淺談石油化工裝置儲罐爆炸危險區(qū)域劃分及防雷設(shè)計

郭蕾

提要：簡介石油化工裝置儲罐的分類，指出石油化工裝置中常用的儲罐類型。通過對比不同的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，分析各規(guī)范對石油化工裝置儲罐的爆炸危險區(qū)域劃分及防雷要求，說明工程設(shè)計中如何進(jìn)行地上、立式儲罐（即固定儲罐和浮頂儲罐）的爆炸危險區(qū)域劃分及采取何種防雷措施。

關(guān)鍵詞：爆炸危險環(huán)境；防雷；戶外；接閃桿；固定儲罐；浮頂儲罐

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）12-0245-03

1 概述

目前，大多數(shù)石油化工企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)情況和銷售情況，在廠區(qū)內(nèi)設(shè)置原料儲罐或成品儲罐，或二者皆有之。石油化工企業(yè)會根據(jù)儲罐的容量、儲存的可燃物質(zhì)及總圖位置，采取不同的儲罐，或是罐組，或在儲罐周圍設(shè)置圍堰組成罐區(qū)。石油化工裝置的儲罐按不同的分類方式，可以分成不同類型的儲罐。

按儲罐材質(zhì)分為金屬儲罐和非金屬儲罐。在石油化工裝置中主要采用金屬儲罐。

按儲罐的結(jié)構(gòu)形式分為固定儲罐、浮頂儲罐、無力矩儲罐、套頂儲罐。在我國石油化工裝置中主要采用固定儲罐和浮頂儲罐，其中固定儲罐為罐頂周邊與罐壁頂部固定連接的儲罐，分為錐頂儲罐和拱頂儲罐，拱頂儲罐在我國石油化工裝置中廣泛采用。浮頂儲罐又分為內(nèi)浮頂儲罐和外浮頂儲罐。內(nèi)浮頂儲罐是在固定頂儲罐內(nèi)裝有浮盤的儲罐，內(nèi)浮頂儲罐的頂部是拱頂與浮頂?shù)慕Y(jié)合，外部為拱頂，內(nèi)部為浮頂。外浮頂儲罐的浮頂是一個浮動的頂蓋，它在儲液的表面上漂浮，當(dāng)輸入和輸出儲液時，外浮頂儲罐的浮頂就隨之上下浮動。浮頂與罐壁之間存在一環(huán)形空隙，為了減少儲液的蒸發(fā)損失，在這個環(huán)形的空隙中充有密封裝置，在頂蓋上下浮動時，罐內(nèi)液體就會與大氣隔絕。無力矩儲罐和套頂儲罐在我國石油化工裝置中沒有廣泛采用。

按儲罐的幾何形狀分為立式儲罐、臥式儲罐、球形儲罐。固定儲罐和浮頂儲罐合稱為立式儲罐。

按儲罐所處位置分為地上儲罐、半地下儲罐、地下儲罐。在石油化工裝置中主要采用地上儲罐，半地下儲罐、地下儲罐主要應(yīng)用于石油庫和汽車加油加氣站中。

本文主要針對地上、立式儲罐分析。

2 爆炸危險區(qū)域劃分

2.1 固定儲罐

對于可燃物質(zhì)重于空氣、設(shè)在戶外地坪上的固定式儲罐的爆炸危險區(qū)域劃分，如下：

劃分為0區(qū)的區(qū)域是：在罐體內(nèi)部未充惰性氣體的液體表面以上的區(qū)域；

劃分為1區(qū)的區(qū)域是：以放空口為中心，半徑為1.5m的區(qū)域，及爆炸危險區(qū)域內(nèi)的地坪下的坑、溝等；

劃分為2區(qū)的區(qū)域是：儲罐的外壁外3m和頂部上3m的區(qū)域；如果儲罐周圍設(shè)有防火堤，則儲罐外壁至防火堤之間，其高度為防火堤頂部高度的區(qū)域內(nèi)。

