趙亞萍談石化工廠布局和防護距離的設置要求
發布日期：2022-07-16 點擊率：147
布局和間距是石化工廠布置的重要內容。工廠設施布局決定了工廠的空間環境，是給定場所內設備或單元之間的相對位置關系，防護距離是設備與單元(設施)之間的最小允許距離。當廠區內存在爆炸和/或火災風險時，工廠設施的合理布局以及與危險源之間充足的防護距離，對事故災害的預防和控制起著關鍵性作用。今天就為大家系統性地分析石化工廠設施布局的主導因素和防護距離的設置要求，以期為石化工廠的合理布置提供科學依據。
分析內容
1、石化工廠設施布局
石化工廠設施布局側重于工廠總平面布置，既要考慮企業與外部環境之間的位置關系，也要考慮企業內部各單元之間的位置關系。
合理的工廠設施布局是滿足各類防護距離要求的更高層次，與防護距離相比，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距離。例如，辦公樓、中控室、中心化驗室等人員集中場所應遠離爆炸危險源、有毒氣體泄漏源，布置在相對獨立的區域；若人員集中場所被工藝生產裝置包圍，即使滿足防護距離要求，也會存在著極大的安全隱患。
2、石化工廠安全防護距離
石化工廠生產和儲存的物質具有易燃易爆、有毒有害等特點，事故發生概率大、影響范圍廣、破壞力強。設置安全防護距離可以有效降低事故發生風險、減少事故次生災害、保護生命和財產安全、維護社會穩定，是工廠設施布置應重點考慮的因素之一。石化工廠安全防護距離既要考慮企業與外部環境之間的安全距離，也要考慮企業內部的安全距離。
安全防護距離的設置是為了預防和減緩生產裝置、儲運設施潛在的火災、爆炸和有毒氣(液)體泄漏等突發性事故對人員集中場所的破壞及影響。在裝置、設施和人員集中場所之間設置的距離或風險控制線，包括針對火災事故的防火距離、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，在確定企業安全防護距離時應考慮這3類距離。由于防毒距離需重點考慮生產和儲存高毒物料的設備、儲罐等的本質安全設計，應做到過程控制、監控及報警等管理控制，安全儀表系統、物理防護系統以及應急響應系統需相互聯動，因此文中對防毒距離不展開討論。
石化廠設施布局
1、功能分區
石化工廠設施布局應結合廠區所在的自然環境和外部依托條件，根據工藝生產流程，將生產操作條件相似、火災危險程度相近、生產管理模式相同的設施相對集中分區布置，以保障生產安全、方便管理。功能分區是工廠設施布置的重要原則，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劣起決定性作用，設計者要重視工廠設施布局的合理性。
石化廠區按照功能一般分為工藝裝置區、儲罐區、動力及公用工程設施區、輔助及其他設施區、倉庫及裝卸設施區、生產及行政管理設施區、火炬設施區，見表1。
表1 石化廠功能分區
工藝裝置區：工藝生產裝置及其專用的變配電間、機柜室等
儲罐區：儲罐組、罐區專用泵房及首末站設施等
動力及公用工程設施區：動力站、變電站、空分及空壓設施、循環水場、出出力設施、凈水場、給水加壓泵站等
輔助及其他設施區：污水處理場、中間回用池、雨水監控池、事故池等
倉庫及裝卸設施區：各類原料及產品的對外運輸設施區、倉庫、堆場等
生產及行政管理設施區：辦公樓、中央控制室、中心化驗室、消防站、資料室、IT中心、傳達室、食堂等
火炬設施區：火炬、分液罐設施等
以某石化工廠為例，根據項目主項構成及生產流程，將廠區劃分為工藝裝置區、儲罐區、公用工程及輔助設施區、倉庫及裝卸設施區、生產及行政管理設施區、火炬設施區。
以乙烯為龍頭的裝置布置在廠區中部，其下游的國四套裝置和聚烯烴裝置位于東部，EOEG(環氧乙烷和乙二醇)裝置位于南部，所有裝置集中成區布置，便于上、下游物料輸送，構成工廠的工藝裝置區；儲罐區位于廠區北部中間，靠近裝置區；固體倉庫及裝卸設施位于聚烯烴裝置東側、廠區東圍墻，形成工廠的固體產品儲運區，便于運輸車輛出入，避免工廠生產受外部運輸車輛的干擾；為生產裝置提供水、電、氣、汽服務的循環水場、110kV變電所、空分及空壓設施、動力中心等公用工程及輔助設施既相對集中又靠近負荷中心，縮短了管線長度，降低了能耗；辦公樓、中控室、化驗室、食堂、更衣室、消防站等生產及行政管理設施布置在廠區西南部，靠近廠外生活區，方便人員進出；高架火炬獨立布置在主廠區北側，通過南北方向主管廊與主廠區聯系。
