王祥第五章液氨贮罐区总平面布置

1、第五章液氨贮罐区总平面布置5.1 储罐区平面设计要求5.1.1 工厂总平面设计法规要求根据石油化工企业设计防火规范(GB50160-20*)第 4.2.1 条“工厂总平面应根据工厂的生产流程及各组成部分的生产特点和火灾危险性，结合地形、风向等条件，按功能分区集中布置。”所以：罐区应该布置在工厂的西北侧。第 4.2.7 条“汽车装卸设施、液化烃灌装站及各类物品仓库等机动车辆频繁进出的设施应布置在厂区边缘或厂区外，并宜设围墙独立成区。”所以：将汽车装卸台设计在环形消防道外侧靠围墙和西北方向出口处，不设独立围墙。5.1.2 设计实际情况本文的设计为60000m3液氨贮罐区的安全设计。该罐区位于某城市

2、边缘某 大型化工厂的西北角，地势平坦且视野开阔，其周围无居民区。该地区常年风向为东南风。整个罐区包括贮罐、泵站及配套的给排水、供电、消防、污水排放等公用设施。贮罐区内有六台大型液氨贮罐，容积均为10000m3。因设计要求只为贮罐区的安全设计，且贮罐区位于大型化工厂中，故不考虑其与周围环境的设计要求，仅考虑贮罐的布置，防火堤的设置，消防措施的设计等方面。5.2 贮罐的布置5.2.1 贮罐布置法规要求根据石油化工企业设计防火规范(GB50160-20*)第 6.2.6 条“固定顶罐组的总容积不应大于 120*0m3 ”所以：本次设计中总容积为60000m3符合要求。第6.2.7条“罐组内单罐容积大

3、于或等于10000m3的储罐个数不应多于12个；单罐容积小于10000m3的储罐个数不应多于16个；但单罐容积均小于1000m3储罐以及内B类液体储罐的个数不受此限。”所以：本次设计中六个单罐10000m3符合要求。第4.3.5条“液化姓:、可燃液体、可燃气体的罐区内，任何储罐的中心距至少两条消防车道的距离均不应大于 120m；当不能满足此要求时，任何储罐中心与最近的消防车道之间的距离不应大于80m,且最近消防车道的路面宽度不应小于9m。”第6.2.18条“事故存液池距防火堤的距离不小于 7m。”表5.2.1总结可知：配电室与乙A类液体罐组距离最少为25m；中央控制室与乙 A类液体罐组 距离最

4、少为25m；污水池与乙A类液体罐组距离最少为20mo第5.3.5条可知：“罐组的专用泵区应布置在防火堤外。” “距甲 B、乙类固定顶储罐不应小于12m。”表4.2.12查阅相关安全间距列于“储罐区标准安全距离汇总表”中。根据建筑设计防火规范表 4.2.9规定：甲、乙、丙类液体储罐与铁路、道路的防火间距（m）名 称厂外铁路线中心线厂内铁路线中心线厂外道路路边厂内道路路边主要次要甲、乙类液体储罐35.025.020.015.010.0丙类液体储罐30.020.015.010.05.0所以：乙类液体储罐距环形消防通道之间的距离可取15m。本次设计中路面宽度设计为8m,防火堤距离环形消防道的间距为 5

5、m。根据消防给水及消火栓系统技术规范第4.3.5条“独立建造的消防水泵房耐火等级不应低于二级，与其他能产生火灾暴露危害的建（构）筑物的防火距离应根据计算确定，但不应小于15m。”“消防水池取水口与甲、乙、丙类液体储罐的距离不宜小于40m。”根据低倍数泡沫灭火系统设计规范中规定：“设置在防火堤外的独立泡沫站与储罐罐壁的间距应大于20m,且应具备遥控功能。”5.2.2 具体布置储罐区与周围建筑物安全距离汇总表储存区与其他建筑冷冻压缩机房、液氨泉房消防水泵房中央控制室变配电站汽车装卸站消防水池消防道路污水池事故存液池间距/m4515908015405207附：1、冷冻压缩机房、液氨泵房与中央控制室间