詳見圖1。

2.2 浮頂儲罐

2.2.1 可燃物質(zhì)重于空氣、設(shè)在戶外地坪上的外浮頂式儲罐

對于可燃物質(zhì)重于空氣、設(shè)在戶外地坪上的外浮頂式儲罐的爆炸危險區(qū)域劃分，如下：

劃分為0區(qū)的區(qū)域是：浮頂式儲罐在浮頂移動范圍內(nèi)的區(qū)域；

劃分為1區(qū)的區(qū)域是：爆炸危險區(qū)域內(nèi)的地坪下的坑、溝等；

劃分為2區(qū)的區(qū)域是：儲罐的外壁外3m和頂部上3m的區(qū)域；如果儲罐周圍設(shè)有防火堤，則儲罐外壁至防火堤之間，其高度為防火堤頂部高度的區(qū)域內(nèi)。

2.2.2 可燃物質(zhì)重于空氣、設(shè)在戶外地坪上的內(nèi)浮頂式儲罐

對于可燃物質(zhì)重于空氣、設(shè)在戶外地坪上的內(nèi)浮頂式儲罐的爆炸危險區(qū)域劃分，如下：

劃分為1區(qū)的區(qū)域是：浮盤上部區(qū)域，以放空口為中心、半徑為1.5m的區(qū)域和爆炸危險區(qū)域內(nèi)的地坪下的坑、溝等；

劃分為2區(qū)的區(qū)域是：儲罐的外壁外3m和頂部上3m的區(qū)域；如果儲罐周圍設(shè)有防火堤，則儲罐外壁至防火堤之間，其高度為防火堤頂部高度的區(qū)域內(nèi)。

2.3 儲罐未設(shè)圍堰且存在二級釋放源

2.3.1可燃物質(zhì)重于空氣

對于可燃物質(zhì)重于空氣、設(shè)在戶外地坪上、通風(fēng)良好的儲罐未設(shè)置防火堤，或者設(shè)置了防污染圍堰但不能作為防火堤的，工藝專業(yè)特殊提出二級釋放源時，其爆炸危險區(qū)域的范圍劃分，除包括儲罐本身劃分外，還應(yīng)附加通風(fēng)良好、可燃物質(zhì)重于空氣的生產(chǎn)裝置區(qū)的爆炸危險區(qū)域。如下：

劃分為1區(qū)的區(qū)域是：爆炸危險區(qū)域內(nèi)的地坪下的坑、溝等；

劃分為2區(qū)的區(qū)域是：地坪上7.5m的高度，以釋放源為中心，半徑為15m的區(qū)域內(nèi)；高出釋放源7.5m的高度，以釋放源為中心，半徑為7.5m的區(qū)域內(nèi)。

劃分為附加2區(qū)的區(qū)域是：如果釋放源能夠大量釋放，并達(dá)到15m以外時，在2區(qū)以外存在附加2區(qū)，地坪上0.6m的高度，以釋放源為中心，總半徑為30m的區(qū)域內(nèi)。

詳見圖4和圖5。

2.3.2可燃物質(zhì)輕于空氣

對于可燃物質(zhì)輕于空氣、設(shè)在戶外地坪上、通風(fēng)良好的儲罐未設(shè)置防火堤，或者設(shè)置了防污染圍堰但不能作為防火堤的，工藝專業(yè)特殊提出二級釋放源時，其爆炸危險區(qū)域的范圍劃分，除包括儲罐本身劃分外，還應(yīng)附加通風(fēng)良好、可燃物質(zhì)輕于空氣的生產(chǎn)裝置區(qū)的爆炸危險區(qū)域。如下：

劃分為2區(qū)的區(qū)域是：如果釋放源位于地坪上小于等于4.5m時，則在釋放源上部7.5m的距離，以釋放源為中心，半徑為4.5m的區(qū)域，及從釋放源到地坪上的區(qū)域；如果釋放源位于地坪上大于于4.5m時，則需根據(jù)實踐經(jīng)驗確定。

