“布置規(guī)”和“新石化標準”對煉油廠總圖設計的影響

張敏

摘要：《石油化工企業(yè)布置設計規(guī)范》和《石油化工企業(yè)設計防火標準》的發(fā)布對煉油廠總圖設計提出了新的要求和方向，總圖工程師除了準確掌握規(guī)范的條文內(nèi)容，更應深刻理解其所運用的方法，在煉油廠的規(guī)劃中融會貫通，學以致用。本文舉例說明新標準規(guī)范實施后煉油廠總圖設計的變化，為煉油廠總圖設計提供新的典型布置方案和解決一般問題的思路及方法。

關(guān)鍵詞：《石油化工企業(yè)布置設計規(guī)范》；《石油化工企業(yè)設計防火標準》；總圖設計；定性分析；定量評價

1、概述

隨著石油化工行業(yè)的發(fā)展，煉油企業(yè)大規(guī)模化和現(xiàn)代化的進程，煉油廠的總圖設計也在不斷發(fā)展改進。2014年出版的GB50984《石油化工工廠布置設計規(guī)范 》和2018年修訂發(fā)布的GB50160《石油化工企業(yè)設計防火標準》是石化企業(yè)工程設計最重要的兩本規(guī)范，其內(nèi)容不僅對煉油廠的總圖布置提出了新的要求，也為現(xiàn)代化煉油廠的工程設計指明了發(fā)展方向。

2、《石油化工工廠布置設計規(guī)范 》的影響

“布置規(guī)”第4.8.2條要求人員集中場所應遠離爆炸危險源和高毒危險源，并在其對應的條文解釋中給出計算要求及建議值，這一條文對工廠總圖布置的規(guī)劃方案具有很大的意義：

“布置規(guī)”發(fā)布之前，總平面布置中的防爆和防毒設計采用定性分析的手段，即有毒有爆炸危險的設施應與人員集中的設施分區(qū)布置，僅防火設計采用定量衡量的方法，要求人員集中設施與甲類裝置保證40米以上的防火間距。因此，煉油廠采用的典型布置為三行式，即第一行布置由罐區(qū)和汽車裝卸站組成的儲運區(qū)，第二行布置裝置區(qū)，第三行布置公輔工程區(qū)及廠前區(qū)，這樣的布置既可以保障罐區(qū)與裝置區(qū)的物料管線短接，又可以滿足公用工程靠近負荷中心的要求，節(jié)約管廊長度并減少能源損耗，被認為是最經(jīng)濟合理的總平面規(guī)劃方案。

“布置規(guī)”的發(fā)布，標志著對蒸汽云爆炸和高毒危險源的評價已由定性分析發(fā)展至定量評價，工程師們可以為蒸汽云爆炸和高毒危險源計算出一個具體的安全防護距離，而這個距離往往遠高于防火間距的要求，因此，越來越多的煉油廠規(guī)劃開始采用T型布置或兩行式布置。T型布置即儲運區(qū)和裝置區(qū)分布兩行，公用工程和廠前區(qū)組成的一列布置在其一端。兩行式布置為一行布置儲運區(qū)，另一行依次布置裝置區(qū)，公輔工程區(qū)和廠前區(qū)。這兩種布置型式，在滿足工藝流程和物料運輸要求的同時，能夠保證人員集中的廠前區(qū)與具有蒸汽云爆炸和高毒危險源的裝置區(qū)距離更遠，從而更好的保障了工廠人員的人身安全。

3、《石油化工企業(yè)設計防火標準》的影響

第一，2010年大連中石油國際儲運公司原油罐區(qū)輸油管道爆炸，造成大量原油泄漏，儲罐防火堤受損后，原油流入廠區(qū)道路并沿道路流出廠外，最終引燃周邊多個企業(yè)設施。吸取本次事故的教訓，在新標準的宣貫中，對4.1.5條：“石油化工企業(yè)應采取防止泄漏的可燃液體和受污染的消防水排出廠外的措施”進行了強調(diào)，要求煉油廠罐區(qū)的道路盡量做成路堤式。在以往的設計中，考慮到檢修和排雨水的方便，石油化工企業(yè)的罐區(qū)一般略高于周邊道路；而采取路堤式布置后，罐區(qū)標高則略低于周邊廠區(qū)道路，這樣設計，罐組的檢修和排雨水設計雖然略微復雜，但當罐組發(fā)生事故路堤可作為另一道屏障，在防火堤受損時起到補充替補的作用，控制火災蔓延，從而達到控制事故范圍、降低事故損失的效果。

第二，“新防火標準”對廠際管道敷設問題、石油化工企業(yè)設施與園區(qū)設施間距問題、高架火炬熱輻射問題均提出了明確的要求，這些問題在以往煉油廠總圖設計中經(jīng)常遇到，但卻沒有統(tǒng)一的設計標準。“新防火標準”發(fā)布前，由于缺乏專業(yè)的規(guī)范條文要求及數(shù)據(jù)分析結(jié)果作為理論支撐，若遇到此類問題時，設計人員往往依據(jù)以往項目的經(jīng)驗，選取相近的規(guī)定作為參照進行設計。“新防火標準”編制組收集了大量的工程實例，并對其進行了專業(yè)的數(shù)據(jù)分析，并最終對此類問題提出了具體的要求。這一切標志著，總圖設計已開始具備足夠的實例及數(shù)據(jù)支撐由經(jīng)驗化轉(zhuǎn)變?yōu)闃藴驶?/p>

