石油化工园区消防安全规划现状及应对策略研究

� 建筑防火设计 � 石油化工园区消防安全规划现状及应对策略研究 刘晅亚, 秘义行, 田 � 亮 (公安部天津消防研究所,天津 300381) � � 摘 � 要:针对目前我国化工园区发展变化趋势, 就石油化 工园区消防安全规划方法与现状及所存在的问题, 在化工园区 消防安全规划的基础上,提出石油化工园区消防安全规划的技 术方法与程序,并提出增强化学工业园区消防安全以及进行合 理园区消防安全规划的应对策略,并对石油化工园区消防技术 发展趋势进行了展望。 关键词:石油化工园区; 消防安全规划; 应对策略 中图分类号: X913. 4, T U276. 7 � 文献标志码: A 文章编号: 1009- 0029( 2010) 05- 0383- 05 近年来,随着我国经济的快速发展和产业结构的优 化整合,具有产业聚集效应的石油化工园区开发建设热 潮在全国各地不断涌现。特别是在我国沿江沿海地区, 以码头为依托,建设了许多集储存、生产、加工为一体的 石油化工园区,有的园区油品总储量超过了1 000万 m3。 在我国石油战略储备库以及商业储备库建设的推动下, 未来我国还会有若干个储量超千万吨级的石油化工园区 诞生。2009 年国务院办公厅发布了�石化产业调整和振 兴规划 ,在其规划下,长三角、珠三角、环渤海地区产业 集聚度将进一步提高, 要逐步形成约 20 个千万吨级炼 油、百万吨级乙烯产业基地。提高产业集中度,促进结构 调整升级,建立以炼油和乙烯炼化为主体,包括石油化工 中下游产品、精细化工及化学新材料生产为主要内容, 具 有明显产业链条的生产型石油化工园区, 是我国石油化 工行业发展的必然趋势。由于世界原油总的趋势是变重 变劣,硫含量、金属含量越来越高,而市场对清洁燃料、优 质石油化工原料的需求愈来愈迫切,标准愈来愈高,使得 石油炼化企业加氢裂化、加氢处理、加氢精制等高温、高 压、临氢深加工等高风险工艺装置数量大幅增加。此外, 为了充分利用热能,目前大量石油化工企业均采用产品 管线与原料管线进行换热,使得产品与原料管线交织在 一起,复杂交错的产品与原料管线增大了石油化工园区 企业的火灾事故风险。 石油、化工行业多涉及大量易燃易爆化学品的生产 与储运,生产过程多具有高温高压、有毒有害、有腐蚀性 等特点,具有聚集效应的石油化工园区向着大型一体化、 集约化、深加工方向不断发展, 其火灾固有风险显著提 高;园区内石油化工企业相对密集, 物料流通量大,一旦 发生火灾、爆炸事故就有可能形成连锁灾害事故,不仅对 园区内设施、环境、居民生命以及财产安全造成严重威 胁,而且火灾、爆炸事故以及应急救援过程往往会引发大 面积环境污染等次生灾害事故,威胁周边区域人民生命 安全。近十多年来,我国石油化工火灾、爆炸事故总体呈 上升趋势,形势持续严峻,一些大型化工企业和化工园区 的火灾、爆炸事故也多有发生。如 1997 年! 6 ∀ 27#北京 化工集团东方化工厂火灾爆炸事故,烧毁储罐 17 座, 造 成 48人死伤,经济损失达 1. 17 亿元。2005 年! 11 ∀ 13# 吉林石化分公司双苯厂火灾爆炸事故,不仅造成大量人 员伤亡和财产损失,而且造成松花江流域大面积水体污 染,在国内国际社会中产生恶劣影响。2006年绍兴上虞 市杭州湾精细化工园区化学品原料仓库! 7 ∀ 18#火灾爆 炸事故,园区内多家化工企业遭到严重破坏,并引发大范 围火灾爆炸,造成近亿元的经济损失。2010年! 1 ∀ 7#中 石油兰州石化公司 316罐区火灾爆炸事故导致周边 11 个储罐相继发生连环爆燃,造成 12人伤亡。当前化工企 业以及石油化工园区严峻的火灾形势已严重影响我国城 市经济发展和社会稳定,开展科学的消防安全规划,提高 化工企业和石油化工园区消防安全水平对保障石油化工 行业安全、健康发展具有重要意义。 目前,我国建成的化工园区已有 300 多个,而且还有 大量待批待建的化工园区项目,但我国尚没有针对性的 化工园区消防安全规划与消防力量设置标准,园区消防 规划与消防力量设置相对混乱,未针对园区整体火灾风 险深入开展安全评价分析,也未就消防力量设置进行安 全规划论证,大量石油化工园区存在严峻的火灾风险与 安全隐患。