詳見圖6。

3 采取的防雷措施

《石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置電力設(shè)計技術(shù)規(guī)范》SH3038-2000和《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010中規(guī)定，具有1區(qū)爆炸危險環(huán)境劃為第一類防雷區(qū)域。由圖1～圖 3，我們可以知道，儲存可燃物質(zhì)的儲罐是存在1區(qū)爆炸危險環(huán)境的。若按《石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置電力設(shè)計技術(shù)規(guī)范》SH3038-2000及《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010對儲存可燃物質(zhì)的儲罐進(jìn)行防雷設(shè)計，儲存可燃物質(zhì)的儲罐應(yīng)劃為第一類防雷建筑物。而《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010又規(guī)定，第一類防雷建筑物防直擊雷的措施應(yīng)為裝設(shè)獨立接閃桿或架空接閃線或網(wǎng)，使所保護(hù)的物體均處于接閃器的保護(hù)范圍內(nèi)，如建構(gòu)筑物和放散管、風(fēng)帽等所有突出屋面的物體。規(guī)范要求外部防雷裝置完全與被保護(hù)的建筑物脫離者稱為獨立的外部防雷裝置，其接閃器稱為獨立接閃器。若按此做法，則通常會在可燃物質(zhì)儲罐罐區(qū)外設(shè)置多個且比較高大的獨立避雷針，而獨立避雷針與建筑物之間、與地下管線之間均有距離要求，通常會使整個儲罐罐區(qū)占地面積增大很多。對于那些規(guī)模較大的儲罐罐區(qū)則無法設(shè)計。故在進(jìn)行儲罐的防雷設(shè)計時，不能僅僅簡單的套用現(xiàn)有規(guī)范《石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置電力設(shè)計技術(shù)規(guī)范》SH3038-2000及《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010。

《石油化工裝置防雷設(shè)計規(guī)范》GB50650-2011和《石油庫設(shè)計規(guī)范》GB50074-2014對戶外安裝的儲存可燃物質(zhì)的儲罐的防雷設(shè)計均與上面有不同的要求。

1）對于固定儲罐具體規(guī)定為：

A. 鋼制儲罐的罐壁厚度大于或等于4mm，在罐頂裝有阻火器的呼吸閥時，應(yīng)利用罐體本身作為接閃器。

B.鋼制儲罐的罐壁厚度大于或等于4mm，在罐頂裝有無阻火器的呼吸閥時，應(yīng)在罐頂裝設(shè)接閃器。值得說明的是，這里的接閃器沒有要求為獨立接閃器，而是設(shè)置罐頂。

C.鋼制儲罐的罐壁厚度小于4mm時，應(yīng)在罐頂裝設(shè)接閃器。

D.非金屬儲罐應(yīng)裝設(shè)接閃器，使被保護(hù)儲罐和突出罐頂?shù)暮粑y等均處于接閃器的保護(hù)范圍之內(nèi)。

E.非鋼制金屬儲罐的頂板厚度大于或等于規(guī)范《石油化工裝置防雷設(shè)計規(guī)范》GB50650-2011中規(guī)定的厚度t值時，應(yīng)利用罐體本身作接閃器；頂板厚度小于規(guī)定值時，應(yīng)在罐頂裝設(shè)接閃器，使整個儲罐在保護(hù)范圍之內(nèi)。

2）對于浮頂儲罐具體規(guī)定為：

浮頂儲罐包括內(nèi)浮頂儲罐和外浮頂儲罐，利用其自身罐體作為接閃器，浮頂與罐體采用兩根導(dǎo)線將做可靠的電氣連接。

4 小結(jié)

只有掌握可燃物質(zhì)的儲罐的類型、有無防火堤及具體的工藝要求，才能更準(zhǔn)確的分析可燃物質(zhì)的儲罐及罐區(qū)爆炸危險區(qū)域劃分及需相應(yīng)采取的防雷措施，做到既保障可燃物質(zhì)的儲罐的安全又不浪費，節(jié)省占地，節(jié)約投資。

參考文獻(xiàn)：

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