6、距 30m,与变配电站、泡沫站间距 20m。2、事故存液池距防火堤的距离为7m。3、其他间距皆取 15m。4、消防水炮、消防栓、灭火器的布置见下文。5.3 防火间距的确定5.3.1 防火间距设计的法规要求根据石油化工企业设计防火规范(GB50160-20*)表2可知液氨属于乙a类液体中第6.2.8条规定：罐组内相邻可燃液体地上储罐的防火间距不应小于表5.3.8 的规定。罐组内相邻可燃液体地上储罐的防火间距类别储罐型式固定顶罐浮顶、内浮顶罐卧罐w1000m3>1000m3甲B、乙类0.75D0.6D0.4D0.8m丙A类0.4D丙B类2m5m注：1、表中D为相邻较大罐的直径，单罐容积大于1

7、000m3的储罐取直径或高度的较大值；2、可燃液体的低压储罐，其防火间距按固定顶罐考虑所以：本次设计中液氨罐组内相邻储罐的防火间距取0.6D根据石油化工企业设计防火规范(GB50160-20*)第6.2.10条“两排立式储罐的间距应符合表 6.2.8的规定，且不应小于 5 m；两排直径小于5m的立式储罐及卧式储罐的间距不应小于 3m。”所以：本 次设计中两排立式储罐的间距设计为 8m。5.3.9 防火间距的确定该罐区内有六台大型液氨贮罐，容积均为10000m3。因为我们采用的是大型立式固定顶式低温常压液氨储罐，规格为公称D=26罐高H=18.8 (圆整到19),且液氨属于乙A类液体，根据规定储

8、罐之间的防火间距 L为：L=0.6D=15.6m同时根据石油化工企业设计防火规范规定“液氨储罐间的防火间距要 求应与液化烧储罐相同”，为 0.5D<0.6D符合要求。因此为方便建设及保证符合防火间距要求，取为储罐与储罐的防火间距为15m,两排立式储罐之间的间距为 5m,后面为方便建设与增加安全性防火间距 有所增大。贮罐布置如下图所示：16m8m16m5.4 防火堤的确定5.4.1 防火堤的具体要求根据石油化工企业设计防火规范(GB50160-20*)第 6.2.11 条“罐组应设防火堤。”第 6.2.12条“防火堤及隔堤内的有效容积应符合下列规定：”1、“防火堤内的有效容积不应小于罐组内

9、 1 个最大储罐的容积，当浮顶、内浮顶罐组不能满足此要求时，应设置事故存液池储存剩余部分，但罐组防火堤内的有效容积不应小于罐组内1 个最大储罐容积的一半。”所以：本次设计防火堤的有效容积为>5000m3。2、“隔堤内有效容积不应小于隔堤内 1 个最大储罐容积的10%。”所以：本次设计隔堤的有效容积>1000m3。第 6.2.13 条“立式储罐至防火堤内堤脚线的距离不应小于罐壁高度的一半。”所以：本次设计中储罐至防火堤内堤脚线的距离为0.5H。第6.2.15条“单罐容积大于5000m3至20*0m3时，隔堤内的储罐不应超过 4 个；”第 6.3.5条“全冷冻式储罐组的总容积不应大于2

10、0*00m 3，单防罐应每1 个罐一隔，隔堤应低于防火堤0.2m； ”所以：本次采取低温常压储存方式时总容积为60000m3是符合要求的。“全压力式液氨储罐的防火堤和隔堤要求与全压力式液化烃的防火堤和隔 堤要求一致，全冷冻式液氨储罐的防火堤和隔堤要求与全冷冻式液化烃的防火堤和隔堤要求一致。”第 6.3.8 条“全冷冻式液氨储罐应设防火堤，堤内有效容积应不小于一个最大储罐容积的60%。”所以：本次设计中防火堤的有效容积设计为0.6V=6000m3。依据储罐区防火堤设计规范第3.3.4条“全冷冻式储罐组总容量不应超过30000m3,储罐组内储罐数量不应多于两座”所以：本次设计中将罐区防火堤用隔堤分

11、为三个部分，每个部分两个储罐。第 6.2.17条“防火堤及隔堤应符合下列规定：”1、“防火堤及隔堤应能承受所容纳液体的静压，且不应渗漏；”2、“立式储罐防火堤的高度应为计算高度加0.2m,但不应低于1.0m（以堤 内设计地坪标高为准），且不宜高于2.2m （以堤外3m范围内设计地坪标高为准）；”3、”立式储罐组内隔堤的高度不应低于0.5m;卧式储罐组内隔堤的高度不应低 于 0.3m；”4、“管道穿堤处应采用不燃烧材料严密封闭；”5、“在防火堤内雨水沟穿堤处应采取防止可燃液体流出堤外的措施；”6、“在防火堤的不同方位上应设置人行台阶或坡道，同一方位上两相邻人行 台阶或坡道之间距离不宜大于60m；

