國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比研究

國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比研究

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外發(fā)生了儲(chǔ)水事故。為了避免這些事故，我們深入分析了國(guó)內(nèi)外的不同標(biāo)準(zhǔn)，借鑒國(guó)外的先進(jìn)理念，改進(jìn)了國(guó)內(nèi)的儲(chǔ)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)水管理的本質(zhì)安全。重點(diǎn)針對(duì)儲(chǔ)罐設(shè)備安全和消防安全領(lǐng)域,篩選了國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),在一定程度上能夠反映目前的儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)水平和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)包括:GB50183-2004《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、GB50341-2003《立式圓筒型鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50074-2011《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50351-2005《儲(chǔ)罐區(qū)防火堤設(shè)計(jì)規(guī)范》、SY/T4080-1995《管道、儲(chǔ)罐滲漏檢測(cè)方法》、SY/T6673-2006《常壓和低壓儲(chǔ)罐通風(fēng)的推薦做法》和SY/T6069-2005《油氣管道儀表及自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)規(guī)范》等。國(guó)外儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)包括:美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)APIStd650-2007《鋼制焊接石油儲(chǔ)罐》、APIStd2610-2005《轉(zhuǎn)運(yùn)油庫(kù)和儲(chǔ)罐設(shè)施的設(shè)計(jì)、施工、操作、維護(hù)和檢驗(yàn)》、APIRP2016-2001《進(jìn)入與清理儲(chǔ)油罐指南與程序》、APIStd653-2009《油罐檢驗(yàn)、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(chǔ)罐的滅火處理》、APIRP12R1-1997(R2008)《采油用儲(chǔ)罐的安裝、維護(hù)、檢驗(yàn)、操作和維修的推薦作法》;加拿大標(biāo)準(zhǔn)CSAZ662-2007《油氣管道系統(tǒng)》;俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)РД153-39.4-078-2001《干線石油管道儲(chǔ)罐和石油供應(yīng)站技術(shù)運(yùn)營(yíng)準(zhǔn)則》、Правила-2004《儲(chǔ)罐技術(shù)運(yùn)營(yíng)規(guī)則》等。1設(shè)計(jì)儲(chǔ)水池的附件1.1鋼、鍍鎘鋼和鍍層鋼的使用針對(duì)儲(chǔ)罐鋼材材質(zhì),國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)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(shí),主要承重構(gòu)件不得采用沸騰鋼;APIStd650-2007規(guī)定最低設(shè)計(jì)溫度比儲(chǔ)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(jì)溫度取建罐地區(qū)最低日平均溫度加13℃。1.2儲(chǔ)油罐液位開關(guān)聯(lián)鎖GB50183-2004規(guī)定儲(chǔ)罐液位計(jì)和高液位報(bào)警裝置可設(shè)定自動(dòng)聯(lián)鎖,緊急情況下切斷供油。國(guó)內(nèi)儲(chǔ)罐一般設(shè)有低、高和高-高液位開關(guān),僅具有報(bào)警功能。建議新建儲(chǔ)罐強(qiáng)制設(shè)定儲(chǔ)罐液位聯(lián)鎖保護(hù),在役儲(chǔ)罐結(jié)合自控系統(tǒng)升級(jí)改造進(jìn)行整改,設(shè)置儲(chǔ)油罐液位開關(guān)聯(lián)鎖應(yīng)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(jì)開關(guān)故障導(dǎo)致儲(chǔ)罐液位過(guò)高或過(guò)低較為普遍,目前針對(duì)液位開關(guān)尚無(wú)有效校驗(yàn)手段,國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)液位計(jì)是否設(shè)置冗余配置無(wú)相關(guān)規(guī)定,例如SY/T6069-2005規(guī)定液位計(jì)檢測(cè)周期為1年,俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Правила規(guī)定儲(chǔ)罐應(yīng)至少采用2個(gè)最高液位報(bào)警器,確保發(fā)送切斷接受油品或者停止泵運(yùn)行信號(hào);浮頂罐安裝至少3個(gè)信號(hào)報(bào)警器同時(shí)工作,如不能滿足,應(yīng)設(shè)置溢流設(shè)備、備用容器或者排泄管道等。針對(duì)液位計(jì)冗余設(shè)計(jì),俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。1.3防火堤、電動(dòng)閥門國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)明確規(guī)定,較多位于防火堤內(nèi),且為手動(dòng)閥門;國(guó)外儲(chǔ)罐控制閥一般在防火堤之外,且為電動(dòng)閥門。