可燃液體罐(組)與專用泵(區(qū))布置探討

甄崇汀

中石化寧波工程有限公司　寧波　315103

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可燃液體罐(組)與專用泵(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)介質性質和儲罐總容積的不同，就可燃液體罐(組)與專用泵(區(qū))防火間距和布置進行論述。

可燃液體罐泵火災危險性防火間距

近年來，百萬噸級的乙烯、千萬噸級的煉油裝置不斷涌現(xiàn)，石油化工企業(yè)的裝置規(guī)模大型化的特點越來越顯著。隨之而來的是，企業(yè)中作為原料、半成品或成品的可燃液體存儲規(guī)模不斷擴大，并且有種類和存儲方式多樣化的發(fā)展趨勢。

防止和減少石油化工企業(yè)火災危害的發(fā)生是安全生產的重中之重。針對常見的液化石油氣、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備布置是否合理，是否也會影響安全生產。設計中主要遵循《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》GB 50160(以下簡稱防火規(guī)范)。其對介質火災的危險性分類、罐組內相鄰可燃液體地上儲罐的防火間距、防火堤和隔堤內的有效容積及設置原則均有章節(jié)集中做了規(guī)定。對儲罐(組)與其專用泵(區(qū))的布置，根據(jù)儲存介質和存儲規(guī)模的不同，也分別做了規(guī)定。本文對相關的條文規(guī)定按照可燃液體的類別進行匯總，并結合具體案例進行探討。

1　可燃液體存儲介質的火災危險性

1.1液化烴與可燃液體的關系

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

烴類液體屬于可燃液體，其中一部分特殊烴類閃點較高，火災危險性大于其他非烴類可燃液體。故防火規(guī)范借鑒國外做法，并結合《石油庫設計規(guī)范》GB 50074和《建筑設計防火規(guī)范》GB 50016對油品生產的火災危險性分類的具體情況，將液化烴作為特殊的可燃液體進行分類，區(qū)別于其他可燃液體。其定義為：液化烴是指在15℃時，蒸汽壓大于0.1MPa的烴類液體及其他類似的液體，不包括液化天然氣[1]。其中烴類液體是指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。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危險性分類

對儲存介質火災危險性類別的正確判斷是進行儲罐和專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危險性的最直接指標是蒸汽壓。蒸汽壓越高，危險性越大。但可燃液體的蒸汽壓較低，測量困難。因此，根據(jù)可燃液體的閃點確定其火災危險性。閃點越低，危險性越大。閃點數(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)范火災危險性分為6類，分別為甲A、甲B、乙A、乙B、丙A、丙B，見表1[1]。

液化烴和可燃液體的火災危險性分類除按照閃點溫度分布區(qū)間進行分類外，還應考慮操作溫度與閃點的相對關系。當操作溫度超過其閃點時：乙類液體應視為甲B類液體，丙A類液體應視為乙A類液體，丙B類液體應視為乙B類液體；當操作溫度超過其沸點時，丙B類液體應視為乙A類液體。

1.3液化烴和可燃液體的火災危險性分析

液化烴本身所具有的高度易燃性、儲存方式的多樣性及儲罐結構決定了其有泄漏及火災爆炸危險。泄漏、空間爆炸是液化烴存儲過程中常見的事故類型，重要的是可能會成為火災爆炸事故的隱患。目前我國液化烴的儲存仍以全壓力式儲罐為主，其中球罐的應用最為普遍。統(tǒng)計表明，全壓力式液化烴儲罐發(fā)生泄漏的概率與泄漏開口直徑有關，具體情況見表2[3]。

表1　液化烴和可燃液體的火災危險性分類

因此，儲罐布置時必須嚴格遵守防火規(guī)范規(guī)定的防火間距。

2　甲A類可燃液體罐(組)與專用泵(區(qū))的布置

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

為了避免液化烴罐(組)發(fā)生泄漏爆炸時，泄漏的可燃液體影響專用泵的使用，儲罐專用泵應布置在防火堤外[1]。發(fā)生火災時，儲罐對泵區(qū)的影響與罐容和所存介質的量有關，泵區(qū)對儲罐的影響相對較小。但從引發(fā)火災的實際情況看，往往是兩者相互作用的結果。這里需注意：當可燃液體儲罐的專用泵單獨布置時，儲罐與其是分別獨立的系統(tǒng)，無論哪部分出現(xiàn)問題，視做只影響其自身系統(tǒng)，相互之間互不影響。所謂專用泵單獨布置是指該泵與其它泵不在同一爆炸危險區(qū)內[1]。所以，當可燃液體儲罐的專用泵單獨布置時，它與相對應儲罐的防火間距不做限制。但對于甲A類可燃液體而言，因其介質火災危險性較大，無論專用泵是否單獨布置，均應與儲罐之間保持一定的防火間距要求。綜合上述原因，液化烴儲罐(組)與專用泵(組)布置需滿足表3的要求。

表3　液化烴儲罐(組)與專用泵(區(qū))布置防火間距

注：(1)防火間距15m是根據(jù)爆炸危險場所范圍確定。

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

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

布置案例1：某項目液化烴儲運罐區(qū)局部布置見圖1。罐組儲運能力為4.2×104m3，儲存介質為混合碳四/丙烷球罐、異丁烷等烴類。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罐組宜設置不高于0.6m的防火堤，防火堤內踢腳線距儲罐不應小于3m，堤內應采用現(xiàn)澆混凝土地面，并應坡向外側，防火堤內的隔堤不宜高于0.3m。根據(jù)國內外火災案例的分析，若不設置防火堤，一旦液化烴儲罐泄漏，由于液化烴易于流動，而且大量泄漏時不宜短時間氣化，進而威脅相鄰儲罐和設施的安全，造成災害擴大。同時防火堤可以防止無關人員進入罐組。案例中取值0.45m，以便少量泄漏的液化烴氣體擴散。一旦泄漏量較多，堤內有部分液化烴積聚，設置的可燃氣體濃度報警器便會報警，便于及時處理。為了防止泄漏的液化烴在儲罐附近滯留，防火堤內地面坡應向外側。在滿足上述防火間距的要求下，泵區(qū)與儲罐防火堤外側基腳線的距離不應小于5m，案例中取值9.75m。

