摘要：近年来，随着我国经济的高速发展，石油化工工业得到了迅速的发展，炼油厂均向大型化、自动化发展，既有炼油厂深度改造已迫在眉睫。炼油厂改造过程中厂区内施工安全控制和环境保护尤为重要，这就要求改造过程中对既有地下管线与设备进行保护，以及对现场颗粒物PM10和PM2.5、温度、风速、风向、有毒气体等数据进行实时监测，及时对突发状况做出合理有效的处理，保护空气环境。本文对大型炼油厂区内大规模机械施工安全控制和环境保护作出简单分析，并给出合理化措施及控制要点，以供参考。
关键词：炼油厂；管线保护；空气监测
1 炼油厂改造过程中安全隐患分析
1.1 地下管线安全隐患分析
炼油厂改造过程中，避免不了动土开挖及大型机械施工，其中机械开挖会直接破坏既有材料输送管道，造成材料泄露、污染土壤以及浪费资源。情节严重时，会酿成火灾、爆炸等严重的生产事故，造成巨大的经济财产损失和人员伤亡。大型机械施工振动同样会对既有材料输送管道造成损害，如管道开裂、断裂等，容易造成材料泄露，污染土体、水源等。
1.2 空气质量安全隐患分析
在炼油厂改造施工过程中，一方面，机械施工会产生扬尘等空气颗粒污染物，对空气环境产生不利影响，进而对工作人员造成身体上的伤害。另一方面，炼油厂自身的生产活动，同样会产生有毒有害气体，如颗粒物PM10、PM2.5及其它混合有毒气体等，这就需要我们及时对颗粒物PM10和PM2.5、温度、风速、风向、有毒气体等数据进行实时监测，及时处理安全隐患。
2 安全控制措施及方法
2.1 地下管线的保护
对于炼油厂既有管道，管道埋设在地下，对于其管道轴线走向、管道埋深，都有不确定性。炼油厂改造过程中容易对管道造成破坏，应着重进行保护。
对既有管道进行保护，首先应探明管道轴线走向及埋深。利用高精度金属探测仪，沿管道轴向每3m测一点，绘制管线走向分布图。
对既有管道保护分以下几类：
（1）炼油厂改造新建结构物与既有管道结构冲突
如炼油厂改造新建结构物与既有管道结构冲突，应及时与业主、设计及监理等单位联系以协调解决，进行设计变更，调整冲突部位，然后确保结构不冲突后进行施工。
（2）炼油厂改造新建结构物与既有管道交叉
如炼油厂改造新建结构物与既有管道交叉，应对既有管道进行支护，具体支护方案应由具有专业资质的设计单位设计验算后出具，然后根据设计单位出具的管道支护方案进行支护。
支护过程中，首先在管道附近开挖，使管道在土体中露出，开挖前应对照管线走向分布图，在管线开挖范围内，用白色石灰或其它标志物将管线轴线在地表标记出来，并沿轴线每2m埋设警示旗，代表管线。
正式开始施工前，应先对全体参与施工人员进行培训与交底，利用先进的BIM软件进行管道开挖支护模型的创建，再利用三维BIM模型的可视化、可模拟性的特点，在三维模型上对机械设备施工步骤进行部署、规划和演练，模拟内容包机械开挖、人工开挖、设置警示带、最终支护、回填保护等一整套施工方案，方案成熟后制作BIM模型视频交底，视频技术安全交底与传统交底文件相比，更通俗易懂、直观，用视频对施工人员进行交底，确保施工过程安全顺利的进行。对管线进行开挖支护的BIM模型如图1、图2所示。
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图2 管线开挖支护模型图
开挖时应注意安全范围，在安全范围外可以使用小型开挖机械，如60型单斗挖机、90型单斗挖机等小型机械。管线保护安全施工范围见表1。
表1 管线保护安全施工范围
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在安全范围内，必须人工开挖，人工开挖应使用轻型工具为主，如铁锹类。减少使用尖锐工具频率，如铁镐类。避免因人为失误对既有管线造成破坏。
在开挖时如遇块石等较大物料，不可使用破碎锤等大型带振动的机械进行破碎，应使用人工徐徐破除。开挖时应分段开挖，沿轴线对称开挖，防止管线因土体不均匀开挖受力不均而造成破坏。如遇管线埋设较深，应放坡开挖，确保开挖槽土体稳定性。开挖完成后应严格按照设计单位出具的支护方案进行支护。
（3）炼油厂改造新建结构物与既有管道相邻
炼油厂改造新建结构物与既有管道相邻时，施工前应在既有管线安全范围边缘（靠近炼油厂改造新建结构物侧）设置警戒标识，管线安全范围内严禁开挖。同时，在施工新建结构物，尤其是施工基础结构时，不能使用带有振动的机械，如柴油锤打桩机、冲击钻、钢板桩机等。
另外，在施工前应对所有参与施工的人员进行安全技术交底和安全作业规程教育，明确项目施工工序、安全隐患、施工禁忌等注意事项。施工过程中，专职安全员旁站，监督每一步施工过程，及时制止危及管道安全运行的野蛮施工及违章作业行为。
施工范围内，严禁堆放易燃、可燃、易爆物品，不得排放腐蚀性液体、气体，禁止堆放一切与施工无关物品，部分与施工有关物品，应堆码整齐。施工区域内严禁携带火种，严禁吸烟。在土方作业过程中，严禁进行爆破作业，爆破产生的振动可能会对既有管道产生破坏性影响。
不得在管线上方通过重载车辆及大型施工机械，如大型挖掘机、压路机等重型机械。
施工过程中发现管线有异常时，应立即停止施工，找出问题并及时处理，待问题解决后方可继续施工。
