寧波和豐化工設計咨詢有限公司 寧波 315103
隨著我國經濟的快速發展,汽車保有量呈現出爆炸式增長,作為傳統汽車燃料補充的加油加氣站數量也隨之快速地增加。另外,隨著安全和環保要求的提高、舊有加油加氣站周邊設施的建設、舊有加油加氣站的改造、新加油加氣站的規劃布局等,都對加油加氣站的工程設計提出了新的要求。
加油站,指“具有儲油設施,并為機動車加注汽油(含甲醇汽油、乙醇汽油)、柴油等車用燃油的場所”[1];加氣站,則指“具有儲氣設施,使用加氣機為機動車加注車用LPG、CNG或LNG等車用燃氣的場所”[1]。近年來,雖然隨著新燃料能源的開發利用,特別是液化石油氣(LPG)、壓縮或液化天然氣(CNG、LNG)、氫燃料、電能等新能源在機動車領域的利用拓展,在加油站內同時設置有天然氣儲存設施、液化石油氣儲存設施、液氫儲存設施、加氣設施以及充電樁設施的合建站等綜合服務站也不斷普及。但傳統意義上的機動車油品加注站,因汽柴油加注操作方便、加注時間短等優點,仍然具有明顯優勢。因此,目前仍然具有其他新能源加注站無法完全取代的地位。
傳統加油加氣站中的主要燃料汽油、柴油及液化石油氣、天然氣所具有的易燃易爆危險特性,決定了加油加氣站是一具有火災爆炸等危險性的設施場所。但因加油加氣站服務對象的特殊性,大多數加油加氣站建設在人員稠密地區、或便于機動車獲得燃料的公路沿線周邊區域,且加油加氣站所具有的社會開放屬性,也給危險性控制帶來一定的難度。
針對加油加氣站場所設置區域的特殊性、運營方式的開放性,以及加油加氣站的特殊安全要求,國家特意編制了相應的工程設計標準規范,由最初的《小型石油庫及汽車加油站設計規范》(GB50156-92),到《汽車加油加氣站設計與施工規范》(GB50156-2014),以及在2021年10月1日開始實施的《汽車加油加氣加氫站技術標準》(GB50156-2021),都分別從環保、安全等方面提出相關要求,但也同時考慮了加油加氣站建設的經濟性、合理性等方面因素,以滿足特殊社會服務需求。
在加油加氣站的工程設計中,油罐和氣罐的埋地設置,是有效降低加油加氣站火災爆炸危險性的最主要安全措施之一。眾所周知,加油加氣站中的埋地油罐,因不受紫外線照射、氣溫變化大所帶來的油品蒸發和損耗大等不利因素影響,可保持比較恒定的溫度、油品揮發損失較小等,具有相對安全的優勢。即使發生火災等事故,也可以減少事故影響波及的范圍。因此,從最初的《小型石油庫及汽車加油站設計規范》(GB50156-92)到《汽車加油加氣站設計與施工規范》(GB50156-2012)(2014年版)以及《汽車加油加氣加氫站技術標準》(GB50156-2021),都特別強調了埋地罐設置的具體要求。
油氣回收則既是環保的需求,在一定程度上也可減少空氣中油氣含量,是降低油站發生火災爆炸危險的另一安全措施。通過加油站油氣回收設施的設置,不僅加強環境保護,也可以縮小油罐與圍墻等設施之間的間距,進而可以節約加油站用地。然而,在加油加氣站油氣設施設計中,在縮小埋地罐與圍墻之間間距的同時,也可能造成埋地罐不符合規范規定的不安全隱患因素。
加油加氣站的平面布置設計,應根據其各自所在區域地塊條件、周邊設施等的不同,在滿足規范標準的同時,還需要注意一些特殊場所及設施狀況、設施條件等因素。