整個工廠功能分區明顯，人員集中場所遠離具有爆炸危險源和有毒氣體泄漏源的裝置區，有利于生產安全，便于生產管理，從根本上降低了重大事故災害發生的概率。
2、消防道路設置
各功能分區之間用通道分隔，為廠內各設施之間提供必要的安全隔離空間和消防空間。消防道路與廠區消防安全密切相關，應按照標準規范和項目規定要求合理設置。
某大型石化裝置道路布置見圖1。
裝置占地面積121245m2，整個裝置區被界區紅線內“兩橫三縱”的消防道路分隔成10個設備區塊，每個設備區塊占地面積控制在10000m2以內。裝置界區紅線外設有環形消防道路，其中北側、西側和東側的消防路面寬度為9m，南側消防路面為12m，系統道路內緣轉彎半徑為15m，便于消防車從不同方向迅速到達火災現場，避免消防車迂回繞行。裝置區內設有貫通式道路與外圍廠區道路相接，消防車道的路面寬度不小于6m，必要時便于消防車進入裝置區內進行撲救。
石化廠安全防護距離
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危險源對周邊建(構)筑物、設備等防護目標可能造成的影響，防止著火設施(建筑)的輻射熱引燃相鄰設施(建筑)，從而減少火災事故的發生，阻止火災蔓延，為發生事故時提供消防撲救的空間。
依據GB 50016《建筑設計防火規范》和GB 50160《石油化工企業設計防火標準》確定防火距離，對于沒有量化的部分應進行評估、計算，根據火災輻射熱計算值和所能承受的熱輻射強度，確定各單元之間的防火距離。不同熱輻射強度造成的傷害和損壞見表2。
2、防爆距離
爆炸是石化生產過程中的重大事故之一，包括超高壓引起的設備爆炸、蒸氣云爆炸(VCE)和沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVE)。其中VCE和BLEVE破壞力大、波及范圍廣，但BLEVE屬于火災事故中的次生事故，可以通過啟動事先制定的應急預案對周邊人員進行疏散，VCE是石化工廠最典型的爆炸類型，也是設計中應該重點設防的危險源。防爆距離的確定需要分析具有VCE危險的設備、儲罐、泵區等危險源對周邊重要設施、居民區、工廠人員集中場所建筑物等防護目標的影響，避免VCE沖擊波對建筑物造成破壞從而導致人員傷亡。
依據GB/T37243《危險化學品生產裝置和儲存設施外部安全防護距離確定方法》，GB36894《危險化學品生產裝置和儲存設施風險基準》和SH/T3047《石油化工企業職業安全衛生設計規范》等標準規范，通過安全定量風險評估對防護距離進行綜合研判。超壓對建筑物的影響(近似值)見化工企業定量風險評價導則：AQ/T 3046-2013的表H.3。根據爆炸沖擊波超壓值允許范圍，確定防護目標與爆炸危險源之間的防護距離；當不能滿足距離要求時，應采取加固抗爆結構等防護措施，將風險控制在可接受的范圍之內。
功能上允許遠離生產區的辦公樓、中央化驗室等人員集中場所建筑物應遠離爆炸源，布置在爆炸沖擊波超壓值6.9kPa之外。石化廠區典型介質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危險源的最小防護距離基本為200m。
結論與總結
1、石化工廠設施的合理布局以及與危險源之間充足的防護距離，可以有效預防和控制事故發生的風險和次生災害。工廠設施布局既有原則性規定，也有強制性要求，最能體現出工廠布置方案的優劣；與危險源之間的安全防護距離，是必須滿足的硬性要求，也是最基本的要求。
2、石化工廠布局應按照功能分區合理組織，并按要求設置消防道路和救援場地，便于火災事故發生時消防車能夠順暢通行、快速施救。
3、石化廠區整體格局確定之后，查閱標準規范，進行安全評估計算，核驗安全防護距離，嚴格控制防護目標與危險源的間距，從根本上降低事故發生的風險、減小次生災害。
作者：趙亞萍(中國石化工程建設有限公司)
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