增压撬火灾扑救中风险防控技术研讨

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1、 1 / 13 增压撬火灾扑救中风险防控技术研讨 1 数字化橇装增压集成装置的发展 为了改善长庆油田传统增压站内因设备之间距离大、工艺管道 长而造成设备维护流程和巡检时间长、维护人员多、地面工程建设 占地面积大、建设周期长、投资高等问题。为适应油田低成本开发 需要,按照“小型化、橇装化、集成化、一体化、网络化、智能化” 的技术思路,借鉴油田多种小型橇装集成化设备开发和应用的成功经 验,提出大中型站场橇装集成化设计的总体思路, 长庆油田公司经研 究攻关,开发出数字化橇装增压集成装置这一新设备,并成功应用于 长庆油田,产生可观的社会效益和经济效益。该装置由一体化静设备、 动设备、橇体布置、橇体工艺

2、流程和控制5部分组成。其中,一体化 静设备由加热炉、分离缓冲、油气分离等各个单一功能的静设备集 合而成,功能集成方式为间接加热后再进行缓冲、分离。加热段与缓 冲、分离段通过隔断结构分隔。混输泵选用双头单螺杆泵。控制方 式采用远程终端控制系统(RTU)进行控制。橇体工艺流程为:部分(或 全部)液体进入缓冲分离段,分离后的部分气体供燃烧用,剩余气体和 液体一起通过混输泵外输。 2 数字化橇装增压集成装置主要组成部分 撬装增压装置是将油气分离、缓冲、加热、增压等功能组合在 一个撬装板上的装置。该装置由分离缓冲空间、水套加热空间、两 台油气混输螺杆泵、二个电动换向三通阀、一个调节阀和相应的管 2 /

3、13 路、阀门等组成。装置装配了远程终端控制系统，实现实时数据采 集、流程实时监控,故障自动报警,智能控制等数字化管理功能，达 到了智能化和一键式操作。 （参考附件1：数字化橇装增压集成装置 结构分布图） 2.1加热装置 主要采油的是水套加热炉。主要由火管、烟管和受热盘管构成。 这种加热炉壳体内的介质是清水，盘管内的介质通常是含水较少的 原油。其工作原理是首先由烟管和火管内的烟气对其周围的水进行 加热，然后热水对盘管内的介质进行水浴加热，提升盘管内介质的 温度，通常盘管内的介质压力较高，以便外输。主要技术参数：额 定热负荷300kW，加热介质温度8595，热效率87%，进出口 温度3-20/3

4、5-45。 2.2分离缓冲装置 分离缓冲部分相当于一个缓冲罐，作用主要是将油气分离，分 离出的气体经气液分离器进一步除油后由出气管线一部分供加热部 分燃烧外，剩余气体全部油气混输至下一级站。液体进入缓冲空间。 缓冲部分有足够的容积使油水在其中停留一定时间，既保证了液面 的平稳，又保证了供给外输泵以足够的液量。主要技术参数：最高 工作压力0.4MPa，设计压力0.6MPa，设计温度50，缓冲部分容 积4.9m 3 。 2.3单螺杆油气混输泵 3 / 13 装置采用两台单螺杆油气混输泵为输出动力，是以一主一辅运 行方式为增压输出流程设计的。单螺杆泵是一种内啮合偏心回转的 容积泵，泵的主要构件：一根

5、单头螺旋的转子和一个通常用弹性材 料制造的具有双关螺旋的定子，当转子在定子腔内绕定子的轴线作 行星回转时，转定子之间形成的密闭腕就沿转子螺线产生位移；因 此就将介质连续地，均速地、而且容积恒定地从吸入口送到压出端。 主要技术参数：流量30m 3 /h，排出压力2.4MPa，转速293r/min。 2.4控制阀 控制阀1、控制阀3是电动换向三通阀，为实现一键式切换主 辅泵使用。两台泵一对一采用了两台变频器，具备远程软启动和调 频功能。控制阀门电动装置，具有高效率、低声级、体积小、使用 寿命长等特点。可现场操作，也可远距离控制，可满足工业自动化 控制管路各种要求。电机-采用SPG鼠笼式电机，输出扭

6、距大，并 且内置热保护开关，进行温度控制，可防止损坏电机。能够旋转90 度，调节排油量。手动结构-不通电时，扳动离合器手柄可进行手 动操作。通电时，离合器自动复位。位置指示器-指示器安装在中 心轴上，可以观察阀门位置。 3 数字化橇装增压集成装置风险源点火灾分析与预防对策 数字化橇装增压集成装置风险源主要是加热装置，加热装置相 当于一台水套加热炉的功能，它也是站内唯一的明火源点。通过对 国内外19512003年期间665起典型火灾事故案例的统计，在40 4 / 13 起加热装置事故中，炉膛爆炸事故16起，炉膛火灾事故6起，炉管 烧坏、爆裂事故15起，炉底火灾、结碳、熄火事故各1起。炉膛火 灾爆