根據《汽車加油加氣加氫站技術標準》(GB50156-2021)第1.0.3條款“汽車加油加氣加氫站的設計和施工,除應符合本標準外,尚應符合國家現行有關標準的規定”。因加油站涉及的專業較多,該標準是綜合性技術標準,僅僅是規定汽車加油加氣加氫站特有的技術要求。對于其他更專業的、該標準沒有明確規定的,尚需執行相應的國家標準規定和要求。即要求“本標準明確規定者,按本標準執行;本標準未作規定者執行國家現行有關標準的規定”[1],包括工藝管道、建筑、結構、各設施的平面防火間距、結構抗震,以及電氣、消防等。
在加油加氣站工程設計過程中,只有在全面并正確理解《汽車加油加氣加氫站技術標準》(GB50156-2021)等標準相應條款并嚴格執行的情況下,才能保證加油加氣站設施的硬件安全性。但若對其相應條款存在片面性的、或不夠全面的理解,則將在加油加氣站設計中留下不安全的隱患,導致各類事故的發生。
加油加氣站,其主要設施有埋地油(氣)罐、加油(氣)機、站房、罩棚以及一些輔助設施,如衛生間、洗車設施,部分加油加氣站可能還有小型餐飲店。在新建加油加氣站或原有加油加氣站改造設計過程中,首先需要考慮其平面布置,即考慮油(氣)罐與站房、罩棚、站區圍墻等設施之間的相對位置和間距。在場地允許的條件下,油(氣)罐因其危險性應設置在一個相對獨立的區域。但受場地限制時,特別是有一定經營年限、站周邊建構筑物等設施增建后的加油加氣站,為了達到油罐與其他設施防火間距的標準規定要求,把埋地油罐設置于車行道下,甚至罩棚下面。這主要是因為GB50156標準中,埋地油罐與加油機之間并沒有要求具有一定的防火間距。
油罐作為油品儲存設施,是加油加氣站項目的主要設施,也是加油加氣站的主要危險場所之一。合規合理地布置油罐,是保證加油加氣站安全設計最基本的前提。加油加氣站油罐布置設計,根據標準GB50156-2021第6.1.1條“除撬裝式加油裝置所配置的防火防爆油罐外,加油站的汽油罐和柴油罐應埋地設置,嚴謹設在室內或地下室內”[1]的規定,首先應考慮油罐埋地設置。但根據所布置位置的不同,又有“非車行道下”布置與“車行道下”布置兩種方式。其中“車行道下布置”,主要因受場地限制,又可分為“罩棚下與加油機相鄰的車行道下布置”與“非罩棚下”的車行道下布置。
在加油加氣站的設計中,首先應考慮盡可能地將埋地油罐布置在非車行道下。
一般油罐在非車行道下布置時,為了盡量合理利用場地空間,提高場地利用率,騰出更多空間作為加油罩棚布置,增加加油島面積,增加加油機數量,會將油罐盡量靠近圍墻布置。根據標準GB50156-2021,在設有油氣回收系統設施的條件下,埋地汽油罐與實體圍墻間距可以減少到2米。在不考慮施工放樣誤差的情況下,一般加油站場地這一布置的設計確實能夠滿足該標準的要求。但在某些特殊場合、特殊地塊,這樣的布置可能就無法滿足該標準所規定的其他條文要求了。
首先,應充分理解“埋地油罐”的術語定義。根據標準GB50156-2021的定義,埋地油罐是指“罐頂低于周圍4米范圍內的地面,并采用覆土或罐池充沙方式埋設在地下的臥式油品儲罐”[1]。埋地油罐方案布置中若無法滿足該術語的基本內容規定,則可認為加油站整體布置方案中的相關防火間距均沒有滿足標準GB50156的要求。可以說,這樣的設計存在著安全問題和隱患。
譬如,如圖1中的加油站場地,圍墻外為河流或為較寬深水溝性設施;或是如圖2的地塊,圍墻外地勢明顯地低于圍墻內。工程設計中,若將帶有油氣回收設施的埋地油罐布置在距離圍墻2或3米處,看似符合該標準“站內平面布置”第5.0.13條中所規定的、與圍墻間防火間距不小于“2米”規定,其實,該埋地油罐已經不符合“埋地油罐”的定義,因為它達不到最基本的“低于罐周圍4米范圍地面”的“埋地”定義要求。亦即,標準GB50156中與“埋地油罐”相關其他條款的規定對于這種設計方案已經都不適用,這樣的設計方案不滿足標準對安全的要求。