12、隔堤应设置人行台阶。”所以：本次设计在防火堤设计时，高度分别为计算高度加0.2 再圆整：隔堤选为 0.6m：防火堤隔堤分别在不同方向各设两个间距为60m的人行台阶。5.4.2 防火堤和隔堤高度的确定5.4.2.1 防火堤高度确定:设防火堤高度为H,罐组内单罐最大容积为 V,防火堤内的面积为（长 128m、宽77m） A0,其有效面积为Ai,贮罐占地面积为 A?。忽略隔墙、支座、防护墙的体积，为方便设计并保证安全防火堤面积为13080。因此罐组之间的间距加大为8m,罐间距增大为16m,可以最大程度确保安全。A1=A0 A2=10400-3186=7214考虑实际建造方便并且保证安全，面积取720

13、0V=A XH=60%10000 得H=V/A1=6000/7200=0.83按照要求在实际计算中加0.2m,得H=0.83+0.2=1.03m规定中要防火堤的高度应在1.02.2m。但由于液氨泄露后立刻变为氨气，蒸发率达90%，故故防火堤高度取值1m 是符合要求的。5.4.2.2 隔堤高度确定根据储罐区防火堤设计规范条文说明中的规定：“根据隔堤的定义及其功能，将隔堤的高度规定为0.5-0.8m 是合适的，既满足功能要求，又简化了结构尺寸。国外NF-P A30 1999年版规定隔堤的高度为 450mm。”所以：在 实际设计中取0.5m来建造。5.4.3 贮罐至内堤脚线的距离确定经设计计算，因为

14、我们采用的是大型立式固定顶式低温常压液氨储罐，规格为公称D=26罐高H=19,且液氨属于乙A类液体，根据规定储罐之间的防火间距 S 为：S=0.5H=0.5X 19=9.5m为方便建设及保证符合贮罐至内堤脚线的距离要求，将数据向上近似且精 确到1m。则 S=10m储罐与防火堤内脚线的位置关系：10m10m同时将罐区用隔堤分成三个区域，每个区域的有效容积约20*m3,大于最大储罐容积的10%10000=1000甫，因此是符合要求的。5.4.4 防火堤的选型5.4.4.1 防火堤的选型要求根据储罐区防火堤设计规范第4.1条选型的要求：(1) “防火堤、防护墙的设计，应在满足各项技术要求的基础上，因

15、地制 宜，合理选 型，达到安全耐久、经济合理的效果。”(2) “储存酸、碱等腐蚀性介质的储罐组，防火堤堤身内侧均应作防腐蚀 处理。用于 全冷冻式储罐组的防火堤，应采取防冷冻的措施。”液氨有碱性 和腐蚀性，并采用全冷冻式储罐。(3) “防火堤的选型应符合下列规定：”“钢筋混凝土防火堤，一般地区均可采用。在用地紧张地区、大型油罐区及储存大宗 化学品的罐区可优先选用(4) “防火堤（土堤除外）应采取在堤内侧培土或喷涂隔热防火涂料等保护措 施。”液氨有易燃爆特性，5.4.4.2 防火堤的强度及稳定性设计依据储罐区防火堤设计规范第五章相关内容“防火堤设计应按承载能力极限状态进行堤内满液工况荷载效应的基本

16、组合 计算。在7度及7度以上地区，应进行地震作用效应和其他荷载效应的基本组 合计算。”因为南京地震贫乏，属于 7度及以下，故不作地震作用效应的组合 计算。根据公式“（5.1.2） ”S = G SgY SYk T STk式中S荷载效应组合的设计值；分别为堤身自重荷载、静液压力、静土压力荷载分项系数G Y TSGK 按堤身自重载荷标准值计算的效应值；SYK 按静液压力载荷标准值计算的效应值；STK 按静土压力载荷标准值计算的效应值。荷载效应和地震作用效应的分项系数所考虑的组合VG1Y1 TEH堤内满液工况荷载效应基本组合1.21.01.2地震作用和其他荷载效应基本组合1.21.01.21.3因为