笔者针对目前我国石油化工园区消防安全规 划现状及所存在的主要问题进行分析,提出我国化工园 区消防安全规划框架体系,以及构建化工园区消防安全 规划的应对策略, 并对未来生态工业园区消防安全技术 发展方向进行了展望。 1 � 石油化工园区消防安全规划方法与现状 我国石油化工园区的建设始于 20 世纪 90 年代, 在 经济特区的带动下,一些地区开始兴建经济技术开发区 或高新技术开发区进行招商引资, 化学工业园区也随之 在上海和江苏等少数地区出现。原化学工业部根据国内 化工园区发展的动向,在全国化工!九五#发展规划中, 明 确提出! 大集团、大化工#的战略构想,规划建立 18 个大 化工基地和 15个精细化工基地,期望以产业集群的形式 带动我国化学工业的发展和技术进步。在!九五#规划的 383消防科学与技术 2010年 5月第 29卷第 5期 推动下,一些经济相对发达或区位优势较好的地区,以招 商引资为目的开始了化工园区的兴建热潮。 按照园区内企业性质的不同,目前我国主要有四种 形式的化工园区,分别为: ( 1)具备明显上中下游产业链 条模式的石油化工园区; ( 2)不具备明显产业链的化工企 业(包括精细化工企业)聚集区; ( 3) 以化工原料 (包括油、 气以及其他化学品)仓储运输为主的临港化工园区; ( 4) 以煤炭化工为主的煤化工工业园区。通常新建化工园区 都具有一体化的行业特点,园区内具有公用设施一体化, 物流传输一体化,环境保护一体化以及管理服务一体化 的特点。而一些老化工企业聚集区, 则存在规划布局分 散,结构与管理简单混乱的问题。 我国是一个化工事故多发的国家,由于缺乏科学的 安全规划,老化工基地的安全问题一直悬而未决,新的化 工园区又带来了巨大的风险。2006 年环保总局公布的 全国化工石化项目环境风险大排查结果显示, 被排查的 7 555个化工石化项目中, 81%布设在江河水域、人口密 集区等环境敏感区域, 45%为重大危险源,存在巨大的环 境与安全风险,而相应的防范机制却存在明显缺陷。我 国化学工业园区规划建设多是以产业规划和企业规划布 局为主,国内对化工园区安全规划目前还没有相关法律、 标准进行规范和解释,缺乏有关化工园区安全规划系统 化的程序和方法。 西方发达国家对于化工园区安全规划目前主要采用 三种风险评价方法支持安全规划决策: 一是基于假想事 故情景的后果评价,称为!基于后果#的方法,通过对事故 后果影响范围的计算,确定相应规划与安全防范的范围; 二是同时基于事故情景后果和发生概率, 称为! 基于风 险#的安全规划方法,即在分析事故后果影响范围的同时 考虑事故发生概率,确定可接受风险的范围和区域;三是 基于安全距离的方法,该方法使用与危险活动类型有关 的!类别#距离,而不对现场风险进行详细的分析与评价。 其中! 基于风险#的安全规划评价方法在西方发达国家化 工园区建设和评价中得到了广泛的应用,对优化园区布 局与设置、重大危险源管理起到至关重要的作用。 我国目前石油化工企业制定土地利用规划主要依据 �石油化工企业设计防火规范 ( GB 50160)、�石油库设计 规范 ( GB 50074)、�石油天然气工程设计防火规范 ( GB 50183)和�建筑设计防火规范 ( GB 50016)等标准规范, 并引入 HSE安全、环境、健康一体化管理体系, 对石油化 工企业进行评价,以实现科学化管理。我国化工企业区 域规划与工厂总体布置主要依据标准规范中规定的火灾 危险特性和安全距离进行设置,其中安全距离范围一般 在 20~ 120 m之间,相对发达国家石油化工安全标准,我 国实行的安全距离相对较小。2006 年在国务院印发的 �安全生产! 十一五#规划 中首次提出!要开展化学工业 园区区域风险评价和安全规划#。有关化工园区安全规 划研究逐渐得到人们的重视, 国内学者在对国外化工园 区研究的基础上,对我国化工园区安全规划的内容、方法 和程序进行了一定的探索和研究。 