可燃液體罐(組)與專(zhuān)用泵(區(qū))布置探討

甄崇汀

中石化寧波工程有限公司　寧波　315103

?

可燃液體罐(組)與專(zhuān)用泵(區(qū))布置探討

甄崇汀*

中石化寧波工程有限公司寧波315103

根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)和儲(chǔ)罐總?cè)莘e的不同，就可燃液體罐(組)與專(zhuān)用泵(區(qū))防火間距和布置進(jìn)行論述。

可燃液體罐泵火災(zāi)危險(xiǎn)性防火間距

近年來(lái)，百萬(wàn)噸級(jí)的乙烯、千萬(wàn)噸級(jí)的煉油裝置不斷涌現(xiàn)，石油化工企業(yè)的裝置規(guī)模大型化的特點(diǎn)越來(lái)越顯著。隨之而來(lái)的是，企業(yè)中作為原料、半成品或成品的可燃液體存儲(chǔ)規(guī)模不斷擴(kuò)大，并且有種類(lèi)和存儲(chǔ)方式多樣化的發(fā)展趨勢(shì)。

防止和減少石油化工企業(yè)火災(zāi)危害的發(fā)生是安全生產(chǎn)的重中之重。針對(duì)常見(jiàn)的液化石油氣、液化天然氣、液化乙烯、液化丙烯、液化丁烯、液氨等可燃液體的設(shè)備布置是否合理，是否也會(huì)影響安全生產(chǎn)。設(shè)計(jì)中主要遵循《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50160(以下簡(jiǎn)稱(chēng)防火規(guī)范)。其對(duì)介質(zhì)火災(zāi)的危險(xiǎn)性分類(lèi)、罐組內(nèi)相鄰可燃液體地上儲(chǔ)罐的防火間距、防火堤和隔堤內(nèi)的有效容積及設(shè)置原則均有章節(jié)集中做了規(guī)定。對(duì)儲(chǔ)罐(組)與其專(zhuān)用泵(區(qū))的布置，根據(jù)儲(chǔ)存介質(zhì)和存儲(chǔ)規(guī)模的不同，也分別做了規(guī)定。本文對(duì)相關(guān)的條文規(guī)定按照可燃液體的類(lèi)別進(jìn)行匯總，并結(jié)合具體案例進(jìn)行探討。

1　可燃液體存儲(chǔ)介質(zhì)的火災(zāi)危險(xiǎn)性

1.1液化烴與可燃液體的關(guān)系

一般情況下，可燃液體指閉口杯閃點(diǎn)等于或高于37.8℃的液體，生活中常見(jiàn)有酒精、汽油、柴油等。而防火規(guī)范中則規(guī)定，可燃液體是指烴類(lèi)液體和醇、醚、醛、酮、酸、酯類(lèi)及氨、硫、鹵素的化合物。

烴類(lèi)液體屬于可燃液體，其中一部分特殊烴類(lèi)閃點(diǎn)較高，火災(zāi)危險(xiǎn)性大于其他非烴類(lèi)可燃液體。故防火規(guī)范借鑒國(guó)外做法，并結(jié)合《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50074和《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016對(duì)油品生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)的具體情況，將液化烴作為特殊的可燃液體進(jìn)行分類(lèi)，區(qū)別于其他可燃液體。其定義為：液化烴是指在15℃時(shí)，蒸汽壓大于0.1MPa的烴類(lèi)液體及其他類(lèi)似的液體，不包括液化天然氣[1]。其中烴類(lèi)液體是指C3、C4或由其為主所組成的混合物，還涉及乙烯、乙烷、丙烯等單組分的液化烴類(lèi)。由于液化天然氣主要成分為甲烷，常壓下將溫度下降至-162.15℃，其著火溫度為650℃，著火下限高于液化石油氣，所以液化天然氣不屬于液化烴。

1.2液化烴和可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)

對(duì)儲(chǔ)存介質(zhì)火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別的正確判斷是進(jìn)行儲(chǔ)罐和專(zhuān)用泵布置的前提條件。防火規(guī)范規(guī)定：判定可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性的最直接指標(biāo)是蒸汽壓。蒸汽壓越高，危險(xiǎn)性越大。但可燃液體的蒸汽壓較低，測(cè)量困難。因此，根據(jù)可燃液體的閃點(diǎn)確定其火災(zāi)危險(xiǎn)性。閃點(diǎn)越低，危險(xiǎn)性越大。閃點(diǎn)數(shù)據(jù)可從化工辭典中查到。