17、本设计采用低温储存，液氨一旦发生泄漏后就会立即蒸发；同时可能产生BELIEVE,故堤内不可能满液，因此只考虑堤身自重荷载与静土压力载荷 “防火堤应进行截面强度计算”根据公式“（5.3.2-1）”防火堤截面强度计算公式S< R0式中 结构重压性系数，取1.0;0S荷载效应组合设计值；R防火堤抗力设计值，按各有关规范确定。“防火堤的稳定性验算应包括抗滑验算和抗倾覆验算”根据公式“(5.4.2-1)”(Rh Rp)/P_1.3式中P防火堤每米堤长所承受的总水平荷载设计值 (KN/m),按式子5.1.2-1 计算。R H每米堤长基础底面摩擦力设计值(KN/m)。RP 每米堤长被动土压力设计值(K

18、N/m) 0根据公式“(5.4.3-1)”M w/m -1.6式中M 各倾覆力矩换算至基础底面并按公式(5.1.2-1)进行组合后的每米堤长总力矩设计值(kN m/m)；MWMW每米堤长垂直荷载合力产生的稳定力矩设计值 (kN - m/m)。此设计主要为土木专业的人士提供设计依据与方法，在此不做深入设计。5.4.4.3 防火堤的材料选择及修筑方式依据储罐区防火堤设计规范第 4章第1小节相关内容“防火堤的选型原则归根结底就是要考虑技术因素、经济因素、环保因素和 安全因素，即在满足安全要求的条件下综合考虑技术、经济、环保等要求。” 所以：从技术、经济、环保和安全方面等性能综合考虑，钢筋混凝土堤整体

19、性 好，强度高，抗震性能好，安全性能好，特别在现在国内钢材、混凝土价格下 降之时，从经济角度看也是划算的，并且当灌区下游地区为重压工业区或生活 区时，采用强度和密封性能皆佳的钢筋混凝土防火堤更具有明显的安全意义。第4.2.7条“钢筋混凝土防火堤的构造应符合下列规定：”(1) “堤身及基础底板的厚度应由强度及稳定性计算确定且不应小于200力 mm,(2) “受力钢筋应由强度计算确定并满足下列要求：”1、“钢筋混凝土防火堤应双向双面配筋；竖向钢筋直径不宜小于12mm,水平钢筋直径不宜小于10mm;钢筋间距不宜大于200mm”2、”竖向钢筋的保护层厚度不应小于30mm;基础底板受力钢筋的保护层厚度当

20、有垫层时不应小于40mm,无垫层时不应小于70mm.”所以：采用的是钢筋混凝土材料，钢筋直径为0.01m。构造示意图如下：0.2m1.1m0.6m0.5m防火堤5.4.4.4 防火堤防火、防腐、防冻涂层要求依据储罐区防火堤设计规范第4.2.5条“防火涂层的抗压强度不应低于 1.5Mpa,与混凝土的粘结强度不 应小于0.15Mpa耐火等级不应小于2h,冻融实验15次强度五变化。”“防火涂层应乃雨水冲刷并能适应潮湿工作环境。”所以：据此，防火堤堤身内侧作防腐蚀处理，并采取在堤内侧培土或喷涂隔热 防火涂料和防冷冻涂层等保护措施。5.4.4.5 创新设计笔者提出一个不成熟构思，就是“砖+ 土（或混凝土

21、） +砖”的三文治结构。具体做法是内侧砌 厚240毫米砖，中间填土（截面为直角梯形），厚度可视实际情形定，这里假 设上200毫米宽，下500毫米宽，外侧顺土坡砌厚 60毫米砖，形成混合砖堤， 堤顶压一皮砖，内、外侧及堤顶抹灰，截面仍呈直角梯形。这种混合砖堤具有如下优点：1、耐火性能好。它具有砖堤的各项优越性能。它的耐火极限之高是无需置 疑的，据建规附录二所示，光是厚 240毫米的砖墙的耐火极限已达 8小 时。另外，它和砖堤一样，耐急热急冷性能好，使火灾后防火堤基本不受损，减少灾后修补的费用。2、与砖堤相比，减少造价(若中间为混凝土则其可靠性提高)。由于堤中 间填土，大大减少了用砖量。按同样体量

