成品油库紧急关断系统

针对目前石油库设计规范中缺少油库安全控制系统和仪表的设计要求，通常将安全控制与过程控制合并设置，安全功能在过程(PLC)中实施，不单独设立紧急关断系统(ESD)以及在油库实际运行中无独立的分级关断控制，存在潜在安全漏洞，易造成事故的扩大和蔓延的问题，提出油库紧急关断系统应设全库区、区域、设备三级关断和顺序关断的建议，为后续油库紧急关断系统的设计提供了思路。

关键词：石油库 紧急关断系统 分级关断 顺序关断 设置 建议

1 油库紧急关断系统现状及要求

紧急关断系统即ESD系统(英文Emergency Shutdown Device紧急停车系统的缩写)。ESD系统独立于过程控制系统，其安全级别高于过程控制系统。在正常情况下，ESD系统是处于静态的，不需要人为干预。作为安全保护系统，凌驾于生产过程控制之上，实时在线监测装置的安全性。一旦生产装置或设施出现可能导致安全事故的情况时，能够瞬间准确动作，使生产过程安全停止运行或自动导入预定的安全状态。

成品油极具易燃、易爆等特点，一旦发生事故，不仅威胁到人的生命安全，同时对大气和水土环境造成污染以及重大财产损失。近年来发生的重大危险化学品事故大都与安全仪表失效或设置不当有关[1]。但目前石油库设计规范中，没有油库安全控制系统和仪表的设计要求，通常将安全控制与过程控制功能合并设置，安全功能在过程可编程逻辑控制器系统(PLC)中实施，不单独设立ESD系统[2]。在油库实际运行中，油库无独立的分级关断控制，存在潜在安全漏洞，易造成事故的扩大和蔓延。大量统计资料表明, 在各类事故中由于人的行为失误导致的事故占主导地位(94%), 而( 物的) 不安全条件却占次要地位(6%)[3]。

成品油库储存介质一般属于重点监管的危险化学品或重大危险源。随着国家对危险化学品储存设施安全性要求的提高，油库设置独立的ESD系统已成为一种必然要求。国家安监总局安监总管三〔2014〕116号要求，2018年起所有新建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施要设计符合要求的安全仪表系统[1]。ESD系统作为安全仪表系统的一部分，应独立设置。

因此，油库设计之初应对油库运行中可能出现的各种事故工况及应对措施进行充分分析，以合理确定油库ESD系统设置。

2 油库分级关断设置

目前成品油库安全保护控制逻辑不够完善，大部分油库未设置分级安全关断控制，使得火灾发生后不能及时关断有关功能区域或设备阀门和动设备等，若事故处置措施不当，存在事故扩大化的风险。

以某油库为例，对其可能出现的事故工况进行分析，紧急关断系统采用分级关断。根据油库事故发生的位置、影响范围和危害程度等，建议油库紧急关断系统分为三级关断。一级关断为全库性关断；二级关断为区域关断；三级关断为设备关断。

油库的主要功能包括码头来油、码头发油、火车发油、汽车发油、倒罐、汽油调合、汽车装车油气回收、火车装车油气回收等。

(1)一级关断：全库区性关断。

当发生储罐火灾、爆炸，相邻企业发生火灾或爆炸，经确认存在影响库区安全的情况下，应按下ESD按钮，触发全库性关断，关闭所有界区紧急切断阀，同时联锁关停所有输油泵，停止一切收、发油作业。

(2)二级关断：区域关断。

储罐区发生溢油、泄漏、可燃气体浓度超限等工况时，或人工按下紧急停车按钮，启动联锁保护回路，关闭所在区域所有罐根阀及与该罐区相关的界区阀，减少事故影响范围。

汽车装车区发生溢油、泄漏、可燃气体浓度超限、火灾、爆炸等工况时，或人工按下紧急停车按钮，启动联锁保护回路，关闭所有汽车装车鹤管的电液阀，关停所有汽车装车泵，并关断汽车装车区界区阀，停止汽车装车作业。

火车装车区发生溢油、泄漏、可燃气体浓度超限、火灾、爆炸等工况时，或人工按下紧急停车按钮，启动联锁保护回路，关闭所有火车装车鹤管的电液阀，关停所有火车装车泵，并关断汽车装车区界区阀，停止火车装车作业。

对于装船作业，当码头作业区发生溢油、可燃气体浓度超限、泄漏、火灾、爆炸等工况时，由码头作业区发出报警信号，传至库区控制室，人工确认后，停运所有装船泵，并关断码头装卸船管线上的界区阀。

(3)三级关断：设备关断。

储罐区设置储罐液位高报警和高高液位，当液位到达高高液位时，联锁关断罐根阀，防止出现溢油事故。

汽车装车区设置溢油静电保护器，包括防静电接地夹及溢油开关，当防静电接地不良或溢油开关动作时，禁止装车开始或停止装车。装车岛上设置紧急停车按钮，现场发生溢油事故时，按下紧急停车按钮，装车岛停止装车。

油气回收装置故障时关闭单元设备及与设备相关的阀门和机泵。

3 油库分级顺序关断设置的建议

石油库站着火爆炸事故一般的应急处置措施是：首先，切断事故现场的电源，立即报警并关闭各管线阀门及罐室密闭门，停止一切油料作业。成品油库紧急关断阀一般选用电动阀，紧急关断阀为特别重要负荷，应由消防应急电源(EPS)供电。成品油库经营油品种类较多，油库一级关断，需关闭所有界区阀、罐根紧急切断阀、装车电液阀等，若考虑同时关断，所需EPS负荷较大。因此，需要对一级关断进行合理分区，并明确关断顺序，做到经济合理。

储罐火灾是油库事故高发的事故工况，也是后果最为严重的工况。汽油、柴油燃烧的火焰温度高达1000～1400℃，这样的火焰温度可使罐壁温度达到1000℃，5min内罐壁强度将降低50%，10min内罐壁将变形，10min后罐壁将破裂[4]。

建议紧急关断系统一级关断，按照“先罐区，后其他区域”的顺序原则。首先关闭事故储罐区及相应的与该罐区相关的界区阀，然后顺序关闭其他储罐区及相应的界区阀，再根据规模顺序关闭码头装卸船界区阀，火车装车区装车鹤管的电液阀、界区阀以及汽车装车区装车鹤管的电液阀、界区阀等。在确定储罐紧急关断阀时，需合理确定阀门关闭时间，减少事故影响范围