圖1液化烴罐組布置

3　非甲A類可燃液體儲罐(組)與專用泵(區(qū))的布置

防火規(guī)范規(guī)定，除甲A類以外的可燃液體儲罐的專用泵單獨布置時，應布置在防火堤外，與可燃液體儲罐的防火間距不限，二者間距根據(jù)現(xiàn)場情況和檢修要求考慮。可燃液體儲罐要按單罐單堤的要求設置防火堤或防火隔堤。

罐組指布置在一個防火堤內的一個或多個儲罐。泵區(qū)是指輸送不同介質的泵，布置在同一個爆炸危險區(qū)域內。發(fā)生火災時，儲罐對泵區(qū)的影響與罐容和所存可燃液體的量有關，泵區(qū)對儲罐的影響相對較小。但從引發(fā)的火災情況看，往往是兩者相互作用的結果。罐組與專用泵區(qū)的防火間距要求嚴于罐與專用泵具體布置要求，具體情況見表4和表5[2]。

其中浮頂儲罐較固定頂儲罐火災危險性小，防火間距相應減小。

布置案例2：某化肥裝置液氨球罐與專用泵的布置見圖2。

液氨屬于有毒危險化學品，如果發(fā)生泄漏事故，液氨暴露在空氣中，會形成氨氣與空氣混合物，達到爆炸極限15.7%～27.4%，將會造成重大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。根據(jù)防火規(guī)范，氨的火災危險性屬于乙類。罐組總容積為8000m3，單個球罐容積為4000m3。

表4　甲B、乙類可燃液體與專用泵區(qū)防火間距

表5　丙類可燃液體與專用泵區(qū)防火間距

防火規(guī)范規(guī)定，儲罐均應單獨設置防火堤或防火隔堤。防火堤內的有效容積不應小于罐組內1個最大儲罐的容積，當浮頂罐組不能滿足此要求時，應設置事故存液池儲存剩余部分，但罐組防火堤內的有效容積不應小于罐組內1個最大儲罐容積的一半。此條規(guī)定是參考美國規(guī)范《易燃和可燃液體規(guī)范》NFPA 30 Flammable&Combustible Liquids Code設置。雖然國內外爆炸火災事故中，尚未出現(xiàn)過浮頂罐罐底炸裂的事故，但一旦發(fā)生此類事故，產生的大量泄漏可燃液體不僅會對周圍設施產生火災事故威脅，對周圍環(huán)境也將產生重大的污染及影響。按上述要求，案例2中防火堤高度設計為1700mm。

圖2氨球罐布置

防火規(guī)范規(guī)定隔堤內有效容積不應小于隔堤內1個最大儲罐容積的10%。其中設置隔堤的目的是減少可燃液體少量泄漏時的污染范圍。本規(guī)定同樣參考美國規(guī)范《易燃和可燃液體規(guī)范》設置。案例2中隔堤高度設計為1500mm。

這里專用泵布置在防火堤外且單獨布置，防火間距不做要求。但因氨有毒、易燃易爆，罐組布置時，規(guī)范要求相比其他乙類介質嚴格。防火規(guī)范特別指出，罐組內液氨儲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，氨儲罐一旦泄漏，液氨不會四處擴散。同時，堤內設置有下水系統(tǒng)(應設置雨水和生產污水兩條通道)，平時均處于關閉狀態(tài)，有需要時可選擇性開啟。

4　助燃液體儲罐與專用泵布置

液氧按《深度冷凍法生產氧氣及相關氣體安全技術規(guī)程》GB 16912-2008規(guī)定，屬于乙類可燃液體。國內設計院設計原則為液氧儲罐與專用泵介質同為液氧，同類介質無防火間距要求。在滿足檢修和操作空間的基礎上，可布置在同一圍堰內。液氧儲罐與其他建構筑物的防火間距按1m3液氧折合800m3標準狀態(tài)氣氧計算。

5　防火間距要求

儲罐布置中應考慮的防火間距：① 罐組內儲罐間的防火間距；② 石油化工廠總平面布置時，罐組與相鄰裝置的防火間距；③ 罐組與同類企業(yè)及油庫的防火間距；④ 罐組與相鄰工廠或設施的防火間距。

以上各防火間距均在石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范中有詳細規(guī)定，設計時應嚴格按防火規(guī)范執(zhí)行。

6　結　語

綜上所述，罐組與專用泵的布置要求與儲存介質和存儲規(guī)模有關，只有充分認識到介質的火災危險性，確切的存儲量及存儲型式，在保證儲罐安全性的基礎上，才能實現(xiàn)對儲罐和其他設備作出經(jīng)濟合理的布置。

1GB 50160-2008，石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范[S]．

2GB 50016-2014，建筑設計防火規(guī)范[S]．

3傅智敏，曹菲菲. 液化烴儲罐區(qū)泄漏及火災爆炸危險分析[J].科技導報，2013，31(16).

2015-09-26)

*甄崇汀：工程師。2008年畢業(yè)于重慶科技學院。現(xiàn)主要從事石油化工管道設計。

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