目前,我国沿江和沿海省市地区进行着千万立方大 规模油气储运区和超大型石油化工企业等化学工业园区 的大规模建设,一方面带动了老企业的优化升级,促进了 城市发展,带动了区域经济的快速发展;但大量高风险的 化工园区的建设对消防 安全管理 企业安全管理考核细则加油站安全管理机构环境和安全管理程序安全管理考核细则外来器械及植入物管理 也带来了严峻的挑战。 笔者通过向全国各主要化工园区所在地消防部队、化工 企业、园区规划设计单位与研究机构散发大量调查问卷, 并进行现场走访调查,对化工园区消防安全现状进行调 研,目前我国化工园区存在的问题主要有以下几方面。 ( 1)化工园区规划缺乏科学性与可持续性,消防安全 布局不合理。目前国内化工园区建设多数未曾进行园区 消防安全规划论证,未能根据各企业危险源类别进行分 类设置与布局;许多园区有产业发展规划, 却无安全规 划,有单个企业安全评价, 无园区区域安全评价, 未就园 区内各化工企业布局、设置进行详细的安全评估论证; 园 区内各项目实施过程中, 相关内部设置以及重大危险源 多有较大变化,而园区最初的安全规划,以及消防规划却 没有进行相应的调整, 与实际存在较大偏差。如某园区 东西 5 km的区域内并列毗邻建设了近 30 家企业,企业 之间仅一墙之隔, 消防通道不畅;有的企业厂房靠厂房、 厂房与生活办公区相连,防火间距不够;还有的化工类企 业与纺织服装企业毗连在一起,存在重特大火灾隐患。 ( 2)一些化工园区以及大型石油化工企业消防站的 设计与规划没有进行过深入的研究, 消防站设置多是依 据或参照城市消防站的设置原则与方法进行,没有针对 化工园区以及大型石油化工企业的火灾风险与事故特点 进行针对性的设置和研究。园区消防站设置缺乏统一规 划,园区内企业消防站和园区消防站存在大量重复建设, 造成资源严重浪费;而一些规模较小或县级园区则消防 站点稀少,装备落后,难以预防、扑救重特大火灾。 ( 3)大部分园区没有建立! 应急响应中心# ,或是已建 应急响应中心的功能不健全,普遍重视硬件建设,轻视软 件建设;园区重大危险源安全监测系统、应急预案系统、 决策支持系统等应急救援体系缺乏或功能不足, 快速响 应、有效应对技术能力不足,各级应急响应中心之间的信 息共享、协调指挥有待加强,很难实现信息资源共享。 ( 4)化工园区多易引发连锁事故灾害。化学工业园 区内企业的生产区和仓储区大都存在大量易燃易爆、有 毒有害和腐蚀性的物料, 使得园区内重大危险源急剧增 多;一些园区由于缺乏合理的规划布局,使得园区内重大 384 Fire Science and Technology, May 2010,Vol 29, No. 5 危险源过于集中。一旦园区内重大危险源管理失控,不 仅会发生火灾、爆炸和中毒等重大事故,还可能诱发连锁 事故灾害,形成事故多米诺效应,造成灾难性的后果。 ( 5)对园区火灾、爆炸灾害风险认识不足, 缺乏有效 的风险防控 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。消防部队对石油、化工工业园区的火 灾特性、火灾规模、火灾爆炸灾害事故演化规律, 以及 火灾风险影响因素认识不足, 尤其对于大型油罐、过热 液体储罐区的火灾风险特性缺乏深入研究, 对化工园区 连锁灾害事故引发机理和事故风险认识不足, 无法对园 区泄漏、火灾、爆炸以及连锁灾害后果与影响范围进行 预测分析, 未能建立科学完善的化工园区火灾风险管理 体系。 ( 6)化工园区区域安全规划评价,包括应急响应系统 建设等内容在内的化工园区安全规划, 目前均没有纳入 园区法定程序,缺乏有关化工园区安全规划评价标准,以 及化工园区消防安全规划规范标准。 2 � 石油化工园区消防安全及规划应对策略 石油化工园区安全规划主要建立在对园区危险源危 险有害因素分析的基础上,通过对园区内固有危险源以及 移动危险源的调查分析, 确定化工园区内危险源灾害类 型、灾害模式以及灾害演化规律,对园区灾害后果、灾害演 化过程、次生灾害以及灾害诱发概率进行分析;运用定量 风险分析的方法对化工园区整体的个人风险以及社会风 险进行评价,在对园区风险评价的基础上进行化工园区功 能区规划。