陳文武，韓 磊，黃賢濱，劉 艷

(中國石化青島安全工程研究院化學(xué)品安全控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266071)

煉油廠排水系統(tǒng)按清污分流、污污分流的原則設(shè)置，對各生產(chǎn)裝置污水分類處理。一般劃分為含硫污水、壓力含油污水和自流含油污水等系統(tǒng)。自流含油污水是相對密閉的系統(tǒng)，具有由可燃?xì)怏w和空氣組成的爆炸氣體隨時存在、在廠區(qū)分布范圍廣、VOCs及有毒氣體向環(huán)境飄散多等特點(diǎn)，該系統(tǒng)管理不當(dāng)極易引發(fā)火災(zāi)爆炸及環(huán)境污染事故。近年來，自流含油污水系統(tǒng)已成為煉廠安全事故的多發(fā)地。例如：2009年9月11日，某石化分公司順丁橡膠裝置停工排放污水溫度過高引發(fā)油氣大量揮發(fā)，遇進(jìn)入現(xiàn)場作業(yè)的非防爆鏟車發(fā)生爆炸，造成鏟車司機(jī)死亡；2015年2月4日，某石化分公司罐區(qū)防火堤外凝結(jié)水回收項(xiàng)目違規(guī)動火，發(fā)生污水井閃爆事故，造成動火作業(yè)人員死亡；2008年7月12日，某石化分公司在疏通排水車間CPI裝置東側(cè)油泥井排水管線的作業(yè)過程中，發(fā)生硫化氫中毒事故，造成2人死亡，1人受傷。當(dāng)前，對煉廠含油污水系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識并不統(tǒng)一，管理標(biāo)準(zhǔn)也不一致，是該系統(tǒng)事故多發(fā)的根本原因。因此，對該系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面辨識，并采取可靠的管理、預(yù)防措施，對于保證煉廠自流含油污水系統(tǒng)安全運(yùn)行具有重要意義。

1 安全風(fēng)險(xiǎn)分析

煉油廠罐區(qū)脫水、生活污水、生產(chǎn)裝置脫水等進(jìn)入自流含油污水系統(tǒng)，該系統(tǒng)中油品組分復(fù)雜，存在可燃物、助燃物和有毒有害氣體。在可燃物和助燃物混合達(dá)到爆炸極限且有點(diǎn)火源存在時，可能發(fā)生空間爆炸事故；當(dāng)有毒有害氣體濃度達(dá)到限值時，可能造成人員中毒窒息事故。

1.1 設(shè)計(jì)方面

系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)是運(yùn)行安全的基本前提，自流含油污水的安全設(shè)計(jì)，存在的主要問題是水封型式設(shè)計(jì)不當(dāng)及輸送管道、污水井蓋的材料選擇不當(dāng)?shù)葐栴}。

1.1.1水封設(shè)計(jì)

水封設(shè)施是防止油氣互竄的安全設(shè)施，如果在生產(chǎn)裝置下水系統(tǒng)需設(shè)水封井而沒有設(shè)置或分封不規(guī)范，必然使油氣通過下水系統(tǒng)竄入控制室、廁所、辦公室等非防爆區(qū)域，極易引起著火爆炸和人員中毒事故。

1.1.2管道選材

在已運(yùn)行多年的煉油企業(yè)中，自流含油污水管道選材多用鑄鐵管道、碳鋼管道，由于含油污水中含有H2S，空氣中的CO2、O2也在污水中有少量溶解，共同形成了低溫電化學(xué)腐蝕環(huán)境，極易造成管道的泄漏，形成安全及環(huán)境污染隱患。

1.1.3井蓋選材

污水井蓋多采用鑄鐵井蓋，存在密封不嚴(yán)的問題，容易造成可燃、有毒氣體的泄漏；而且井蓋重量大，開啟時不方便，鐵質(zhì)的井蓋與井架間發(fā)生碰撞，極易產(chǎn)生火花，成為引爆可燃?xì)怏w的點(diǎn)火源。

1.2 施工方面

自流含油污水系統(tǒng)包括水封井、閥門井、輸送管道、檢查井等，系統(tǒng)均在地下，施工方面存在的主要安全隱患有污水井變形嚴(yán)重及管道施工不規(guī)范等。

1.2.1污水井變形嚴(yán)重

由于地基沉降容易造成污水井(水封井、檢查井)出現(xiàn)變形開裂，導(dǎo)致可燃、有毒氣體通過裂紋揮發(fā)到地面，形成火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)或造成人員中毒；液體滲透到地下造成地下水污染。

1.2.2管道施工不規(guī)范

新建裝置含油污水管道多采用PE鋼骨架復(fù)合管，相對于鑄鐵管、鋼管其表面硬度較差，施工時找正不規(guī)范、溝底堅(jiān)硬物去除不到位、回填土中含有較大石塊等，易造成管道表面損傷形成缺陷，從而在運(yùn)行過程中發(fā)生泄漏，成為安全隱患。

