沿海新建煉廠場地設計標高探討

袁 明 江

（中國石油工程建設公司華東設計分公司， 山東 青島 266071）

隨著國民經濟的快速發展和人民生活水平的日益提高，全社會對油品的需求在未來仍較保持較快增長。我國煉油企業需要不斷擴大生產規模，一是為了滿足不斷增長的社會需求，二是為了進一步提高企業的規模效益。在沿海區域集中布局大型煉油基地，可以利用和依托海外資源，進一步降低原油和產品運送成本，提高企業盈利能力。新建煉油產能園區化集中布局以及現有城市中心煉油廠區搬遷入園已經成為未來大型煉油項目工程建設的必然趨勢。由于沿海城市經濟基礎相對較好，土地資源相對緊張，加之結合城市和土地使用規劃方面的考慮，大型煉油基地的選址場地通常對一定近海海域進行吹填或回填，場地標高的確定是其中一件非常重要的工作。

場地標高的確定需要堅持科學、合理、經濟的原則，設計標高應滿足規劃、生產工藝及運輸、排水及防洪等方面要求，并力求使場地內土方挖填平衡且土方量最小。

1 項目概述及區域潮位、波浪情況

本項目為新建1 200萬t/a原油加工程，加工原油為中東中質含硫原油。項目選址于北方沿海石化工業園區，征地面積4 km2，坡度為1‰。

所在區域數據（根據85國家高程基準面）：

潮位特征值：最高高潮位1.49 m，最低低潮位-2.1 m，平均高潮位0.43 m，平均潮位-0.06 m，平均低潮位-0.61 m。

設計水位：設計高水位 1.03 m，設計低水位-1.09 m。

極端高水位：（重現期：50 a）2.08 m，極端低水位：（重現期：50 a）-2.72 m，100年一遇極端高水位2.12 m，200年一遇極端高水位 2.25 m。

水工工程高程系統采用的理論最低潮面與各基準面關系如圖1。

圖1 各基準面之間的關系Fig.1 Relationship of different base levels

2 防潮、防浪規范對設計標高的要求

2.1 《工業企業總平面設計規范》[1]相關條文

《工業企業總平面設計規范》第6.2.2條規定：受江、河、湖、海的洪水、潮水或內澇水威脅的工業企業，場地設計標高應符合下列規定：場地設計標高，應高于設計頻率水位0.5 m，當有波浪侵襲和雍水現象時，尚應加波浪侵襲高度和雍水高度。

2.2 《石油化工廠區豎向布置設計規范》[2]相關條文

《石油化工廠區豎向布置設計規范》第 3.0.1條規定：廠區豎向布置應綜合考慮下列要求；應使廠區不受洪水、潮水及內澇威脅：受洪水、潮水威脅的廠區，場地最低設計標高應高于設計頻率水位0.5 m。

以上兩個規范對場地高程要求一致：場地最低設計標高應高于設計頻率水位 0.5 m。以本項目為例，設計頻率水位按照特大型工礦企業標準取用，取用200年重現期的防潮標準2.25 m，場地高程應為：2.25 m +0.5 m =2.75 m。

2.3 《海港總平面設計規范》[3]

有掩護港口的碼頭前沿高程為計算水位與超高值之和，應按照基本標準和復核標準分別計算，并取較大者。

計算基本標準：設計高水位+(1.0～1.5) m；復核標準：極端高水位+（0～0.5）m；

依據本規范計算基本標準：1.03+(1.0～1.5)=2.03～2.53 m，復核標準：2.08+（0～0.5）=2.08～2.58 m。兩者比較，選取數值較大的復核標準2.08～2.58 m，若極端高水位采用200年一遇的年極值高水位2.25 m，則2.25+（0～0.5）=2.25～2.75 m。

