油气站场地面工程风险分析与安全设施设计

油气站场地面工程风险分析与安全设施设计

许冬梅

中石化江汉油建工程有限公司西南项目经理部 433123

摘要：在石油和天然气项目建设中，油气站场的新建与维修施工必不可少。然而，油气站场的安全风险极高，不少重特大事故发生在油气站场。本文以油气站场地面工程建设维修项目施工为对象，分析项目施工存在的安全风险，提出了安全设施设计方案，以期为油气站场地面工程施工实践提供一定的参考。

关键词：油气站场；地面工程；风险分析；安全设计

油气站场是原油生产十分重要的基础设施，主要包括油井生产原油的集输、储存、加热脱水、原油外输等任务，安全风险极高，曾发过多起重特大安全事故。因此，油气站场新建维修项目开工之前，应开展项目安全设施分析评价和设计工作，从而保证项目新建维修及投用安全。

1油气站场地面工程项目危险有害因素分析

1.1物料危险性分析

主要危险物料包括原油泵房，油气封闭设备，加热炉，原油储罐，站原油管道等设施；这些设施均储存着一定的原油、天然气及硫化氢。其危险因素如下：

     (1）原油。原油的化学组成成分中有很多易燃和易挥物质，如芳烃，烷烃等。此外，空气和蒸汽两种物质相互融合后会形成一种爆炸性气体，如果外界有明火作用则极易诱发火灾和爆炸事故。含水原油再燃烧反应过程中将导致爆喷现象发生，甚至形成火浪或池火现象。此外，原油蒸汽浓度过大也会对人体器官产生一定刺激和损害。

(2)天然气。甲烷作为一种混合性气体，天然气主要的组成元素，因此它也具备了甲烷的主要特质。具有易燃易爆性，扩散性，易受热膨胀，中毒和窒息的特点。

(3）硫化氢。这种物质具有极强的爆炸性，遇到明火即发生火灾或爆炸事故，属于甲类火灾性质的危险物质。硫化氢具有较强的职业危害性。一般而言，轻度中毒者可能出现咳嗽、胸闷、眼结膜炎等不适症。高度中毒者则会发生晕厥、头疼，严重者还会出现肺水肿和脑水肿严重后果。 

1.2工艺过程危险有害因素分析

(1）井口生产装置危害分析。 ①井口采油树系统内结构复杂，各种仪表、卡箍接口、阀门等部件如有腐蚀现象，将可能导致漏气或井喷现象。②设备平台上的作业车辆脱轨碰撞井口，也会造成油气泄漏现象。③井口伴热带一旦失效可能会由于寒冻而发生堵塞，进而产生油气泄漏等严重后果。④井口处各配电箱的零部件发生破损、连接不牢等问题，电缆线包裹不严密，超负载运行出现短路火灾等现象。⑤如果油站设备平台发生开裂隐患，可能导致员工在巡检作业期间出现高处坠落事故，以及导轨固定螺栓隐患也有可能发生物体打击事故。

(2）油气处理危害分析。①分离器，干燥器之类的压力容器再设计、制作过程中有一定的隐患。易燃液体一旦发生泄露将会导致火灾事故发生。②导致分离器操作失常的原因来自多方面，如水出口过滤网堵塞、天然气出口调节阀故障，油水两室调节阀故障，安全阀故障，原油稳定器不能正常运行等。以上都有引发油气泄露的风险，而一旦遇到火花或高温物质将会诱发火灾甚至爆炸现象。③检测期间可能由于阀组出现故障而发生气体外漏问题。④排风用的轴流风机异常造成泄漏后的气体无法全部外排，造成有限空间内气体达到爆炸范围限值。

(3）原油泵输危害具体原因。原油外输的主要动力装置就是油泵。输油泵机组通常布置较为密集，而各单体设备可能出现密封不严现象，加之油泵启停次数很多，进一步加剧了油泵泄露的隐患，甚至引发火灾或爆炸链锁事故。