建議國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)予以明確,儲(chǔ)罐控制閥安裝在防火堤外部,或者緊急切斷閥安裝在儲(chǔ)罐內(nèi)部,同時(shí)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(qiáng)保護(hù)與管理針對(duì)內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐浮盤狀態(tài)監(jiān)視以及浮船上方可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測(cè),國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)規(guī)定,主要通過(guò)目視監(jiān)視浮船狀態(tài)。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)罐收發(fā)油過(guò)程中浮船上升或下降速度不超過(guò)3.5m/h;俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Правила規(guī)定浮頂罐浮船上應(yīng)設(shè)置有害氣體遠(yuǎn)控報(bào)警器和浮船高位報(bào)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(cè)試是否低于允許飽和濃度。針對(duì)防止外浮頂下沉措施,國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)規(guī)定,在發(fā)現(xiàn)浮盤嚴(yán)重變形影響支柱垂直度時(shí)采用防護(hù)措施。APIRP2016-2001規(guī)定抵制浮頂邊緣移動(dòng)、防止浮頂旋轉(zhuǎn)和浮頂支架是保持浮頂穩(wěn)定性的3個(gè)基本要求;APIStd653-2009規(guī)定浮頂和支柱結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定準(zhǔn)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(yīng)該進(jìn)行修補(bǔ)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(jī)械破裂及由于雪、雨水或消防用水的過(guò)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(chǔ)罐通風(fēng)準(zhǔn)則根據(jù)以下因素確定:儲(chǔ)罐最大排出流量和進(jìn)入流量;氣體空間溫度降低或者升高;臨近儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)等,通風(fēng)能力是大小呼吸所需通風(fēng)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(shí)的通風(fēng)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(chǔ)水池的消防設(shè)計(jì)2.1消防泵和柴油發(fā)電GB50183-2004規(guī)定油氣站場(chǎng)消防泵應(yīng)滿足一級(jí)負(fù)荷供電要求,即消防泵應(yīng)有2個(gè)動(dòng)力源,如采用二級(jí)負(fù)荷供電時(shí),應(yīng)設(shè)柴油機(jī)或其他內(nèi)燃機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的備用消防泵。國(guó)內(nèi)油庫(kù)消防水泵和泡沫泵一般為雙路交流供電,特別是邊遠(yuǎn)地區(qū)達(dá)不到一級(jí)負(fù)荷供電要求,一旦站場(chǎng)停電,消防泵無(wú)法啟動(dòng)。國(guó)外使用柴油或丙烷為燃料的發(fā)電機(jī)快速啟動(dòng)消防泵的技術(shù)比較成熟,確保發(fā)生火災(zāi)和電力中斷情況下驅(qū)動(dòng)消防泵。建議國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定消防泵房設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)或柴油驅(qū)動(dòng)的消防泵。國(guó)內(nèi)罐區(qū)消防系統(tǒng)僅通過(guò)站控觸發(fā),沒(méi)有手動(dòng)按鈕。一旦站控室失電或者電腦感染病毒,無(wú)法及時(shí)啟動(dòng)消防系統(tǒng),則存在安全隱患。建議國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定增加手動(dòng)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(chǔ)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(yīng)同時(shí)冷卻;著火浮頂罐應(yīng)冷卻,其相鄰油罐可不冷卻。國(guó)外儲(chǔ)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(yīng)急響應(yīng),針對(duì)暴露于熱輻射中相鄰儲(chǔ)罐進(jìn)行水冷卻。APIRP2021-2001規(guī)定應(yīng)謹(jǐn)慎使用消防水,如火焰直接沖擊暴露的罐體,或者儲(chǔ)存易燃和低閃點(diǎn)液體儲(chǔ)罐罐壁受熱,則應(yīng)對(duì)該罐立即冷卻,儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)時(shí),如用水冷卻所有臨近儲(chǔ)罐,可能會(huì)影響著火儲(chǔ)罐滅火,首先考慮烴類物質(zhì)泄漏污染、熱敏感物質(zhì)的儲(chǔ)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(duì)泡沫注射點(diǎn)進(jìn)行戰(zhàn)略型布置保證泡沫行進(jìn)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(chǔ)罐介質(zhì)和控制泡沫流速保證注入效果。