施工过程中对可能发生的意外情况，事先制订应急措施，配备好抢修器材，以便在管线出现危险时及时抢修，做到防患于未然。
2.2 空气质量监测
炼油厂等石油化工厂区属高危环境，其生产过程中容易产生颗粒物PM10、PM2.5以及CO、NO、NO2、NOX、SO2、H2S等多种有毒气体，一旦发生有毒有害气体泄露，将直接危害着厂区内工作人员生命和财产安全。
2.2.1布置空气检测系统
炼油厂生产活动及项目改造过程产生对空气质量损害的物质主要分为两类，一是间接危害工作人员身体健康的物质，如PM10、PM2.5等颗粒物粉尘类，二是含量浓度过高时，直接对工作人员身体造成伤害的有毒气体，如CO、NO、NO2、NOX、SO2、H2S等有毒有害气体。
在工作人员活动相对密集地区，以及设备排风口、能够产生有毒有害气体的位置，安装空气监测装置，包括PM2.5检测仪、PM10检测仪、有毒气体检测仪、温度计、风力计等监测设备。
在监测系统安装使用之前，利用先进的BIM软件进行厂区内监测BIM模型创建，BIM模型突出厂区内主要影响因素，简化了其它次要影响因素。因此，详建了场地地形、地上管线边坡、土方作业面等，将厂区内建筑物、油气罐、生产车间的外部细节进行了简化，仅以块状物表示，厂区内空气监测装置模型布置如图3所示。
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图3 空气监测装置布置
再利用三维BIM模型的可视化、可模拟性的特点，在场地三维模型上对空气监测设备的布置位置、密度、高度等进行部署和规划，总结出合理有效的空气监测装置布置方案，之后按照方案进行安装布置监测装置。
2.2.2数据收集与处理
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图4 平台监测数据
将安装的空气监测装置联网，监测装置收集数据并实时传入信息平台，通过平台对数据进行分析处理。平台端要有专职人员轮班24小时值守，对平台处理过后的数据进行人工判断，来指导现场的生产活动以及炼油厂项目改造施工活动。平台收集信息如图4所示。
如某一监测点的某一项监测数据超出警戒值，则平台数据会以红色凸显出来，方便值守人员及时发现突发状况。
2.2.3空气质量状况反馈
信息平台处理过后的数据，应迅速有效的反馈给生产活动及改造施工现场第一线生产人员。
有毒有害气体对人体伤害巨大，环境浓度一旦超过警戒值，应立即采取警戒措施，疏散人员至安全区域，并采取相应处理措施进行妥善处理，待环境浓度达到安全浓度时，方可解除警戒。各有毒有害气体警戒值见表2。
表2 有毒有害气体警戒值
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注：1、TWA警报：时间加权平均值（TWA）是在4-16个小时用户可调节周期内平均测得的累计有毒气体暴露极限值。
2、STEL：短时间接触容许浓度（Short term exposure limit）
PM10固体颗粒物超过警戒值，PM10会被人体吸入沉积在呼吸道、肺泡等部位从而引发疾病，PM10卫生条件下要求：室内可吸入颗粒物日平均最高容许浓度为0.15mg/m3。质量中值直径为10μm。
PM2.5固体颗粒物，与PM10类似，但其对人体的危害比PM10要大得多，PM2.5颗粒物24小时平均值标准值见表3。
表3 PM2.5空气质量等级表
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当空气质量状况为优、良时，工作人员正常活动状况不受影响，当空气质量状况为轻度污染时，应适当减少户外工作及生产活动。
2.2.4突发状况处理
当有毒气体浓度超过警戒值时，应立刻撤离并疏散人员至上风口，并避免停留在低洼处，封锁现场，严格禁止人员进入有毒气体浓度超高区域。利用强力通风设备进行通风处理，降低厂区内有毒气体浓度。同时，及时向有关部门汇报，请专业人员有针对性的处理，排除安全隐患。
3 结束语
科技推动着人类的进步，老一批炼油厂面临淘汰和改造的困境，在炼油厂改造项目过程中，地下既有管线由于其隐蔽性，需保护难度大，要重点保护。其重点在于一是避免直观可见的机械对管道产生直接的破坏，二是避免大型机械运行过程中产生振动对管道产生隐蔽的间接破坏。厂区改造过程中同样会产生颗粒物PM10和PM2.5，生产过程中会排放毒气体，都会对环境造成破坏，而处理环境问题的根源在于加强安全与环保意识，杜绝人为原因造成空气环境污染，以及发展科学技术、改进工艺，减少有毒有害气体排放，减少对空气环境的破坏。同时，如若发生有毒气体或颗粒物浓度超警戒值，应立刻疏散人员至上风口处，确保人员生命安全，请专业人员消除或降低空气中有害气体浓度，排除隐患。总之，通过上述种种措施，在炼油厂改造项目中能一定程度的避免事故的发生，营造一个安全、高效、优质的生产环境。
论文作者:邓平1,范立清2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/6
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