國內(nèi)外儲罐設(shè)計標準對比研究

近年來，國內(nèi)外發(fā)生了儲水事故。為了避免這些事故，我們深入分析了國內(nèi)外的不同標準，借鑒國外的先進理念，改進了國內(nèi)的儲水設(shè)計標準，實現(xiàn)了儲水管理的本質(zhì)安全。重點針對儲罐設(shè)備安全和消防安全領(lǐng)域,篩選了國內(nèi)外儲罐設(shè)計標準,在一定程度上能夠反映目前的儲罐設(shè)計水平和未來的發(fā)展趨勢。國內(nèi)儲罐設(shè)計標準包括:GB50183-2004《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》、GB50341-2003《立式圓筒型鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范》、GB50074-2011《石油庫設(shè)計規(guī)范》、GB50351-2005《儲罐區(qū)防火堤設(shè)計規(guī)范》、SY/T4080-1995《管道、儲罐滲漏檢測方法》、SY/T6673-2006《常壓和低壓儲罐通風的推薦做法》和SY/T6069-2005《油氣管道儀表及自動化系統(tǒng)運行技術(shù)規(guī)范》等。國外儲罐設(shè)計標準包括:美國標準APIStd650-2007《鋼制焊接石油儲罐》、APIStd2610-2005《轉(zhuǎn)運油庫和儲罐設(shè)施的設(shè)計、施工、操作、維護和檢驗》、APIRP2016-2001《進入與清理儲油罐指南與程序》、APIStd653-2009《油罐檢驗、修理、改造和翻建》、NFPA30-2007《易燃和可燃液體規(guī)范》、APIRP2021-2001(R2006)《常壓儲罐的滅火處理》、APIRP12R1-1997(R2008)《采油用儲罐的安裝、維護、檢驗、操作和維修的推薦作法》;加拿大標準CSAZ662-2007《油氣管道系統(tǒng)》;俄羅斯標準РД153-39.4-078-2001《干線石油管道儲罐和石油供應站技術(shù)運營準則》、Правила-2004《儲罐技術(shù)運營規(guī)則》等。1設(shè)計儲水池的附件1.1鋼、鍍鎘鋼和鍍層鋼的使用針對儲罐鋼材材質(zhì),國外標準更為嚴格,例如APIStd650-2007規(guī)定不允許使用沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼和鍍鎘鋼,并規(guī)定各種類型鋼材的使用范圍和限制條件;GB50341-2003規(guī)定建罐地區(qū)最低日平均溫度低于-20℃時,主要承重構(gòu)件不得采用沸騰鋼;APIStd650-2007規(guī)定最低設(shè)計溫度比儲罐安裝地最低單日平均環(huán)境溫度高8℃;GB50341-2003規(guī)定最低設(shè)計溫度取建罐地區(qū)最低日平均溫度加13℃。1.2儲油罐液位開關(guān)聯(lián)鎖GB50183-2004規(guī)定儲罐液位計和高液位報警裝置可設(shè)定自動聯(lián)鎖,緊急情況下切斷供油。國內(nèi)儲罐一般設(shè)有低、高和高-高液位開關(guān),僅具有報警功能。建議新建儲罐強制設(shè)定儲罐液位聯(lián)鎖保護,在役儲罐結(jié)合自控系統(tǒng)升級改造進行整改,設(shè)置儲油罐液位開關(guān)聯(lián)鎖應考慮全線水力系統(tǒng)狀況,防止造成管線超壓和水擊。液位計開關(guān)故障導致儲罐液位過高或過低較為普遍,目前針對液位開關(guān)尚無有效校驗手段,國內(nèi)標準針對液位計是否設(shè)置冗余配置無相關(guān)規(guī)定,例如SY/T6069-2005規(guī)定液位計檢測周期為1年,俄羅斯標準Правила規(guī)定儲罐應至少采用2個最高液位報警器,確保發(fā)送切斷接受油品或者停止泵運行信號;浮頂罐安裝至少3個信號報警器同時工作,如不能滿足,應設(shè)置溢流設(shè)備、備用容器或者排泄管道等。針對液位計冗余設(shè)計,俄羅斯標準更為嚴格。1.3防火堤、電動閥門國內(nèi)標準無明確規(guī)定,較多位于防火堤內(nèi),且為手動閥門;國外儲罐控制閥一般在防火堤之外,且為電動閥門。