2.4儲(chǔ)罐孔隙火災(zāi)針對(duì)儲(chǔ)罐孔隙火災(zāi)、邊緣密封火災(zāi),國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)較少涉及;APIRP2021-2001規(guī)定了儲(chǔ)罐孔隙火災(zāi),包括具有橘黃色火焰和黑色煙霧的孔隙火災(zāi)、具有警戒藍(lán)紅色的無(wú)煙火焰的孔隙火災(zāi),以及內(nèi)浮頂罐和外浮頂罐的邊緣密封火災(zāi)的處理方法,具有借鑒意義。3稱重傳感器設(shè)計(jì)3.1沸溢特性液體儲(chǔ)罐b級(jí)與公路重要建筑物距離針對(duì)油庫(kù)與居民區(qū)、工礦企業(yè)和交通線的安全距離,國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格細(xì)致,例如GB50074-2001規(guī)定了一、二、三、四、五級(jí)油庫(kù)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(jí)穩(wěn)定液體儲(chǔ)罐,操作壓力不超過(guò)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(jí)穩(wěn)定液體儲(chǔ)罐,操作壓力超過(guò)17.2kPa(表壓)、儲(chǔ)存具有沸溢特性液體儲(chǔ)罐、儲(chǔ)存不穩(wěn)定液體儲(chǔ)罐、B級(jí)穩(wěn)定液體儲(chǔ)罐與居民區(qū)、工礦企業(yè)和交通線的安全距離,其中A級(jí)液體是閃點(diǎn)低于22.8℃、沸點(diǎn)低于37.8℃的液體,B級(jí)液體是閃點(diǎn)低于22.8℃、沸點(diǎn)大于等于37.8℃的液體。針對(duì)儲(chǔ)罐之間的安全距離,國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)更為細(xì)致,例如GB50074-2011規(guī)定固定頂儲(chǔ)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(chǔ)罐中較大儲(chǔ)罐的直徑。NFPA30規(guī)定儲(chǔ)存A級(jí)穩(wěn)定液體儲(chǔ)罐,罐徑不大于45m時(shí),儲(chǔ)罐安全距離為相鄰儲(chǔ)罐直徑之和的1/6,罐徑大于45m時(shí)且設(shè)置事故蓄液池,浮頂罐安全距離為相鄰儲(chǔ)罐直徑之和的1/4,固定頂安全距離為相鄰儲(chǔ)罐直徑之和的1/3,此外還包括儲(chǔ)存不穩(wěn)定液體儲(chǔ)罐、儲(chǔ)存不同類型液體儲(chǔ)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(duì)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(yīng)小于1.0m,外側(cè)高度不應(yīng)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(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。針對(duì)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(chǔ)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(yīng)有至少1%的坡度,國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)更為細(xì)化。針對(duì)防火堤容量,國(guó)內(nèi)儲(chǔ)罐存在防火堤容量不足的問(wèn)題,甚至小于儲(chǔ)罐的容積的情形,GB50183-2004規(guī)定儲(chǔ)罐防火堤有效容積應(yīng)滿足:固定頂儲(chǔ)罐,不應(yīng)小于油罐組內(nèi)一個(gè)最大油罐的容量;浮頂罐或內(nèi)浮頂罐,不應(yīng)小于油罐組內(nèi)一個(gè)最大油罐容量的一半;當(dāng)二者同組布置時(shí),應(yīng)取上述數(shù)值較大者;APIStd2610-2001規(guī)定防火堤容量應(yīng)容納可能從最大儲(chǔ)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(guó)外標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于“防火堤容量”設(shè)計(jì)理念更為先進(jìn)。3.3罐區(qū)及設(shè)施液體泄漏國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)新建儲(chǔ)罐建設(shè)施工過(guò)程的滲漏檢測(cè)比較完善,例如GB50341-2003規(guī)定罐壁板焊接過(guò)程中進(jìn)行滲透或磁粉檢測(cè);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(lái)國(guó)外儲(chǔ)罐完整性管理技術(shù)發(fā)展較快,APIStd2610-2001列舉了滲漏檢測(cè)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(cè)方法包括儲(chǔ)罐底板下放置鋼筋混凝土板、氣密性試驗(yàn)和庫(kù)存盤點(diǎn)等,具體實(shí)施步驟可參考APIPubl340-1997《地上儲(chǔ)罐設(shè)施液體泄漏預(yù)防和探測(cè)方法》。國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)一般規(guī)定儲(chǔ)罐防火堤內(nèi)宜設(shè)防滲措施,非強(qiáng)制性要求,國(guó)內(nèi)較少進(jìn)行罐區(qū)防滲處理,可能導(dǎo)致污染的水或油品滲入土壤,影響當(dāng)?shù)毓┧到y(tǒng)。CSAZ662建議在地表以下至少1m地基處進(jìn)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(wèn)題1)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)參數(shù)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格,例如鋼材材質(zhì)和設(shè)計(jì)溫度等。2)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有明確規(guī)定,但標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行力有待進(jìn)一步提高,