程启文
(中石化石油工程设计有限公司，山东 东营 257026)
近年来，石化企业火灾事故多发，严重冲击人民群众安全感，造成不良影响，引发社会关注。在全国安全风险集中治理的大环境下，原油处理站场作为典型的石化工艺站场，其火灾报警及消防功能也备受关注。针对消防检查过程中，消防部门提出的整改意见，部分生产及设计单位对依据什么设置、如何设置以及在哪设置消防设施的问题仍存在较大困扰。本文以中国某油田联合站为例，依据国家及行业设计规范，按照“预防为主，防消结合”的原则，探讨该联合站的火灾报警及消防联动设计，为确保火灾自动报警及时、准确，提高应急处置效率，减少应急处置人员，缩短应急响应时间，预防火灾事故的发生和扩大提供有力的保障。
该油田联合站目前有4座5×103m3拱顶储油罐，主要功能区包括：
分离器区、油罐区、外输泵区，其工艺生产流程如图1所示。依据原GB 50183—2004《石油天然气工程设计防火规范》[1]第3.2.2条，该站属于三级站场。但由于投产运行时间久远，现场火灾自动报警系统功能尚不完善：
已建可燃气体和有毒气体检测报警系统，未设置火灾报警系统；
站内消防泵、阀门均为手动或就地控制，无远程控制功能。因此，为提升该站的火灾报警及消防联动的响应速度和处置效率，本文结合现有问题，新建火灾报警联动控制系统，火灾仪表、消防设备设施均接入火灾报警联动控制柜，最终实现消防联动控制，切实提高该站的火灾消防功能。
图1 工艺生产流程示意
火灾报警及消防联动系统的建立能够实现消防泵的远程启停及消防阀的远程开关功能，最终实现消防联动控制。火灾报警及消防联动系统主要由火灾报警主机、IO模块、多线手动控制盘、总线联动控制盘构成。其中，火灾报警主机用于接收火灾信号并启动火灾报警装置；
IO模块用于控制现场设备，同时接收其反馈信号，是系统中重要的组成部分；
多线手动控制盘属于专线联动控制设备，主要用于对消防泵的启、停控制；
总线联动控制盘主要用于直接控制总线联动设备[2-3]。火灾报警及消防联动系统结构如图2所示(不包括已建气体泄漏检测部分)。
图2 火灾报警及消防联动系统结构示意
3.1 火灾报警系统设计
该联合站始建于20世纪90年代。由于早期的GB 50183—2004对联合站火灾报警系统的设置无明确规定，现场未设置火灾仪表及报警系统，消防设备无远程控制功能，消防联动也无从谈起[4]。对此，火灾仪表采用如下设计：
1)现场火灾仪表布置要求如下。
a)GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》[5]规定：
除浮顶和卧式油罐外的其他油罐宜采用火焰探测器；
油罐区可在高架杆等高位处设置点型红外火焰探测器或图像型火灾探测器做辅助探测。GB 50253—2014《输油管道工程设计规范》[6]规定：
泵区和储油罐区宜设置火焰检测仪表。因此，本次设计在油罐区和外输泵区设置火焰探测器。其中，油罐区的火焰探测器在罐顶高处以及进出罐可能发生火灾的位置设置。
b)参考GB 50183—2004第8.6.8条规定：
天然气、液化石油气和天然气凝液生产装置区及厂房内宜设置火灾自动报警设施，并宜在装置区和巡检通道及厂房出入口设置手动报警按钮。在分离器区、油罐区以及外输泵区疏散通道分别设置手动火灾报警按钮，从一个防火分区内的任何位置到最邻近的手动火灾报警按钮的步行距离不超过30 m，并在厂区、巡检及检修人员能看见或听到的地方布置声光报警器。
2)室内火灾仪表布置。根据GB 50183—2004第8.6.7条规定：
石油天然气生产装置采用计算机控制的集中控制室和仪表控制间，应设置火灾报警系统。据此，在控制室设置火灾报警系统，用以接收来自现场或者室内的火灾信号。室内火灾仪表主要包括感烟火灾探测器、手动火灾报警按钮、火灾报警系统等。
a)感烟火灾探测器、手动火灾报警按钮布置。在控制室、机柜间设置感烟火灾探测器，在疏散通道或出入口处设置手动火灾报警按钮，其余房间根据实际情况进行综合考虑。