2.4 《海堤工程設計規范》[4]相關條文

由于防波堤建成后，工程區域亦存在一定的波浪，需沿廠區前沿線設置防浪護岸，堤頂高程 Zp確定如下：

式中: hp—200年一遇極端高水位；

RF—波浪爬高，按100年一遇波高，計算得2.2 m；

A—允許越浪高度。

依據本規范，本項目中hp取2.25 m，RF取2.2 m，A取0.5 m。

計算得：Zp= 2.25+2.2+0.5=4.95(m)。

此時，越浪量能夠滿足《海堤工程設計規范》（SL 435-2008）中表6.6.1越浪量要求。取波浪較大處堤頂高程4.95 m。

3 需要綜合考慮的影響因素

3.1 煉油企業的三級防控

針對石油煉化企業的生產原料、中間產品及生產特點，需要建立安全有效的綜合預防體系，以防止事故狀態的污染物進入周邊水域或陸域。石油煉化企業在裝置或儲罐周圍建圍堰或防火堤作為一級預防控制措施；在排水系統建事故緩沖池作為二級預防控制措施；在排水進入江、河、湖、海等水體前建終端防控設施作為三級預防控制措施［5，6］。三級防控措施包括污水的初分水池、隔油池，在北方這些設施需要建在地表面以下，即靠重力自流也能回收污水。新建煉化企業的三級防控措施已成為獲得消防安全評估準許的必要條件。

以本項目1 200萬t/a煉油工程為例，需要的事故水池大小約為3萬m3，需要的雨水收集池大小約為3萬m3。如果每個收集池以100 m×100 m平面面積計算，需要高度約為3 m。如果高度不足，在設計時需要采取防止上浮措施，以應對可能出現的水池底板上浮現象，這些措施都將增加項目的總費用。

3.2 煉油地下管網需要

大型煉油項目的污水、水冷系統，在北方地區也要鋪設地下。考慮到管線冬季防凍問題，本項目所在地要有1.2 m凍結深度，加之管線直徑尺寸和伴熱層厚度，應該留有2 m高度，以防止管線浸水。

3.3 煉廠節能降耗要求

國家大型固定資產投資項目還需要通過節能專項評估。如果三級防控水池和冷卻水管網未能布置在地下，帶來的問題一是需要大量的蒸汽以防冬季凍結，二是由于無法靠重力自流，需要的水泵提升量很大，日處理量預計在2萬t左右，需要24 h連續工作，能耗過高不僅降低企業的經濟效益，而且直接影響整個的節能評估審查。

3.4 排水影響

確定場地設計標高時，還要滿足排水及防洪要求。廠區應有安全、可靠的排水去向，以保證整個場地不出現大面積積水，從而影響正常生產，造成財產損失。項目所在地年平均降水量578.3 mm，年最大降水量877.9 mm，日最大降水量142.2 mm。本項目的坡度定為 1‰，考慮到在廠區出現瞬時最大降水時，廠區內的雨水能夠通暢排泄到廠區兩側的排洪溝內。

3.5 與周邊銜接

場地標高應與碼頭前沿高程協調，以方便運輸道路、管網等的連接；場地標高也應保證與項目所在地的鐵路、公路連接符合規范要求；場地標高的確定應符合該區域土方處理原則、山體開挖應符合環評有關要求。

4 結 論

場地標高不但事關石化企業的安全生產和環境保護，而且直接影響項目的總投資費用。據估算每平方公里場地的標高每增高0.5 m，造價就增加1500萬，標高越高，需要開山取土越多，破壞山體、綠化也就越多。考慮到聯動效應，周邊項目的標高也需調整，相應投資更高。

綜合考慮以上標準規范以及煉油企業需要考慮的各種因素，本項目最后確定場地設計標高 4.2 m（85國家高程系），防浪堤堤頂標高4.95 m。

影響場地設計標高確定的因素多而雜，而且各因素之間是相互聯系、相互制約。場地標高確定首先要遵守國家和行業相關標準規范，符合石化企業總圖豎向布置規范，并考慮煉油企業的安全、環保、節能以及三級防控的要求。確定標高時應因地制宜，以節約土石方量、節省投資和保護環境，對各種因素進行詳細分析、比較，綜合考慮確定合理的場地設計標高，只有這樣才能做出最好的設計。

［1］ GB50187-93《工業企業總平面設計規范》[S].

［2］ SH/T3013-2000《石油化工廠區豎向布置設計規范》[S].

［3］ JTJ211-99《海港總平面設計規范》[S].

［4］ SL435-2008《海堤工程設計規范》[S].

［5］ Q/SY1190-2009 事故狀態下水體污染的預防與控制技術要求[S]．

［6］ GB50160-2008《石油化工企業設計防火規范》[S].