(4）外输管线危害分析。原油和天然气都是采用管道方式进行输送的，因此管道材质的优劣程度也直接影响原油的整体安全性。

    (5）油罐危险性分析。在本系统区域内可能导致油气泄露的关键设备就是罐区，如果发生油气泄漏将发生严重的火灾和爆炸事故，后果不堪设想。

(6）天然气压缩装置危害因素辨识分析。①压缩机冷却系统出现异常工况，如供水中断、管道堵塞等，将造成设备运行温度骤增，进而引发火灾或爆炸事故。②压缩机油缸选用的用品种类错误，油品异常可能会在设备内形成大量积碳。而这些积碳在特定的条件下会生成的一氧化碳气体，一旦这些一氧化碳气体浓度达到既定的爆炸极限值后，会造成压缩机发生的燃爆恶劣后果。③一旦设备的进气阀、安全阀之类装置损坏可能导致密封件失效，由此引发压缩机超压火灾事故。④未对压缩机检修前，系统无法安全可靠的进行更换。⑤未按规范要求启停压缩机，导致进气门打开程序异常将使得压缩机内产生负压现象，甚至引发严重的燃爆事故。

1.3其他危险有害因素分析

(1）物理爆炸。油气站场地面系统装置中可能发生物理爆炸的设备有很多，如脱硫塔、分离器、压缩机等。而导致设备发生物理爆炸的原因也有很多，如设备安全阀失效、压力容器内部超压超温、设备表面局部破损强度降低、设计缺陷等，一旦发生泄露或爆炸事故，将会对周边设备和人员产生严重破坏。

(2）机械伤害。油气站场内内机械设备系统庞大，诸如油泵、压缩机等各类设备的外露转动防护不足的问题也十分突出，如果人员操作不当或不慎误碰这些部件会导致严重的机械伤害不良后果。

(3）物体打击。压力容器由于爆炸飞溅的金属碎片可能对周边的人或物造成二次伤害，由此导致严重的物体打击事故。设备的百叶窗、阀门禁固件、杠杆等零部件在操作过程中可能由于设备缺陷而发生爆炸事故，周边的人群也有被碎片伤害的危险。

(4）高处坠落。在设备维护和操作中导致发生高处坠落事故的危险因素有很多中，例如，工作人员在超过2米以上的平台作业未按规范系挂安全带，设备平台周边的防护栏杆脱落，未按要求佩戴防护用品，都可能造成人员从高处坠落而发生严重后果。

(5）触电、火灾。施工现场中很多电气设备设施在工作运行中可能会由于外壳漏电或接地不良引发触电事故。而此时如果有人靠近或触摸该设备将会导致电击事故，严重的可能会导致人员死亡后果。

(6）灼烫。加热炉在正常生产运行状态下内部温度很高，一旦发生介质泄露现象喷溅到人的皮肤上将导致严重的灼烫后果。再者，如果操作人员误碰到高温设备表面也会造成不同程度的灼烫。

(7）噪声振动。油气站场区域造成的主要来源是注水泵和压缩机，工人长期受到噪音辐射影响，会产生情绪烦躁、神经衰弱等身体不良症状。长此以往，劳动者还会产生注意力低下，工作效率低等反应，甚至由此引发其他意外伤害事故。

(8）腐蚀。各类能源介质管道由于受到外界气候的影响，包括气体腐蚀、高温烘烤、酸碱物质侵蚀等可能会发生一定的物理或化学变化。久而久之，管道或压力容器外壁也变薄甚至出现漏点。管道腐蚀后还会发生人员中毒、火灾或爆炸的严重后果。因此，必须做好定期检查和维护工作。