1.3 運(yùn)行管理

系統(tǒng)的運(yùn)行管理主要存在系統(tǒng)密封不嚴(yán)、標(biāo)識不清、檢測缺位、著火源控制不嚴(yán)、排放控制不合格等問題。

1.3.1密封不嚴(yán)

自流含油污水應(yīng)是一個密閉的系統(tǒng)，目前存在污水井(檢查井、水封井)密封井蓋及井體密封不嚴(yán)、污水輸送管道泄漏等問題。

1.3.2標(biāo)識不清

該系統(tǒng)的污水井(檢查井、水封井)、閥門井及地下污水輸送管道均存在標(biāo)識不清的問題，不能起到有效的警示作用。

1.3.3檢測缺位

一些企業(yè)對自流含油污水系統(tǒng)相關(guān)的氣體分析存在嚴(yán)重缺位，一般只在相關(guān)部位動火作業(yè)前才進(jìn)行分析測試，平時既沒有分析部位的要求也沒有分析頻次的要求。

1.3.4著火源控制不嚴(yán)

可能引燃含油污水系統(tǒng)的著火源有動火作業(yè)產(chǎn)生的火星、非防爆電器打出的火花、各種靜電火花以及打開井蓋時產(chǎn)生的機(jī)械碰撞火花。在運(yùn)行管理中，均應(yīng)嚴(yán)格控制。

1.3.5排放控制不合格

過輕、過重、過多、味道過大、溫度過高(混合后>40℃)以及混合后能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起火災(zāi)或爆炸的污水進(jìn)入含油污水系統(tǒng)均可能引起火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)。

2 預(yù)防措施

2.1 設(shè)計(jì)方面

a)新建企業(yè)應(yīng)按GB50160-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中7.3含可燃液體的生產(chǎn)污水管道的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行；已建成投產(chǎn)企業(yè)應(yīng)按以上標(biāo)準(zhǔn)對廠區(qū)自流含油污水系統(tǒng)進(jìn)行檢查，不符合規(guī)定的立即安排整改。對于在運(yùn)含油污水系統(tǒng)不符合要求的水封井改造，為降低其施工改造安全風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)盡量不新增水封井，并避免采用焊接作業(yè)。針對不同的污水井進(jìn)口方式，可按現(xiàn)水封井結(jié)構(gòu)選擇以下方案之一進(jìn)行改造[1]。

方案Ⅰ：原下水管口進(jìn)口到井底大于500 mm，水封高度滿足250 mm，采用增加承插管方式施工，見圖1。

圖1 方案Ⅰ進(jìn)口增加承插管

方案Ⅱ：原下水管口到井底小于500 mm，井半徑較大，不可能出現(xiàn)油泥堵塞，在現(xiàn)有下水井內(nèi)設(shè)置隔墻，見圖2。

圖2 方案Ⅱ增加隔墻

方案Ⅲ：原下水管口到井底小于500 mm，井半徑較小或可能出現(xiàn)油泥堵塞，出口增加承插管，見圖3。

圖3 方案Ⅲ出口增加承插管

b)為防止管道的腐蝕，新建裝置應(yīng)采用PE鋼骨架復(fù)合管作為自流含油污水的輸送管道；在役裝置含油污水輸送管道應(yīng)逐漸改造為PE鋼骨架復(fù)合管。

c)污水井蓋應(yīng)改造為銅質(zhì)、合金材料或非金屬材料，以提高密封效果，并防止開井蓋檢查時產(chǎn)生的機(jī)械碰撞火花。

2.2 施工方面

a)污水井置換、分析合格后，用氣球或氣囊對污水井進(jìn)、出口進(jìn)行封堵，保證施工環(huán)境安全。采用轉(zhuǎn)孔高壓注漿法處理井體裂紋，采用油麻和石棉水泥填充處理管道與井體密封。

b)PE鋼骨架復(fù)合管施工時，應(yīng)注意鋪管前進(jìn)行人工清理，去除溝底的巖石、礫石等堅(jiān)硬物鋪上沙土整平夯實(shí)，回填土不應(yīng)含有礫石等堅(jiān)硬物并逐層夯實(shí)回填。