b)火灾报警系统布置。火灾仪表接线采用总线式结构，控制逻辑由火灾自动报警系统实现，该系统设置在控制室。现场火灾仪表或安装在室内的火灾仪表探测到火灾时，向火灾报警主机发出信号，以声光形式报警，提示操作人员确认火情，启动全厂报警和消防系统，并根据控制逻辑在系统内完成相关的联锁控制。
3.2 消防系统设计
该联合站现有消防系统沿用传统的手动控制方式，给巡检记录人员带来巨大的工作量，一旦发生火灾，消防设施都需要人工开启，在响应时间和人员安全等问题上也会存在隐患[7]。消防泵启动主要包括：
消防泵出口压力联锁启动；
控制室火灾报警联动控制柜远程手动启停；
控制室火灾报警联动控制柜联动启动；
控制室硬手操盘远程手动启动；
消防泵就地启动。
结合以上消防泵启动方式，对现场消防设施采取以下改进措施：
1)针对现场消防泵只有就地启停功能的问题。
a)GB 50116—2013规定：
联动控制方式，应由湿式报警阀压力开关的动作信号作为触发信号，直接控制启动喷淋消防泵，联动控制不应受消防联动控制器处于自动或手动状态影响。据此，当消防泵出口压力和消防稳压装置出口压力任意一个压力低于设定值时，启动消防泵，从而实现消防泵的联动控制。
b)GB 50116—2013规定：
手动控制方式，应将喷淋消防泵控制箱(柜)的启动、停止按钮用专用线路直接连接至设置在消防控制室内的消防联动控制器的手动控制盘，直接手动控制喷淋消防泵的启动、停止。因此，将消防泵的控制信号线接入控制室多线手动控制盘，实现远程手动启停消防泵。
2)针对站场泡沫管线阀门、喷淋管线阀门只能手动控制的问题。根据本节第1)条所提规范内容，将泡沫管线阀门、喷淋管线阀门更换为电动蝶阀，并将控制信号线接入消防泵房的火灾IO柜，火灾IO柜通过总线形式接入火灾报警主机，从而实现消防阀的联动控制。消防阀控制逻辑分为油罐区消防冷却水喷淋设施控制、油罐区泡沫混合液喷放设施控制。
a)油罐区消防冷却水喷淋设施控制。储油罐区消防冷却水喷淋设施：
5×103m3储油罐发生火灾，着火储油罐消防冷却水喷淋设施需全部打开，相邻2座未发生火灾储油罐且靠近着火储油罐的各自2路冷却水喷淋设施也需要开启。某油罐区平面布置如图3所示，其中1～4号都为5×103m3储油罐，若1号储油罐发生火灾，则打开1号全部消防冷却水喷淋设施，开启2号和3号储油罐靠近1号储油罐的2路冷却水喷淋设施，即图3中阴影部分区域消防冷却水喷淋设施开启，对应关系见表1所列。
图3 某油罐区平面布置示意
表1 某油罐区消防冷却水喷淋设施开启对应关系
b)油罐区泡沫混合液喷放设施控制。任意1座储油罐发生火灾，开启任意1座储油罐压力式泡沫比例混合装置出水管的电动蝶阀，并开启着火储油罐上的3个电动蝶阀。环状管网上不对应的电动蝶阀处于关闭状态。仍以图3为例，当1号储油罐发生火灾，开启任意1座储油罐压力式泡沫比例混合装置出水管的电动蝶阀，并开启1号储油罐上的3个电动蝶阀。环状管网上不对应的电动蝶阀处于关闭状态。对应关系见表2所列。
表2 针对着火储油罐泡沫混合液喷放设施开启对应关系
3.3 一键消防功能
控制室设置硬手操盘，用以人工触发消防设施。硬手操盘对需要保护的油罐分别设置一键消防按钮，当火灾自动报警系统接收到火灾报警信号时，控制室工作人员确认火灾信号真实性并确认位置，当该罐及周边发生火灾时，按下一键消防按钮，对应区域的消防泵、消防冷却水喷淋设施、泡沫混合液喷放设施开启，执行灭火操作[8]。火灾报警处理流程如图4所示。
图4 火灾报警处理流程示意
3.4 火灾报警及消防联动
同一区域单台火灾探测仪表报警，为非确认报警，火灾报警系统仅报警，提醒操作人员确认火灾情况，如确认火灾，则手动远程启动消防泵和消防阀等；
同一个区域内2台及以上火灾探测器同时报警视为确认报警，开启消防泵和相应区域消防阀等。
消防泵出口压力和消防稳压装置出口压力任意1个压力低于设定值时，联锁启动消防泵[9]。
本文主要介绍了原油处理站场火灾报警及消防联动设计内容，针对站场未设置火灾报警系统及消防设施无法远程控制的问题，依据相关规范，新设火灾报警系统，重点分析了消防泵启动方式、一键消防功能的设计及实现，提高站场火灾应急处置能力。
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