了A60防火墙，有效的将工艺装置与原油储罐进行隔离，大大降低了两者之间的交互影响的风险。此外，由于原油储罐与A60防火墙之间是一条主逃生通道，而且是储油平台人员在紧急情况下通往生产平台最重要的一条通道，因此A60防火墙的设置，也为人员在工艺装置发生火灾、爆炸事故状态下的紧急逃生提供了更有效的保障，大大降低了人员在逃生过程中的风险。

图1 埕北油田设备设施

4 应用的结果和推广建议

（1）本项目通过运用最新的两款分析软件LEAK和PHAST进行辅助计算，可以得出用A60防火墙替代原水幕冷却的隔离防火方法更加可靠，安全系数提高近50%，在对平台的安全生产起到保障的同时，也节省了2台冷却水泵的投资（约200多万元人民币）。

（2）经过 FEA（Fire Explosion Analysis，火灾爆炸分析）分析，充分肯定了在2个区域之间设置A60防火墙的必要性。A60防火墙布置依托新建BSL平台东侧甲板边缘，可以较为有效的降低2区之间的交互影响，降低发生事故升级的风险，同时对事故状态下人员的救逃生起到了很好的保护作用。此方案的技术革新，对于大型改造项目的储罐区和生产区隔离防火起到了极大的借鉴作用。