液化烴和可燃液體按防火規(guī)范火災(zāi)危險(xiǎn)性分為6類(lèi)，分別為甲A、甲B、乙A、乙B、丙A、丙B，見(jiàn)表1[1]。

液化烴和可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)除按照閃點(diǎn)溫度分布區(qū)間進(jìn)行分類(lèi)外，還應(yīng)考慮操作溫度與閃點(diǎn)的相對(duì)關(guān)系。當(dāng)操作溫度超過(guò)其閃點(diǎn)時(shí)：乙類(lèi)液體應(yīng)視為甲B類(lèi)液體，丙A類(lèi)液體應(yīng)視為乙A類(lèi)液體，丙B類(lèi)液體應(yīng)視為乙B類(lèi)液體；當(dāng)操作溫度超過(guò)其沸點(diǎn)時(shí)，丙B類(lèi)液體應(yīng)視為乙A類(lèi)液體。

1.3液化烴和可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性分析

液化烴本身所具有的高度易燃性、儲(chǔ)存方式的多樣性及儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)決定了其有泄漏及火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)。泄漏、空間爆炸是液化烴存儲(chǔ)過(guò)程中常見(jiàn)的事故類(lèi)型，重要的是可能會(huì)成為火災(zāi)爆炸事故的隱患。目前我國(guó)液化烴的儲(chǔ)存仍以全壓力式儲(chǔ)罐為主，其中球罐的應(yīng)用最為普遍。統(tǒng)計(jì)表明，全壓力式液化烴儲(chǔ)罐發(fā)生泄漏的概率與泄漏開(kāi)口直徑有關(guān)，具體情況見(jiàn)表2[3]。

表1　液化烴和可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)

因此，儲(chǔ)罐布置時(shí)必須嚴(yán)格遵守防火規(guī)范規(guī)定的防火間距。

2　甲A類(lèi)可燃液體罐(組)與專(zhuān)用泵(區(qū))的布置

根據(jù)防火規(guī)范的分類(lèi)，液化烴具有甲A類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)性，是廣義上的可燃液體中火災(zāi)危險(xiǎn)性最高的一類(lèi)。本章著重論述液化烴儲(chǔ)罐組及其泵區(qū)的布置。

為了避免液化烴罐(組)發(fā)生泄漏爆炸時(shí)，泄漏的可燃液體影響專(zhuān)用泵的使用，儲(chǔ)罐專(zhuān)用泵應(yīng)布置在防火堤外[1]。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，儲(chǔ)罐對(duì)泵區(qū)的影響與罐容和所存介質(zhì)的量有關(guān)，泵區(qū)對(duì)儲(chǔ)罐的影響相對(duì)較小。但從引發(fā)火災(zāi)的實(shí)際情況看，往往是兩者相互作用的結(jié)果。這里需注意：當(dāng)可燃液體儲(chǔ)罐的專(zhuān)用泵單獨(dú)布置時(shí)，儲(chǔ)罐與其是分別獨(dú)立的系統(tǒng)，無(wú)論哪部分出現(xiàn)問(wèn)題，視做只影響其自身系統(tǒng)，相互之間互不影響。所謂專(zhuān)用泵單獨(dú)布置是指該泵與其它泵不在同一爆炸危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)[1]。所以，當(dāng)可燃液體儲(chǔ)罐的專(zhuān)用泵單獨(dú)布置時(shí)，它與相對(duì)應(yīng)儲(chǔ)罐的防火間距不做限制。但對(duì)于甲A類(lèi)可燃液體而言，因其介質(zhì)火災(zāi)危險(xiǎn)性較大，無(wú)論專(zhuān)用泵是否單獨(dú)布置，均應(yīng)與儲(chǔ)罐之間保持一定的防火間距要求。綜合上述原因，液化烴儲(chǔ)罐(組)與專(zhuān)用泵(組)布置需滿(mǎn)足表3的要求。

表3　液化烴儲(chǔ)罐(組)與專(zhuān)用泵(區(qū))布置防火間距

注：(1)防火間距15m是根據(jù)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所范圍確定。

(2)液化烴罐與泵區(qū)的防火間距指罐設(shè)備外緣到泵區(qū)最外側(cè)軸線的距離。

(3)在滿(mǎn)足上述防火要求的情況下，泵區(qū)與儲(chǔ)罐防火堤外側(cè)基腳線的距離不應(yīng)小于5m。

布置案例1：某項(xiàng)目液化烴儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)局部布置見(jiàn)圖1。罐組儲(chǔ)運(yùn)能力為4.2×104m3，儲(chǔ)存介質(zhì)為混合碳四/丙烷球罐、異丁烷等烴類(lèi)。液化烴罐與泵區(qū)的防火間距為15.7m，大于15m(表4)的要求。