22、的砖堤计算，这种混合砖堤比砖堤减 少用砖量一半以上。3、具有土堤一样的厚实、可靠性能。由于它具有一定的截面尺寸，所以有 较好的抗剪力性能，能较好地满足“承受所纳油品静压力”要求。另外，堤顶 宽度在500毫米以上，可供消防人员站立，有利于灭火。4、与土堤相比，减少了占地面积，土堤的堤顶宽不应小于50毫米，则堤底宽度应在160厘米左右。这种混合砖堤的底宽只有 80厘米。所以占地面积减 少了一半。由于这种做法还没有实例，是否可行，还有待论证。5.4.5 防火堤、隔堤上的通道设置根据石油化工企业设计防火规范(GB50160-20*)第6.2.17条中第6点“在防火堤的不 同方位上应设置人行台阶或坡道，

23、同 一方位上两相邻人行台阶或坡道 之间距离不宜大于60m；隔堤应设置人行台 阶。”示意图如下：5.4.6 防火堤内的地面设计及排水设施根据储罐区防火堤设计规范第 3.3.6条：(1) “防火堤、防护墙内的地面设计，应符合下列规定1、“全压力式和全冷冻式储罐组的防护墙和防火堤内的地面应予以铺砌，并 宜设置 不小于0.5 %的坡度坡向四周。”2、“储存酸、碱等腐蚀性介质的储罐组内的地面应作防腐蚀处理。”(2) “储罐组内应设置集水设施，并设置可控制开闭的排水设施。”所以：本次设计在防火堤内设计了排水沟和排水井用于收集堤内液体。5.5 消防通道的确定5.5.1 消防通道的具体要求根据建筑设计防火规范

24、(GB50016-20* )第6.076.011条对于消防通道的要求：“可燃材料露天堆场区，液化石油气储罐区，甲、乙、丙类液体储罐区和可燃气 体储罐区，应设置消防车道。消防车道的设置应符合下列规定：”(1) “储量大于表6.0.7规定的堆场，储罐区，宜设置环形消防车道。”(2) “液化石油气储罐区，甲、乙、丙类液体储罐区，可燃气体储罐区，区内的环形消防车道之间宜设连通的消防车道。”(3) “中间消防车道与环形消防车道交接处应满足消防车转弯半径的要力求。堆场、储罐区的储量名称棉、麻、毛、化纤(t)稻草、麦 秸、芦苇 (t)木材()甲、乙、丙类液体储罐()液化石油 气储罐 ()可燃气体储罐()10

25、0050005000150050030000(4) “环形消防车道至少应有两处与其它车道连通。”所以：本次设计中采用 环形消防车道，并与主干道相接。(5) “供消防车取水的天然水源和消防水池应设置消防车道。”所以：本次设 计中将消防水池设计在消防道路的一侧。(6) “消防车道路面、扑救作业场地及其下面的管道和暗沟等应能承受大型消 防车的压力。”所以：本次设计中消防道路的建构为混凝土。根据石油化工企业设计防火规范(GB50160-20*)第 4.3.44.3.6条对于消防通道的规定：120*0m 3 的可燃液体罐组、总容积大于或等于120*0m3 的两个或两个以上可燃液体罐组应设环形消防车道。消

26、防车道的路面宽度不应小于 6m,路面内缘转弯半径不宜小于12m, 路面上净空高度不应低于 5m。”所以：本次设计环形消防道路宽为 8m,转弯 半径为 12m 并两处与主干道相连接。“防火堤外坡基脚线至消防车道的间距宜为5m,至其他建构筑物不应小于10m,或执行其他规范另有规定的较大值。”所以：设计环形消防通道与防火堤间距为5m 是符合安全标准，并经济的。5.5.2 消防通道的设计所以：本次设计为环绕贮罐的环形混凝土消防通道，并且宽为8m,保证转弯半径为12m,保证路面净空高为5m,距离防火堤5m。5.6 消防等级根据建筑灭火器配置设计规范火灾危险性、可燃物数量、火灾蔓延速度以及扑救难易程度等因素，划分为以下三级：”(1) “严重危险级：火灾危险性大，可燃物多，起火后蔓延迅速，扑救困难