4、項目案例

國內(nèi)某企業(yè)擬建一座煉油廠，包含的主要單元：

1）主要生產(chǎn)裝置：130萬噸/年常減壓裝置、40萬噸/年重整預加氫裝置、25萬噸/年連續(xù)重整裝置、55萬噸/年柴油加氫裝置、50萬噸/年汽油加氫裝置、4000噸/年硫磺回收聯(lián)合裝置、8000Nm?/h制氫裝置；

2）配套的儲運設施：原油罐組、產(chǎn)品油罐組（一）（二）（三）、輕油中間罐組、重油中間罐組、汽車裝卸設施；

3）配套的公輔工程：總變電所、中央控制室、消防水設施、循環(huán)水場、動力站、凝結(jié)水站、脫鹽水站、壓縮空氣站、倉庫及檢維修、分析化驗室、消防站、污水處理場及事故水池；

4）其他設施：辦公綜合樓、火炬設施。

“布置規(guī)”發(fā)布前，本項目的規(guī)劃方案擬采用三行式，而“布置規(guī)”發(fā)布后，本項目的設計思路為：

項目伊始，設計人員首先對項目生產(chǎn)中的物料及設備進行數(shù)據(jù)分析，將場內(nèi)設施劃分為三類：

第一類，人員集中場所（工作人員超過40 人·時/天的場所）：分析化驗室、中心控制室、綜合辦公樓、消防站、檢維修站。

第二類，包含蒸汽云爆炸危險源和高毒危險源的設施：所有生產(chǎn)裝置。

第三類，既非人員集中場所，又非危險源的設備：主要包括儲運設施及無需人員值守的公輔工程。

根據(jù)《石油化工工廠布置設計規(guī)范 》條紋4.8.2條及其條文解釋的規(guī)定，本項目中第一類設施與第二類設施（危險源設備）之間的間距不小于200米（蒸汽云爆炸設備）或150（高毒危險源設備）。而第三類設施，與另外兩類設施之間則不存在防爆和防毒的安全要求，因此，其布置主要考慮防火要求約幾十米。因此在進行總圖設計時，除了滿足工藝流程的需要，應盡量將第三類設施布置在第一類及第二類設施之間，同時達到安全防護和節(jié)約用地的要求，最終得到的總圖布置方案如下圖。

本項目的總圖方案即為典型的T型布置：儲運區(qū)布置在全廠的北部西側(cè)，與其關(guān)系緊密的生產(chǎn)裝置區(qū)布置在南部西側(cè)，這樣布置保證了儲運區(qū)與裝置區(qū)之間的物料管線盡量短接。為生產(chǎn)裝置區(qū)服務的公用工程緊靠裝置區(qū)，布置在廠區(qū)的東側(cè)，能夠減少能源輸送損耗；其中聯(lián)系緊密的循環(huán)水等布置在東側(cè)南部，聯(lián)系稍弱的消防水設施等布置在東側(cè)北部。人員集中的設施集中布置在東北角，位于全年最小風頻的下風側(cè)，保證期環(huán)境較好的同時遠離危險源。

另外，在整體布局確定后，需根據(jù)《石油化工企業(yè)設計防火標準》中對火炬熱輻射提出的要求，分別計算不同高度的火炬所對應的熱輻射距離，選擇滿足熱輻射要求的火炬高度。同時，由于火炬高度超過150米后，其造價及技術(shù)要求均大幅增高，因此若計算的火炬高度超過了150米，則應對總圖布局進行局部調(diào)整，拉大火炬與相鄰設施之間的間距，最終完成項目的總平面規(guī)劃工作。

5、結(jié)論

無論是“布置規(guī)”還是“新石化標準”，其內(nèi)容的更新，均伴隨著大量工程數(shù)據(jù)的量化評價。而總圖設計作為一門綜合性學科，除了具備系統(tǒng)觀念、制宜觀念、權(quán)重觀念外，更應具備量化思維，在解決矛盾時，除了經(jīng)驗化的方法，更應掌握專業(yè)化、標準化的算法，這是“布置規(guī)”和“新石化規(guī)”所代表的設計趨勢，也是總圖設計的發(fā)展方向。

石油化工行業(yè)在不斷發(fā)展的同時積累了大量的工程實例和數(shù)據(jù)，科技進步為工程設計提供了更多的方法和手段。總圖工程師應走在行業(yè)發(fā)展的前端，學習和吸收這些進步所帶來的設計革新，平衡煉油廠總圖設計中各影響因素之間的矛盾，為煉油企業(yè)描繪出既經(jīng)濟實用、又環(huán)保安全的建設藍圖。

參考文獻

[1]GB50984-2014《石油化工工廠布置設計規(guī)范 》[M].中國計劃出版社，2014

[2]GB50160-2008《石油化工企業(yè)設計防火標準》（2018年修訂版）[M].中國計劃出版社，2014

（作者單位：上海河圖工程股份有限公司）