防火規(guī)范規(guī)定，液化烴全壓力式或半冷凍式儲(chǔ)罐組宜設(shè)置不高于0.6m的防火堤，防火堤內(nèi)踢腳線距儲(chǔ)罐不應(yīng)小于3m，堤內(nèi)應(yīng)采用現(xiàn)澆混凝土地面，并應(yīng)坡向外側(cè)，防火堤內(nèi)的隔堤不宜高于0.3m。根據(jù)國(guó)內(nèi)外火災(zāi)案例的分析，若不設(shè)置防火堤，一旦液化烴儲(chǔ)罐泄漏，由于液化烴易于流動(dòng)，而且大量泄漏時(shí)不宜短時(shí)間氣化，進(jìn)而威脅相鄰儲(chǔ)罐和設(shè)施的安全，造成災(zāi)害擴(kuò)大。同時(shí)防火堤可以防止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入罐組。案例中取值0.45m，以便少量泄漏的液化烴氣體擴(kuò)散。一旦泄漏量較多，堤內(nèi)有部分液化烴積聚，設(shè)置的可燃?xì)怏w濃度報(bào)警器便會(huì)報(bào)警，便于及時(shí)處理。為了防止泄漏的液化烴在儲(chǔ)罐附近滯留，防火堤內(nèi)地面坡應(yīng)向外側(cè)。在滿(mǎn)足上述防火間距的要求下，泵區(qū)與儲(chǔ)罐防火堤外側(cè)基腳線的距離不應(yīng)小于5m，案例中取值9.75m。

圖1液化烴罐組布置

3　非甲A類(lèi)可燃液體儲(chǔ)罐(組)與專(zhuān)用泵(區(qū))的布置

防火規(guī)范規(guī)定，除甲A類(lèi)以外的可燃液體儲(chǔ)罐的專(zhuān)用泵單獨(dú)布置時(shí)，應(yīng)布置在防火堤外，與可燃液體儲(chǔ)罐的防火間距不限，二者間距根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和檢修要求考慮。可燃液體儲(chǔ)罐要按單罐單堤的要求設(shè)置防火堤或防火隔堤。

罐組指布置在一個(gè)防火堤內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)罐。泵區(qū)是指輸送不同介質(zhì)的泵，布置在同一個(gè)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，儲(chǔ)罐對(duì)泵區(qū)的影響與罐容和所存可燃液體的量有關(guān)，泵區(qū)對(duì)儲(chǔ)罐的影響相對(duì)較小。但從引發(fā)的火災(zāi)情況看，往往是兩者相互作用的結(jié)果。罐組與專(zhuān)用泵區(qū)的防火間距要求嚴(yán)于罐與專(zhuān)用泵具體布置要求，具體情況見(jiàn)表4和表5[2]。

其中浮頂儲(chǔ)罐較固定頂儲(chǔ)罐火災(zāi)危險(xiǎn)性小，防火間距相應(yīng)減小。

布置案例2：某化肥裝置液氨球罐與專(zhuān)用泵的布置見(jiàn)圖2。

液氨屬于有毒危險(xiǎn)化學(xué)品，如果發(fā)生泄漏事故，液氨暴露在空氣中，會(huì)形成氨氣與空氣混合物，達(dá)到爆炸極限15.7%～27.4%，將會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。根據(jù)防火規(guī)范，氨的火災(zāi)危險(xiǎn)性屬于乙類(lèi)。罐組總?cè)莘e為8000m3，單個(gè)球罐容積為4000m3。