7、炸事故共30起，占加热装置事故总数的75%。加热炉就是利用 明火火焰或热烟道气加热物料的设备，然而在处理可燃物料时，由 于是明火直接加热，因此这种加热过程危险性很大，是炼油，石化 企业生产过程中防火防爆的重点防护设备。加热炉所使用的燃料有 瓦斯、天然气，液化石油气、燃料油等。 3.1加热装置火灾危险性分析 3.1.1 超温引起火灾或爆炸：明火火焰和烟道气处理易燃易爆物料 时，温度控制不当，极易造成超温及局部过热现象。超温易导致物 料分解和设备增压爆炸等危险；局部过热，轻者可使炉管内壁结焦， 严重者可造成炉管局部烧穿，导致物料泄漏起火。 3.1.2 炉膛发生爆炸：燃气、燃油的管式加热炉，操作、控

8、制不当 极可能发生炉膛内爆炸。发生爆炸一般有以下情况：一是发生在加 热炉点火开工阶段，燃料管道的燃料或炉管内的可燃物料漏进炉膛， 尤其是气体燃料（瓦斯、天然气使用比较多） ，可能与空气形成爆炸 性混合物达到爆炸极限浓度；点火时违反操作规程（主要是未按规 定用蒸汽吹扫炉膛，可燃气体没吹扫干净） ，气体燃料集聚形成爆炸 性混合物。二是燃烧器的火焰突然熄灭未及时发现，而燃料继续供应 时与空气形成爆炸性混合物达到爆炸极限浓 度发生爆炸。炉膛爆炸可 能使炉内保温材料遭到破坏，炉体外壁温度会升高，热辐射将对炉 5 / 13 外及周边设施造成影响。炉膛爆炸后，从观察孔、防爆门等处喷出 的火焰会烧坏加热炉周围

9、的仪表、设备、管线等，直接威胁到增压 橇的缓冲区造成更大的事故。 3.2、火灾危险性预防对策 3.2.1 合理布置：按照 石油化工企业设计防火规范 （GB50160-92）规 定，加热炉宜集中布置在装置 的边缘，并且位于可燃气体、液体烃、甲 B类易燃液体设备的全年最小频率风向的下风侧。加热炉和相邻设 备（装置）之间要留有不小于规范要求的防火间距。在明火加热炉 与露天布置的液化烃设备之间，设置非燃烧材料的实体墙时，其防火 间距不得小于15m。实体墙的高度不宜小于 3m 距加热炉不宜大于5m，并 应 能防止可燃气体窜入炉体。当液化烃设备的厂房或甲类气体压缩机 房朝向明火加热炉一面为封闭墙时，加热炉

10、与厂房的防火间距不得 小于15m。 3.2.2严格岗位安全操作、定期巡回检查并按照要求配备消防设施和 安装安全装置。 4 数字化橇装增压集成装置火灾的扑救措施 4.1扑救的基本战术原则：配合工艺灭火；根据需要冷却保护加热 炉及缓冲区。 4.2火灾扑救基本步骤 4.2.1配合工艺灭火 6 / 13 a)实施全部或局部降温、降压、降量：一是及时联系停止单井 或井组来由；二是在装置没有全面停车的状态下，利用两台混输泵 对缓冲罐内的原油外输。 b）关闭加热炉供气阀门、物料进口阀门，切断燃料及物料来源。 c）烟道挡板调至合适位置，以保持炉内负压，避免火焰从观察 孔等部位喷出。 d）对炉膛进行吹扫，释放膛

11、内助燃和可燃气体浓度，控制炉膛 温度和火势强度，直至火焰熄灭。 4.2.2冷却控制的条件 a)通过现场或手持红外测温仪测试炉外壁温度来判断炉内保温 材料是否遭到破坏。 b)若炉膛爆炸后保温材料遭到破坏，应冷却炉外壁和缓冲区。 c)若有火焰直接冲击暴露的相邻的管线、阀门、设备表面，应 对其立即冷却。 d)根据需要对加热炉底部进行冷却。 e)通过水带射流来判断是否需要冷却。 f)对于数字化橇装增压集成装置来讲，冷却的重点应为加热区 和缓冲区。 5 数字化橇装增压集成装置火灾扑救风险防控 7 / 13 数字化橇装增压集成装置发生火灾一般有两种可能性，一种是 加热区发生局部闪爆或着火。另一种是由于加热