建議國內(nèi)標準應予以明確,儲罐控制閥安裝在防火堤外部,或者緊急切斷閥安裝在儲罐內(nèi)部,同時具備在防火堤外部操作的功能,例如將閥門的電氣控制箱設(shè)置在防火堤之外,并選用耐火耐高溫鎧裝電纜等。1.4浮頂罐浮頂加強保護與管理針對內(nèi)浮頂儲罐浮盤狀態(tài)監(jiān)視以及浮船上方可燃氣體濃度監(jiān)測,國內(nèi)標準無規(guī)定,主要通過目視監(jiān)視浮船狀態(tài)。俄羅斯標準РД153-39.4-078-2001規(guī)定利用罐頂通光孔檢查內(nèi)浮盤狀況,為避免沉船事故,儲罐收發(fā)油過程中浮船上升或下降速度不超過3.5m/h;俄羅斯標準Правила規(guī)定浮頂罐浮船上應設(shè)置有害氣體遠控報警器和浮船高位報警器,利用通光孔查看浮船狀況每月至少1次,經(jīng)通光孔引管提取混合油氣樣品,測試是否低于允許飽和濃度。針對防止外浮頂下沉措施,國內(nèi)標準無規(guī)定,在發(fā)現(xiàn)浮盤嚴重變形影響支柱垂直度時采用防護措施。APIRP2016-2001規(guī)定抵制浮頂邊緣移動、防止浮頂旋轉(zhuǎn)和浮頂支架是保持浮頂穩(wěn)定性的3個基本要求;APIStd653-2009規(guī)定浮頂和支柱結(jié)構(gòu)完整性評定準則,在任意645.2cm2面積上罐頂板平均厚度小于2.3mm,或浮頂板有穿孔現(xiàn)象,應該進行修補或更換;APIRP2021-2001列舉了外浮頂沉降原因,包括浮定或雙浮盤的泄漏、故障、機械破裂及由于雪、雨水或消防用水的過多重量,具有借鑒意義。1.5呼吸流量正常,氣體空間變化SY/T6673-2006規(guī)定儲罐通風準則根據(jù)以下因素確定:儲罐最大排出流量和進入流量;氣體空間溫度降低或者升高;臨近儲罐發(fā)生火災等,通風能力是大小呼吸所需通風量總和;APIStd653-2009規(guī)定了正常和緊急工況下以及操作條件變更時的通風要求,例如罐頂維修、油品介質(zhì)變化和輸油泵流量變化等,具有借鑒意義。2儲水池的消防設(shè)計2.1消防泵和柴油發(fā)電GB50183-2004規(guī)定油氣站場消防泵應滿足一級負荷供電要求,即消防泵應有2個動力源,如采用二級負荷供電時,應設(shè)柴油機或其他內(nèi)燃機直接驅(qū)動的備用消防泵。國內(nèi)油庫消防水泵和泡沫泵一般為雙路交流供電,特別是邊遠地區(qū)達不到一級負荷供電要求,一旦站場停電,消防泵無法啟動。國外使用柴油或丙烷為燃料的發(fā)電機快速啟動消防泵的技術(shù)比較成熟,確保發(fā)生火災和電力中斷情況下驅(qū)動消防泵。建議國內(nèi)標準規(guī)定消防泵房設(shè)置柴油發(fā)電機或柴油驅(qū)動的消防泵。國內(nèi)罐區(qū)消防系統(tǒng)僅通過站控觸發(fā),沒有手動按鈕。一旦站控室失電或者電腦感染病毒,無法及時啟動消防系統(tǒng),則存在安全隱患。建議國內(nèi)標準規(guī)定增加手動按鈕觸發(fā)消防系統(tǒng)的功能。2.2鄰油罐冷卻GB50183-2004規(guī)定著火的固定頂儲罐,以及距離著火油罐罐壁1.5倍直徑范圍內(nèi)的相鄰地面上油罐,應同時冷卻;著火浮頂罐應冷卻,其相鄰油罐可不冷卻。國外儲罐一般不設(shè)置水噴淋冷卻系統(tǒng),側(cè)重于泡沫系統(tǒng)和消防水系統(tǒng)的應急響應,針對暴露于熱輻射中相鄰儲罐進行水冷卻。APIRP2021-2001規(guī)定應謹慎使用消防水,如火焰直接沖擊暴露的罐體,或者儲存易燃和低閃點液體儲罐罐壁受熱,則應對該罐立即冷卻,儲罐發(fā)生火災時,如用水冷卻所有臨近儲罐,可能會影響著火儲罐滅火,首先考慮烴類物質(zhì)泄漏污染、熱敏感物質(zhì)的儲存及防止未燃燒的區(qū)域被引燃等。2.3頂部注入方式SY/T6306規(guī)定了液下注射、半液下注射以及投影式泡沫滅火3種方式,未提及頂部注入方式,側(cè)重對泡沫注射點進行戰(zhàn)略型布置保證泡沫行進距離和覆蓋范圍;APIRP2021-2001規(guī)定了頂部注射使用的泡沫類型和技術(shù)要求,以及特殊燃料和噴射速率以及泡沫膨脹比率的確定方法,側(cè)重根據(jù)儲罐介質(zhì)和控制泡沫流速保證注入效果。2.4儲罐孔隙火災針對儲罐孔隙火災、邊緣密封火災,國內(nèi)標準較少涉及;APIRP2021-2001規(guī)定了儲罐孔隙火災,包括具有橘黃色火焰和黑色煙霧的孔隙火災、具有警戒藍紅色的無煙火焰的孔隙火災,以及內(nèi)浮頂罐和外浮頂罐的邊緣密封火災的處理方法,具有借鑒意義。