圖1 加油站圍墻外為水溝或河流性設施

圖2 加油站圍墻外地勢較低
因此在設計中,采取如下圖3或圖4方案,拉大埋地罐與圍墻間距,使埋地罐完全符合“埋地”的術語定義,真正滿足規范標準的要求。

圖3 加油站圍墻外為水溝或河流性設施(拉大罐墻間距后)

圖4 加油站圍墻外地勢較低(拉大罐墻間距后)
另外,若當圍墻外是河流時,尚需要考慮河流的重要等級程度,即設計中尚需同時滿足國家或當地政府有關河道保護條例規定、油品泄漏對河流的影響等要求。
鑒于加油站場地的限制,有的加油站埋地油罐布置于場地中間的車行道下,或罩棚下加油機旁等。這里的“一般車行道”,是指非罩棚下加油機旁的車行道, 如罩棚與出入口之間的車行道地段。
設置于車行道下的埋地油罐,首先需要考慮地面上汽車等荷載對油罐的影響;標準GB50156-2021中也對“埋地油罐”的埋深作了特別規定,如該標準第6.1.12條款所述“油罐設在車行道下面時,罐頂低于混凝土路面不宜小于0.9米”[1]等。
其次,在車行道下進行油罐操作井設計時,尚需考慮雨水,特別是帶油污水的影響、操作井蓋密封性等因素。可能的話,操作井設置于車行道外。《小型石油庫及汽車加油站設計規范》GB50156-92中規定“當油罐在行車道下面埋設時,應采取保護蓋板等措施。人孔操作井宜設在行車道以外”。雖然92版已作廢,但在標準GB50156-2021第6.1.14條款規定的“埋地油罐的人孔應設操作井。設在行車道下面的人孔井應采用加油站車行道下專用的密閉井蓋和井座”內容沒有對操作井設置作出規定的情況下,生產實踐中發現,將操作井設置于車行道外,既不違反規范標準,又可以避免因運動中車輛火星對操作井內油氣的危險影響,避免因油罐操作井進行量油、油泵檢修、清罐等作業過程對油站經營等的影響,因此可沿用此做法。
第三,考慮到油罐一旦發生事故的危害程度,設置于車行道下油罐,尚需考慮控制其容量不宜過大。針對車行道下設置油罐情況,標準規范規定的安全措施不夠明確,廣西自治區應急管理廳曾召集部分專家作了討論和認證,并提出認證會議紀要(《關于研究油罐埋設車道下加油站安全防范措施落實問題的會議紀要》桂安監管閱2009]13號),針對油罐及其設置方面,該紀要強調的主要內容為:
為防止車道行車重壓造成加油站爆炸等事故發生,應增加完善以下安全措施:①對埋設加油場地或車道下面的油罐,其油罐池寬度不應跨過加油場地雙車道,單罐容積不應超過30立方米;②油罐采用的鋼板的厚度不應小于5mm,鋼罐制造宜采用自動焊工藝,并應有良好的防腐蝕性能和導靜電性能;③油罐應設帶有高液位報警功能的液位計;④油罐人孔操作井宜設在行車道以外,并落實防止加不慎可能出現的溢油進入井內引發火災事故的安全措施;⑤油罐的頂部覆土厚度不應小于0.7m;⑥油罐池和側壁應采取防滲漏措施,油罐池檢查井宜設在行車道外;⑦油罐池頂板含井蓋板強度設計荷載不小于40kPa/m2,并在加油車道或出入口設置有醒目的限載標志。
雖然上述討論紀要,只是廣西的地方要求,但為了確保加油站的安全設計,上述安全措施對于其他地方的加油站布局設計仍然具有一定的參考價值。