(9）外界环境引发的有害因素。自然气候中出现的危险因素包括地震、雷雨、高温等异常气候条件都会对工程开展产生负面影响。

3油气站场地面工程项目安全设计要点

3.1工艺系统安全设计要点

(1）防泄漏、防火、防爆。 ①应该采取密闭集输工艺。②项目新建维修过程要安装控制系统，通过集中监控和预警的形式实现集中控制目的。现场所采集的各种仪表信息可被过程控制系统所采纳，它能满足对生产过程各种工艺参数的监控、记录、处理、报警等功能任务，确保新建维修项目运行正常。③在一些重要场所和关键设备区域采取必要的机械通风措施，如压缩机房、加药泵房、压缩机房等。轴流风机必须是防爆型的。④选材依据行业具体标准提前涉及好工艺性能参数，主要包括有温度、腐蚀余量等几项参数，设备要有相应的合格证书和使用说明书等。重新启用的特种设备须经相关资质检验机构加以检测并合格，确保设备的性能可靠满足设备工艺运行需求。⑤在本系统区域内化为火灾和爆炸危险区域的设备有：外输泵房、污水池、收发球区、燃气阀组区、原油储罐等，同时该区域内的涉及的电气设备种类也很多，如开关、灯具、配电装置等。在以上区域周边配备了相应的灭火器器具，如消防沙、灭火氮、水桶和防火服等。⑥在具有火灾危险性的关键设备区域场所，配备一定数量的灭火器装置，一旦突发火灾能够及时组织人员进行扑灭。⑦现场配备其他应激器材，包括空气呼吸器、防毒面具等。同时给生产一线员工配发相应的防噪耳塞、防静电服、防护手套等，并做好定期检验更换工作。

(2）防硫化氢。 ①采集管道部位有采集口，并在其中增加防腐剂防止使用期间发生腐蚀或堵塞问题。由于硫化氢具有较强的的腐蚀性，管道壁厚设计专门增厚3mm。同时，在油气站场系统内的一些关键设备厂房，如天然气站、加热炉、原油储罐区、气举装置区、压缩机房等区域均配备了可燃气体探测装置，以及其他个体防护器材，如空气呼吸器、苏生器等，以备突发情况使用。

(3）防雷和防静电。油气站场区域内的建筑物房顶均设立了镀锌圆钢结构用于防雷的接闪器，同时与进出外输泵房等工艺管道等相连接。在有静电产生的关键出入口处设置消除静电装置。

(3）联锁保护。油气站场系统内不同的生产单元之间要有必要的连锁保护。出于安全方面考虑，连锁装置应满足以下基本功能：高低液位报警联锁控制，三相分离器油室及水室液位，低位联锁停止装置，以及高低液位报警。

(4）紧急快速切断。一旦油气站场系统内发生严重的火灾或其它恶性事故，要有快速切断措施，实现与站外的有效隔绝。其中必须安装紧急快切的设备系统有：原油外输管道、原油罐进出口处等。出于安全考虑，快切装置的执行机构同时要满足能够远控信号控制的要求。

(5）防超压、防过热。设备设置原油进口温度和压力显示仪表。天然气外输温度、流量和压力计。外输泵出口温度和压力指示。设立罐体高低液位量并装置有报警系统，及提升泵进口压力显示及相应的报警设备。润滑油系统装配有超限保护仪器，低排排放保护装置，注水泵安装超压显示器材。

3.2设备及管道安全设计要点

(1）使用性能可靠的设备装置。油气站场系统内的压力容器、高低压泄压设备本体处都装设了安全阀，一旦压力骤增能够起到保护设备和操作人员的目的。

(2）当下设备采用了先进的工艺技术，使得系统内重要和关键设备能够完成远程或局部控制操作任务。该站工艺设备具有温度和压力实时检测仪器，以及油罐高低位显示装备和可燃气体检测设备。以上各种工艺参数可以在中央控制室的监控系统上显示，一旦发生异常情况应立即采取紧急控制措施。

(3）在角落地面管线位置装设管线标桩，维持其运行安全。①本系统区域内的所有仪表器具等设备应符合有关行业检测检验标准并定期检验合格。②爆炸危险区域的电器设备均为隔爆型的，包括配电室等关键设备区域内的应急照明等。③依据管道介质内油品的特性，采取必要的密封措施，防止由于油气挥发而造成现场形成易燃气体环境，从根本上消除火灾隐患。④各设备工艺参数运行正常。落实设备定期巡查保养制度，防止发生漏油、溢气、超压、超温等不良状况。⑤依据相应的规范对系统设备内的装置、管道、配件、消防设施等进行逐项审查。同时，还要有关部门对其开展检验检查工作，保证安全生产和稳定运行。⑥企业要指定并落实相应的设备维护保养制度。依据不同设备类型和性能展开定期维护检查任务，并建立完备的台账记录。⑦依据行业规范加强管道的防护措施，杜绝恶意破坏行为。⑧落实严格的消防管理制度，定期开展消防培训和演练任务，保证现场消防设施完好有效处于备战状态。⑨定期组织管理人员进行安全专业培训，按照行业主管部门要求办理相应的资质证书。⑩编制和落实各项应急预案，并定期组织开展演练工作，对其中适应的地方及时修改和完善。