石油化工园区消防安全规划应建立在化工园 区安全规划的基础上,运用定性定量分析方法,对园区火 灾爆炸灾害事故模式、规模、灾害事故演化规律、连锁灾害 后果与影响因素及范围进行分析与评价,实现对化工园区 内消防资源和消防力量的优化配置与布局,提高园区消防 应急救援能力与效率。石油化工园区消防安全规划体系 主要包括:园区消防规划文案与标准法规,园区化工企业 消防安全布局,园区消防监督管理机制,消防应急救援与 疏散预案,以及园区消防设施、装备与人员配备。有关石 油化工园区消防安全规划程序框图,如图 1所示。 图 1 � 石油化工园区消防安全规划程序框图 385消防科学与技术 2010年 5月第 29卷第 5期 � � 其中,消防安全布局应根据区域地形、地貌、风向、土 地使用功能以及园区企业分布和园区总体规划,对园区 各功能区域进行合理划分,使之符合消防安全布局要求。 园区消防监督管理机制则包括对园区重点危险源的安全 监测与监督管理,消防设施有效性监测与管理, 以及园区 各化工企业安全生产的防火监督与管理。消防应急救援 与疏散预案针对园区典型工艺装备与危险场所的火灾类 型以及灾害演化规律,对园区灭火救援与安全疏散程序、 策略、装备应用,人员站位等因素进行预案设置与演练。 应急救援消防资源和消防力量主要包括化工园区内消防 站设置与分布、消防供水、消防通信与监控、消防通道等 公共消防设施和消防人员及装备, 其优化布局与有效配 置是实现园区消防安全规划的关键,而园区整体火灾风 险分析与评价则是进行科学规划的基础。园区消防应急 救援管理平台依托先进的监测监控、信息以及决策等软 硬件系统,实现对园区危险源的监测以及灾害事故的应 急响应,是园区消防规划成效的集中体现,是园区消防资 源与消防力量的调配指挥中心。 根据我国目前石油化工园区建设发展的现状, 针对 化工园区消防安全设置及规划中存在的问题, 在充分吸 取国外发达国家化学工业园区规划建设经验教训的基础 上,对我国石油化工园区消防安全规划应重点开展以下 几个方面的研究工作,建立科学规范的化工园区消防安 全规划理论及方法,全面提高我国石油化工园区的消防 安全水平。 ( 1)定性与定量相结合,对石油化工园区火灾风险进 行分析。采用定量风险分析的方法,按照石油化工园区 功能区规划及发展定位,开展化工园区火灾危险源辨识 以及火灾危险源分布分级规律研究,结合园区生产工艺 与危险工艺装置,对园区内规划建设的石油、化工企业的 灾害事故类型、火灾爆炸特性、火灾规模、火灾爆炸灾害 事故演化规律,以及火灾风险影响因素进行定性、定量分 析,对化工园区泄漏、火灾、爆炸以及连锁灾害后果与影 响范围进行预测分析,建立科学完善的化工园区火灾风 险管理体系。 ( 2)建立多目标石油化工园区消防安全规划模式。 在充分考虑园区内石油化工企业工业活动过程中各种潜 在风险的同时,综合考虑园区经济、社会、环境、生态等诸 多因素,建立基于多目标决策技术的消防安全规划模式 和方法,优化消防资源配置,提高化工园区灾害事故的应 对效率,以应对和处置复杂的化工园区消防安全问题。 ( 3)建立化工园区内化工企业区域安全规划评估论 证机制。按照分区制原则, 对园区内石油化工企业按照 火灾风险级别进行分类设置、布局, 构建石油化工园区科 学长远的整体规划体系,在化工园区火灾风险定性定量 分析的基础上,开展基于园区火灾风险的消防安全规划, 并对园区内化工企业区域安全规划进行评估论证。 ( 4)提高化工园区企业本质安全设置, 增强化工园区 防灾、抗灾能力,提高灾害应对处置效率。在对石油、化 工典型工艺过程的火灾风险因素分析的基础上, 提高园 区企业化工工艺的本质安全设置,研究园区内化工企业 石油、化工工艺过程的固有火灾风险与相应的消防设置 及应急救援力量需求之间的关系,在对化工园区火灾风 险预测分析研究的基础上,开展基于化工园区区域火灾 风险分析的消防能力配置及应急救援规划方法的研究。 ( 5)建立石油化工园区灾害监控与应急处置决策系 统,提高园区应急救援能力。