3稱重傳感器設(shè)計3.1沸溢特性液體儲罐b級與公路重要建筑物距離針對油庫與居民區(qū)、工礦企業(yè)和交通線的安全距離,國外標準更為嚴格細致,例如GB50074-2001規(guī)定了一、二、三、四、五級油庫距離公路15~20m,距離居民區(qū)及公共建筑物50~100m。NFPA30規(guī)定A級穩(wěn)定液體儲罐,操作壓力不超過17.2kPa(表壓),距離公路最小間距為罐徑的1/2,距離重要建筑物距離為管徑的1/6;以及A級穩(wěn)定液體儲罐,操作壓力超過17.2kPa(表壓)、儲存具有沸溢特性液體儲罐、儲存不穩(wěn)定液體儲罐、B級穩(wěn)定液體儲罐與居民區(qū)、工礦企業(yè)和交通線的安全距離,其中A級液體是閃點低于22.8℃、沸點低于37.8℃的液體,B級液體是閃點低于22.8℃、沸點大于等于37.8℃的液體。針對儲罐之間的安全距離,國外標準更為細致,例如GB50074-2011規(guī)定固定頂儲罐安全距離為0.6D,浮頂罐安全距離為0.4D,其中D為相鄰儲罐中較大儲罐的直徑。NFPA30規(guī)定儲存A級穩(wěn)定液體儲罐,罐徑不大于45m時,儲罐安全距離為相鄰儲罐直徑之和的1/6,罐徑大于45m時且設(shè)置事故蓄液池,浮頂罐安全距離為相鄰儲罐直徑之和的1/4,固定頂安全距離為相鄰儲罐直徑之和的1/3,此外還包括儲存不穩(wěn)定液體儲罐、儲存不同類型液體儲罐呈三排以上或者不規(guī)則布置等特殊情形。3.2防火堤容量規(guī)定針對防火堤高度,GB50351-2005規(guī)定了立式油罐防火堤內(nèi)側(cè)高度不應小于1.0m,外側(cè)高度不應大于2.2m;APIStd2610-2005規(guī)定了防火堤平均高度限制在外部消防路地坪以上2.2m,國內(nèi)標準更為嚴格。針對防火堤坡度,GB50351-2005規(guī)定防火堤內(nèi)的地面坡度宜為0.5%;APIStd2610-2001規(guī)定從儲罐外壁15.24m范圍內(nèi)或者到防火堤基礎(chǔ)15.24m范圍內(nèi)應有至少1%的坡度,國外標準更為細化。針對防火堤容量,國內(nèi)儲罐存在防火堤容量不足的問題,甚至小于儲罐的容積的情形,GB50183-2004規(guī)定儲罐防火堤有效容積應滿足:固定頂儲罐,不應小于油罐組內(nèi)一個最大油罐的容量;浮頂罐或內(nèi)浮頂罐,不應小于油罐組內(nèi)一個最大油罐容量的一半;當二者同組布置時,應取上述數(shù)值較大者;APIStd2610-2001規(guī)定防火堤容量應容納可能從最大儲罐釋放出的最大液量,并考慮蓄水池消防液容量及充分降雨余量;APIRP12R1規(guī)定防火堤容積至少為最大罐密閉體積加上雨水容限量(通常為罐體積的10%);國外標準關(guān)于“防火堤容量”設(shè)計理念更為先進。3.3罐區(qū)及設(shè)施液體泄漏國內(nèi)標準針對新建儲罐建設(shè)施工過程的滲漏檢測比較完善,例如GB50341-2003規(guī)定罐壁板焊接過程中進行滲透或磁粉檢測;SY/T4080-1995規(guī)定罐底板使用氣壓試漏檢查、氨氣試漏檢查和真空試漏檢查。近年來國外儲罐完整性管理技術(shù)發(fā)展較快,APIStd2610-2001列舉了滲漏檢測新技術(shù)包括聲發(fā)射、示蹤法、體積(包括質(zhì)量明顯變化)監(jiān)控以及蒸汽傳感,其他滲漏檢測方法包括儲罐底板下放置鋼筋混凝土板、氣密性試驗和庫存盤點等,具體實施步驟可參考APIPubl340-1997《地上儲罐設(shè)施液體泄漏預防和探測方法》。國內(nèi)標準一般規(guī)定儲罐防火堤內(nèi)宜設(shè)防滲措施,非強制性要求,國內(nèi)較少進行罐區(qū)防滲處理,可能導致污染的水或油品滲入土壤,影響當?shù)毓┧到y(tǒng)。CSAZ662建議在地表以下至少1m地基處進行防滲處理,在一種合成防滲膜上面加鋪一層最少150mm厚的碎石,或者采用厚度為100mm的混凝土材料,具有借鑒意義。4解決特定技術(shù)問題1)標準技術(shù)指標參數(shù)國外標準更加嚴格,例如鋼材材質(zhì)和設(shè)計溫度等。2)國家標準和行業(yè)標準有明確規(guī)定,但標準的執(zhí)行力有待進一步提高,