(4）电气设计关键。①供配电设计。油气站场系统内电力负荷可细分为如下两大类型，即注水系统和油气油气集输系统。而二级负荷的电力设备系统包括自控仪表、外输泵和通讯设备等，三级负荷的电力设备系统包括生产工作照明、单井等。②电气防火防爆措施。爆炸危险场所区域，可分为室外油气设备和外输泵房两类。存在爆炸危险因素设备及区域有油气站场内的各种控制开关、电机、配电设备等。现场爆炸场所内的电力线路传输都是铜芯，同时各类防爆电气都为明装或明敷，而防爆区域内的电缆为地下暗敷，地面以上的线路采用防爆挠性管和丝扣链接密封方式。

(5）防静电和防雷接地设计。①需符合二级防雷标准设计的站房区域有油罐、泵房、室外工艺设备等。需符合三类防雷标准的设备区域有室外撬装电气、值班室等。②油气站场系统内的介质管线阀门法兰连接不足5个螺栓的要做防静电处理措施。同时，管网系统内上下管线交叉间距低于100mm的地方也要做号防静电跨接。③系统内各工艺管道和不足 5 处螺栓连接的阀门法兰要做好防静电措施。同时，管网系统上下管线交叉低于 100mm还应设置安装防静电分频器。

(6）自控仪表及火/气报警设计。① 电源。油气站场系统下的各控制室设备都安装了UPS备用电源，要求电源持续供电时长不低于半小时。同时，电动阀的机械动力装置也有UPS电源。系统设备中适用于控制系统和测试仪器的电压系统配置要求为交流 380VAC 或者 220VAC，50Hz；直流 24VDC。②自控系统。油气站场系统内安装了一套完备的控制系统和危险有害气体检测系统内的信号前端处理，以上系统的采集被 DCS 操控。操作站内核心控制系统为工业计算机网络，能够完成现场设备的各项控制任务，包括对系统的报警、处理、指示和运算等，从而确保系统设备持续稳定运行。 ③系统内装备的火灾/气体监测系统采用单一通道形式的消防/空气报警面板；以便于准确检测并预警防爆区内的各类可燃气体，一旦有异常情况可直接经由硬线上传预警信息到 DCS ，然后由后者发出灭火指令。

3.3其他防范设计

(1）防火防爆设计。为保证油气站场系统安全，在以下生产区域都专门分开设置了办公室和辅助室，包括中央控制室，纤维束过滤室，应急泵室，双过滤介质室，泵房，加药室，外输泵房，供热水泵房等。系统内外部消防泵火灾危险类别按最高的甲类厂房标准设计，室内地面材质为防火水泥，出入门材质为乙级防火门。

      (2）消防设计。罐区内设置有专门的自动烟雾灭火系统，还包括多处小型消防执勤点。

      (3）防范自然灾害设计。①防震：该油气站场的地震设防烈度为 7 度，因此该区域内的建构筑物要满足不低于该等级的设计要求。②防雷：该油气站场的全年雷暴天数平均值是28 天。为做好本区域内地基稳定工作，防止地基出现不均匀沉降问题，整个区域内未设置较大的定居点。

      (4）防高温措施。设备操作人员工作时必须按要求佩戴防灼烫防护用品。同时，对系统内的高温设备和装置要采取隔热措施，防止人员误碰发生烫伤事故。

(5）防高空坠落措施。企业内部要制定并落实严格的高处作业管理制度。涉及高处作业前，应提前确认现场防护栏杆的可靠性和有效性，同时作业人员要穿系安全带等其他类防护器具。

(6）个体防护用品设计。本系统区域的关键岗位配备了空气呼吸器和防毒面具。一旦发生突发火灾或爆炸事故，岗位人员能够沉着应对，及时采取应急措施尽量降低事故造成的损失。

4结语：

油气站场是事故的多发地，在油气站场项目施工之前，必须对项目安全设施进行风险分析，全面地识别危害和有害因素，科学合理地对风险分析和安全设施设计，从根本上杜绝安全事故发生的隐患和苗头，有效保障油气安全生产工作稳定运行。

参考文献：

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