表4　甲B、乙類(lèi)可燃液體與專(zhuān)用泵區(qū)防火間距

表5　丙類(lèi)可燃液體與專(zhuān)用泵區(qū)防火間距

防火規(guī)范規(guī)定，儲(chǔ)罐均應(yīng)單獨(dú)設(shè)置防火堤或防火隔堤。防火堤內(nèi)的有效容積不應(yīng)小于罐組內(nèi)1個(gè)最大儲(chǔ)罐的容積，當(dāng)浮頂罐組不能滿(mǎn)足此要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置事故存液池儲(chǔ)存剩余部分，但罐組防火堤內(nèi)的有效容積不應(yīng)小于罐組內(nèi)1個(gè)最大儲(chǔ)罐容積的一半。此條規(guī)定是參考美國(guó)規(guī)范《易燃和可燃液體規(guī)范》NFPA 30 Flammable&Combustible Liquids Code設(shè)置。雖然國(guó)內(nèi)外爆炸火災(zāi)事故中，尚未出現(xiàn)過(guò)浮頂罐罐底炸裂的事故，但一旦發(fā)生此類(lèi)事故，產(chǎn)生的大量泄漏可燃液體不僅會(huì)對(duì)周?chē)O(shè)施產(chǎn)生火災(zāi)事故威脅，對(duì)周?chē)h(huán)境也將產(chǎn)生重大的污染及影響。按上述要求，案例2中防火堤高度設(shè)計(jì)為1700mm。

圖2氨球罐布置

防火規(guī)范規(guī)定隔堤內(nèi)有效容積不應(yīng)小于隔堤內(nèi)1個(gè)最大儲(chǔ)罐容積的10%。其中設(shè)置隔堤的目的是減少可燃液體少量泄漏時(shí)的污染范圍。本規(guī)定同樣參考美國(guó)規(guī)范《易燃和可燃液體規(guī)范》設(shè)置。案例2中隔堤高度設(shè)計(jì)為1500mm。

這里專(zhuān)用泵布置在防火堤外且單獨(dú)布置，防火間距不做要求。但因氨有毒、易燃易爆，罐組布置時(shí)，規(guī)范要求相比其他乙類(lèi)介質(zhì)嚴(yán)格。防火規(guī)范特別指出，罐組內(nèi)液氨儲(chǔ)罐間的防火間距要求與液化烴相同，因有事故排放至火炬的措施，為0.5倍球罐直徑，即大于9.85m，本案例取值10.3m。這樣，氨儲(chǔ)罐一旦泄漏，液氨不會(huì)四處擴(kuò)散。同時(shí)，堤內(nèi)設(shè)置有下水系統(tǒng)(應(yīng)設(shè)置雨水和生產(chǎn)污水兩條通道)，平時(shí)均處于關(guān)閉狀態(tài)，有需要時(shí)可選擇性開(kāi)啟。

4　助燃液體儲(chǔ)罐與專(zhuān)用泵布置

液氧按《深度冷凍法生產(chǎn)氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程》GB 16912-2008規(guī)定，屬于乙類(lèi)可燃液體。國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)原則為液氧儲(chǔ)罐與專(zhuān)用泵介質(zhì)同為液氧，同類(lèi)介質(zhì)無(wú)防火間距要求。在滿(mǎn)足檢修和操作空間的基礎(chǔ)上，可布置在同一圍堰內(nèi)。液氧儲(chǔ)罐與其他建構(gòu)筑物的防火間距按1m3液氧折合800m3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)氣氧計(jì)算。

5　防火間距要求

儲(chǔ)罐布置中應(yīng)考慮的防火間距：① 罐組內(nèi)儲(chǔ)罐間的防火間距；② 石油化工廠總平面布置時(shí)，罐組與相鄰裝置的防火間距；③ 罐組與同類(lèi)企業(yè)及油庫(kù)的防火間距；④ 罐組與相鄰工廠或設(shè)施的防火間距。

以上各防火間距均在石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范中有詳細(xì)規(guī)定，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按防火規(guī)范執(zhí)行。

6　結(jié)　語(yǔ)

綜上所述，罐組與專(zhuān)用泵的布置要求與儲(chǔ)存介質(zhì)和存儲(chǔ)規(guī)模有關(guān)，只有充分認(rèn)識(shí)到介質(zhì)的火災(zāi)危險(xiǎn)性，確切的存儲(chǔ)量及存儲(chǔ)型式，在保證儲(chǔ)罐安全性的基礎(chǔ)上，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)罐和其他設(shè)備作出經(jīng)濟(jì)合理的布置。

1GB 50160-2008，石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S]．

2GB 50016-2014，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S]．

3傅智敏，曹菲菲. 液化烴儲(chǔ)罐區(qū)泄漏及火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)分析[J].科技導(dǎo)報(bào)，2013，31(16).

2015-09-26)

*甄崇?。汗こ處?。2008年畢業(yè)于重慶科技學(xué)院?，F(xiàn)主要從事石油化工管道設(shè)計(jì)。

聯(lián)系電話(huà)：13858371005，E-mail:zhencht.snec@sinopec.com。