建立基于风险的化工园区 消防能力建设与应急救援力量优化体系,对园区内石油 化工企业危险工艺及装置的关键参数进行实时监测, 提 高工艺装置固定灭火装备应急响应与处置能力; 在对园 区火灾风险以及连锁灾害、次生灾害后果定性定量分析 的基础上,对化工园区消防能力与应急救援力量进行针 对性的优化配置, 建立基于区域火灾风险分析科学完善 的消防能力配置以及应急救援规划方法;加强对园区灾 害事故应急处置平台的建设, 依托 RS、GIS 等先进信息 技术,构建石油化工园区灾害应急响应与辅助决策系统 平台,提高园区灾害事故的应急处置与决策能力。 3 � 石油化工园区消防安全趋势展望 随着工业经济的快速发展,环境与能源问题日益突 显。创建循环经济, 实现能源与资源的综合、有效利用, 建立人与自然和谐发展的生态工业园区,是石油化工园 区未来健康发展的必然趋势。适应循环经济与生态工业 园区的发展需求, 化工园区消防安全规划应进一步强化 灾害防范机能,提高园区本质安全水平,从根本上降低园 区灾害风险。此外,适应生态工业园区要求,构建绿色消 防、清洁消防以及智能消防将是未来园区消防安全发展 的总体趋势。根据国际消防技术发展方向, 可以预见未 来石油化工园区消防安全规划与技术将在以下几方面取 得新的突破。 ( 1)工业生态网络火灾风险分析模式的突破与发展。 适应循环经济清洁生产和资源循环利用的闭环型经济模 式发展的需要,工业火灾风险分析应针对循环经济工业 链流程和系统化集成的特点, 对原材料与废弃物循环利 用以及物质和能量逐级传递过程中的工艺及装置的火灾 风险进行分析,建立起工业生态网络火灾风险分析体系 与方法。 ( 2)绿色消防、清洁消防以及智能消防技术的发展与 应用。适应循环经济与生态工业清洁生产、零排放、低消 耗的产业形式,消防安全技术在强化灾害防范能力,提高 园区本质安全水平,降低生态工业灾害风险的同时,应着 386 Fire Science and Technology, May 2010,Vol 29, No. 5 重向低消耗、清洁、高效方向发展,在灾害智能监测与早 期火灾抑制等关键技术上取得突破,提高工业火灾防治 技术水平,并避免因消防救援造成环境及其他次生灾害 事故的发生。 ( 3)生态工业园区绿色、智能、高效消防安全规划技 术发展与突破。生态工业园区规划遵循与自然和谐共 存、生态效率优先、区域发展、高科技、高效益以及软硬件 并重等原则,强调园区工业与区域自然生态相结合,通过 现代生物技术、生态技术、节能技术、节水技术、再循环和 信息技术等,运用先进的管理体系和方法,提高工业生产 过程中的资源利用效率,减少污染物排放,实现可持续发 展。生态工业园区消防安全规划在生态工业园区规划原 则的基础上,应优化消防资源配置和消防力量布局,突出 绿色、智能消防理念,运用先进的信息技术以及节能技 术、节水技术、再循环等高技术手段实现对工业灾害的智 能监测、防范、快速响应与抑制。 参考文献: [ 1]国家发改委.石化产业调整和振兴规划[ R] . 北京: 国务院办公厅, 2009. 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In order to complete the fire safe� ty planning for the petr oleum chemical industria l park, the cop� ing str ategies and research concepts are put for th. And the de� veloping tendency of petro leum chemica l industr ial pa rk fir e safety planning is a lso pro gnosticated. Key words:petro leum chemical industria l park; fire safety plan� ning ; coping strateg y 作者简介:刘晅亚( 1976- ) ,男,公安部天津消防 研究所助理研究员, 博士, 主要从事工业火灾、爆炸防 治技术研究和消防科研管理工作, 天津市南开区卫津 南路 110号, 300381。 收稿日期: 2010- 02- 26 387消防科学与技术 2010年 5月第 29卷第 5期