有的加油站改造,因周邊設施的增建,導致油罐的布置存在一定的困難,不得不將埋地罐設置于罩棚底下。這時,除了盡量考慮一般車行道下油罐所采取的設計安全措施外,還應考慮埋地油罐的“空罐”或“滿罐”這一動態因素對罩棚柱基礎結構的影響。例如,可以采取設置埋地底筏板與罩棚柱的各自獨立樁基基礎等措施,防止因空、滿油罐不同狀態下導致罩棚柱基礎的松動,破壞罩棚柱基礎結構,最終可能導致因罩棚柱基礎結構的不穩定而倒塌等事故發生。
同樣,在加油加氣合建站中,埋地氣罐的布置也存在與上述埋地油罐類似的問題。即關于“埋地LPG罐”和“地下LNG儲罐”以及“半地下LNG儲罐”布置設計時也需要注意同樣的問題。
根據標準GB50156-2021,“埋地LPG罐”的定義,是指“罐頂低于周圍4m范圍內的地面,并采用直接覆土或罐池充沙方式埋設在地下的臥式LPG儲罐”[1];“地下LNG罐”的定義,是指“罐頂低于周圍4m范圍內的地面,標高不小于0.2m,并設置在罐池中的LNG儲罐”[1];以及“半地下LNG罐”的定義,是指“罐體一半以上安裝在周圍4m范圍內的地面以下,并設置在罐池中的LNG儲罐”[1]。
相比地上LNG儲罐,標準GB50156-2021雖沒有對地下或半地下LNG儲罐與周邊設施防火間距的特別規定;但對于LPG儲罐,則在該標準GB50156-2021第5.0.13條的表5.0.13-1中,埋地與非埋地LPG儲罐與周邊設施如LPG卸車點、LPG泵房、LPG加氣機、消防泵、站區圍墻等的防火間距有明顯的不同。對于埋地LPG儲罐,若不能滿足其基本“埋地”定義的要求,則應根據地上LPG儲罐要求考慮其與周邊設施的防火間距布置。
本文針對加油加氣站場地特殊情形下埋地油罐、埋地LPG儲罐平面布置設計過程中的一些特殊問題進行了討論。這些問題在筆者對加油加氣站設計審查、現場許可證考核審查過程中多次出現,多為設計者未能正確理解加油加氣站標準規范條款所致。
綜上討論,提出在加油加氣站設計中的幾點體會,供相關設計人員參考。
(1)加油加氣站項目設計雖然簡單,但真正完整理解規范標準內容,尚需認真細致地閱讀規范標準條款,合規合理地綜合運用規范標準條款,才可達到真正安全設計的目的。
(2)原《小型石油庫及汽車加油站設計規范》GB50156-92、《汽車加油加氣站設計與施工規范》GB50156-2012等雖然作為標準已經廢止,可以不作為強制執行的依據,但是某些條款對于安全設計尚具有一定的參考價值,對于其中經濟的、更有利于加油站安全設計的條款,仍可在不違背最新版標準的前提下,在設計中加以參考。
(3)針對標準所提出的“地上LNG儲罐”與“地下LNG儲罐”、“半地下LNG儲罐”概念,新標準GB50156-2021并沒有明確其與周邊其他相關設施的防火間距要求。為了減少工程設計過程中的無意違規,杜絕源頭設計隱患,也在此建議,在
今后的GB50156修訂中,針對上述問題作進一步細化說明,明確具體要求。如地上LNG儲罐與地下、半地下LNG儲罐與周邊設施防火間距可能的不同要求等。
(4)加油加氣站中汽油油氣回收既是環保的需求,在一定程度上也可減少空氣中油氣含量,是降低油站發生火災爆炸危險的另一安全措施。汽油的卸、加油油氣回收設施的設置,在新標準GB50156-2021中第6.3.1條和第6.3.6條已經作為強制性要求、必須嚴格執行的條款出現,并不是〗可以縮小油罐與圍墻等設施之間間距的條件,工程設計中需要加以注意。
本文可用于安全評價過程,以及加油加氣站安全檢查、許可證發放過程中的現場檢查參考。