12、区发生爆炸或火灾 引起缓冲区大面积着火，所以火灾扑救风险就从以上两个方面进行 防控。 5.1 数字化橇装增压集成装置加热区火灾救风险防控 5.1.1在处置火灾的同时，应立即对缓冲区进行全方位高强度冷却。 5.1.2扑救火灾持续的时间比较长时，风向可能改变，风力可能增 强，消防车辆停放的位置和水枪阵地部署应及时调整。 5.1.3及时观察烟囱的温度进行适当冷却，如果发现被烧红，应立 即将现场人员及装备撤出危险区域，避免烟囱倒塌伤人和损坏消防 装备。 5.1.4时刻关注炉膛温度和压力变化趋势，避免出现炉膛温度超高 和正压情况。 5.1.5灭火时，根据现场情况及时关闭装置电源。应顺风方向释放 冷却水，

13、并适时调整冷却水的供给强度，确保冷却均匀。 5.1.6从烟囱冒出的火焰可能危及到下风方向的装置和设备，应注 意保护。易出现飞火，需要在下风方向适当地方戒备，发现落下来 的飞火立即扑灭。 5.1.7炉膛火势熄灭后，应继续对相邻设备进行冷却，直至加热炉 表面温度降至正常温度为止。 8 / 13 5.1.8扑救时注意事项：一是严禁向高温炉膛内释放冷却水，以防 加热炉爆炸；二是严禁向出现喷射火焰的正压炉内释放灭火剂；三 是严禁在没有切断物料及物料来源是采取灭火措施，以防复燃复爆。 5.2 数字化橇装增压集成装置加热区和缓冲区火灾救风险防控 5.2.1所有参战人员必须着装整齐，佩戴所有装备工具，应注意自

14、 身安全，以防受伤。 5.2.2所有参战人员必须听从统一指挥，灭火时，要在指挥员的统 一指挥下，各个阵地同时发动进攻，切忌各行其事，零星进攻；不 要我 行我素，抱有侥幸心理，采取蛮干的个人“英雄”主义的思想。 5.2.3所有参战人员要有强烈的集体意识，要发挥团队作战的作风。 5.2.4消防车选择上风或侧上风、地势较高、地下无阴井管沟的位 置停放，车头朝向便于转移的方向，保持应急避险道路畅通。 5.2.5作战人员应从上风或侧上风方向进入阵地，有效利用现场的 各类掩体，尽可能不要将水枪阵地设置装置的两端。当辐射热强又 必须近战时，应采用水枪射流掩护的方法进攻。 5.2.6对喷洒出的泡沫、灭火剂、污

15、水、油进行安全处置，以免流 入农田，造成污染；在站外挖掘污水池，将污水引入污水池进行二 次利用。 9 / 13 5.2.7消防车近距离作战时，应设置移动水幕进行隔离或利用水枪 保护车辆油箱、轮胎等关键部位，减少辐射热对消防车的危害。 5.28根据风向变化，增加冷却力量，防止燃烧的设备或邻近设备、 管线的爆炸。 6 结束语 目前，长庆油田普遍采是SHSQ-240-4.0型油气混输撬，这种集 成化增压撬全部设置在距离消防站较远的沟壑之中，值守人员较少 （一般当班员工12人） ，而且路况较差，如果发生事故没有及时 采取有效的处置措施，将会造成较大的安全事故。同时，也将传统 的增压站各个功能区的设备进

16、行了集成化运作，其防火间距也大大 降低，所以给日常检查维护和火灾扑救造成很大影响。 （参考附件 3：传统增压站功能区示意图） 用美国道化学公司的火灾爆炸危险指数评价法l-2j来对其危险 性进行评估，结果其火灾爆炸危险等级较低，这主要是因为加热炉 内介质数量较少，介质中的物质主要为原油，物质危险性较低，最 终导致其火灾爆炸影响范围不大。然而，实际运行中，加热炉由于 腐蚀经常发生烟火管鼓包甚至穿孔，近些年由于腐蚀烟囱倒塌事故 也有所增多，另外未点火操作属危险操作，也容易发生闪爆事故。 所以，应加强对操作人员的培训，使其能够掌握更多的安全操作技 能和对初期火灾进行扑救的相关知识。 10 / 13 第一采油技术服务处（超低渗透油藏第一项目）消防中队 2014年7月20日 11 / 13 附件1：数字化橇装增压集成装置结构分布图 气液 分离 器 缓冲 区 磁翻 板 液位 计 加热区 燃烧器 电动 阀1 电动阀2 电动阀3 混输泵1 混输泵2 撬座 数字化 增压撬 结 构 仪表 管线 12 / 13 附件2：数字化橇装增压集成装置流程示意图 13 / 13 附件3：传统