2.3 運(yùn)行管理

a)自流含油污水系統(tǒng)無法做到絕對密閉，但要采取措施使其盡量密閉，以降低系統(tǒng)油氣揮發(fā)，控制其安全風(fēng)險(xiǎn)。推薦使用無孔密封雙層井蓋，井蓋和蓋座之間的接縫處嚴(yán)格密封[3]；對普通鑄鋼井蓋，建議制作比井蓋直徑大10～15 cm，高度為10～15 cm的鐵圈套住井蓋，井蓋上部用石棉布蓋實(shí)，鋼圈內(nèi)部填滿細(xì)沙，既密封嚴(yán)密又方便拆卸。

b)對自流含油系統(tǒng)的污水井、閥門井及地下污水輸送管道均應(yīng)采用明顯的標(biāo)識，統(tǒng)一采用黃色或紅色等醒目標(biāo)識，以警示現(xiàn)場操作、施工人員該區(qū)域?yàn)楦唢L(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。建議統(tǒng)一井蓋形式、顏色，外觀上與其他系統(tǒng)明顯區(qū)別，并統(tǒng)一系統(tǒng)管線標(biāo)識樣式。

c)應(yīng)定期對該系統(tǒng)水封井口、檢查井口、閥門井口及管線周圍進(jìn)行可燃、有毒氣體檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。注意系統(tǒng)運(yùn)行中地下密閉空間(含水封井、檢查井、管線)應(yīng)按始終處于爆炸極限范圍內(nèi)考慮，不推薦對地下密閉空間進(jìn)行經(jīng)常性檢測，以免發(fā)生檢測過程意外事故。

d)動火作業(yè)前必須對火花可能波及的部位及5 m范圍內(nèi)進(jìn)行檢查，有自流含油污水系統(tǒng)的必須進(jìn)行井口及管線地表氣體檢測，并對污水井進(jìn)行可靠封堵后才能動火作業(yè)。自流含油污水系統(tǒng)周圍2 m內(nèi)應(yīng)劃分為限制活動區(qū)，無關(guān)人員及作業(yè)不得進(jìn)入該區(qū)域，該區(qū)域不得使用防爆等級不合格的電氣設(shè)備。

e)加強(qiáng)源頭控制，液化氣、石腦油等輕質(zhì)油品嚴(yán)禁排入系統(tǒng)，蠟油、重油、油漿等重質(zhì)油品嚴(yán)禁排入系統(tǒng)，高硫油品及污水嚴(yán)禁排入系統(tǒng)，混合后>40℃以及混合后能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起火災(zāi)或爆炸的污水均嚴(yán)禁排入系統(tǒng)。

3 討論

3.1 密閉脫水

若生產(chǎn)裝置脫水全部采用密閉脫水，儲運(yùn)罐區(qū)采用如圖4所示的密閉脫水裝置，泵區(qū)含油污水等區(qū)域加強(qiáng)管理，理論上是可以做到系統(tǒng)污水不帶油的，這就實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的本質(zhì)安全。但也帶來投資高、操作麻煩、清理淤堵作業(yè)多等問題。煉油廠應(yīng)綜合考慮以上利弊，選擇自流含油污水設(shè)置方式。

3.2 在線監(jiān)測

定期的離線氣體檢測存在盲點(diǎn)多、檢測作業(yè)時危險(xiǎn)性高等問題，建議把自流含油污水系統(tǒng)始終作為一個可燃?xì)怏w達(dá)到爆炸極限的系統(tǒng)管理，要嚴(yán)控著火源。如果從讓化工過程更加透明化的角度考慮，進(jìn)行自流含油污水系統(tǒng)的可燃?xì)怏w檢測，建議布置在線氣體檢測儀。支干管、干管水封井應(yīng)作為劃分系統(tǒng)為子系統(tǒng)的邊界，每個子系統(tǒng)應(yīng)至少選取標(biāo)高最高的下水井及水封井布置在線氣體檢測儀。

圖4 罐區(qū)全密閉脫水裝置

4 結(jié)語

近年發(fā)生的幾起地下密閉空間安全事故，尤其是黃島輸油管道“11·22事故”，引發(fā)了人們對煉廠自流含油污水系統(tǒng)的恐慌。有的企業(yè)要求敞開地下污水井，檢測油氣含量超標(biāo)馬上進(jìn)行處理，也就是含油污水管道不能有油。這種想法是希望消除掉該系統(tǒng)可能引發(fā)火災(zāi)爆炸的可燃物同時控制著火源，徹底消除火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)。但實(shí)際上，受時間、成本、技術(shù)手段的限制，是不可能做到的，也沒有必要。通過對設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理方面的安全風(fēng)險(xiǎn)分析，查找存在的安全隱患，并采取針對性的預(yù)防措施，就能夠保證系統(tǒng)處于可接受的風(fēng)險(xiǎn)范圍內(nèi)。

[1] 何秀英,劉來源.石化企業(yè)含油污水系統(tǒng)水封的安全改造[J].石油化工設(shè)計(jì),2007(03):59-60，67.

[2] 陳杰.煉油裝置含油污水系統(tǒng)滲漏修復(fù)探討[J].化工管理,2015(12):195-196，198.

[3] 張朝暉.石油化工裝置中含油污水系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)探析[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù),2008,24(05):57-59，25.