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石油库储油罐区设计 |
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作者：柴业森 王兵文 |
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储油罐区是石油库的核心和主体，通常包括储油罐、防火堤及消防设施等，主要用于接收、储存和输转成品油，通过装卸油栈桥向铁路槽车装运成品油，汁量所储存和输送的成品油。油罐区作为石油产晶的蓄水池和调节器对石油樗生产和流通过程实施调节作用；作为油品的储存场所，对石油产品在相对停滞时起保护作用，便于对油品数量、质量的监督和检查；作为战略物资基地起到备战备荒的作用。石油库的破坏性事故大多数是油罐、油罐区发生爆炸火灾事故。油罐愈大愈难扑救，造成的损失愈大。油罐区的规范设计和安全防范措施直接影响到其功能、作用的发挥及生产运营的安全。
1油罐区总容量的确定
油库容量的确定要考虑的因素较多，包括油库的类别和任务、油品来源的难易程度、油品供应范围、供需变化规律、进出油品的运输条件等，有时还与国际石油市场的变化形势有密切关系。确定石油库容量的方法有周转系数法和储存天数法。民航机场油库应符合《民用机场供油工程建设技术规范》(MH．I5008—2005)的要求．军用油库的容量应按军队相关规范进行确定。商业油库一般采用周转系数法，石油化工企业的储运系统工程一般采用储存天数方法计算油罐容量。
1．1周转系数法
周转系数就是某种油品的油罐在一年内被周转使用的次数。即：
可见，周转系数越大，储油设备的利用率越高，储油成本越低。各种油品的设汁容量可由式(2)求得：
K值的大小对确定油罐容量非常关键，但K值的确定是最困难的。它和油库的类型、业务性质、国民经济发展趋势、交通运输条件、油品市场变化规律等因素有着密切的关系。不能用公式简单计算出来，简单地指定一个数字范围也是不科学的。如有的资料提出，在我国新设计的商业油库中，对一、二级油库K值取1～3，三级及其以下油库K值取4～8，这显然是过于保守的，即储油设备的利用率偏低，库容偏大，基建投资大，投资回收年限长。K值的大小应根据建库指令或项目建议书要求与建库单位协商确定。
油罐的储存系数η是指油罐储存油品的容量和油罐理论计算容量之比。在《石油化工企业储运系统罐区设计规范》SH 3007中对油罐储存系数规定是：固定顶罐，罐容<1000m3是，η=0.85；罐容>1000m3事，η=0.90。浮顶罐和内浮顶罐，η0.90。球罐和卧罐，η=0.90。
1．2 储存天数法
对某种油品的年周转量按该油品每年的操作天数均分，作为该油品的一天储存量，再确定该油品需要多少天的储存量才能满足油库正常的业务要求，并由此计算出该种油品的设计容量。计算方法如式(3)。
石油化工企业的储运系统工程油罐的储存天数一般取决于原油的供应来源、交通运输条件、生产装置开停工情况及油品出厂方式等因素。《石油化工企业储运系统罐区设计规范》SH3007规定成品油储存天数见表1。表1 成品油储存天数
 1．3 民航机场油库容量的确定
民航机场油库建设容量应满足《民用机场供油工程建设技术规范》(MHU5008—2005)的规定：“应按近期目标年预测的机场发展阶段规划、机型组合及所需用油量、油源、运输条件等因素综合确定。油库容量宜按近期目标年预测30d供油量规划、设计。可分期建设，但应满足运行期间不少于10d供油容量的要求。”
2 油罐区的工艺设计
2．1 油罐的设计选型
油罐的设计选型包括油罐类型和油罐容量的设计。选用钢质油罐类型是根据所储存油品的汽化性质决定的。通常储存汽油、溶剂油及性质相似的油品，应选用浮顶罐或内浮顶罐；航空汽油、喷气燃料宜选用内浮顶罐；柴油、润滑油、重油及性质相似的油品应选用固定顶罐。特殊用途不适用立式罐的场合或需较高承压的储罐宜选用卧式罐或球罐。立式罐通常采用500、1000、2000、3000、5000、10000等规格，卧式罐通常采用10、25、50、100等规格。当条件限制时，也可采用其它规格的油罐。
油罐个数的确定是根据库区的总容量及其工艺特点来确定的。但通常遵循在满足工艺要求的前提下，采用大容量油罐，尽量减少油罐个数。确定油罐个数时，应考虑以下几个原则：一是满足油品进罐、出罐、计量、加热、沉降协水。化验分析等生产要求；二是满足定期清罐的要求；互是油品性质相似的油罐，在生产条件允许的情况下可考虑互相借用的可能；四是满足一次进油或出油量的要求：五是有的油品还要满足调和、加添加剂及其他要求；六是企业附属石油库还要满足企业生产对油罐的个数要求。通常一种油品的储油罐，一般不少于2个。当一种油品有几种牌号时，每种牌号宜选用2～3个油罐。另外，一种油品的储油罐，应尽量选用同一结构形式、同一规格的油罐。
根据每个油罐的用途应设置通用附件(如入孔、通风孔、量油孔、进出油接合管、呼吸管等)和专用附件(加热管、浮顶吸油装置等)。
油罐布置应符合《石油库设计规范》GB50074—2002第6．0．3条至第6．0．10条的规定。
2．2 罐区管道连接与安装
罐区管道安装应满足相关的工艺流程、热力流程及其他方面的要求。罐区管道应采用地上管墩敷设，以便于施工、操作和维修改造，且便于消防。管墩顶高出罐区设计地面标高一般为300mm。尽量避免管架敷设；若必须采用管架敷设时，管底标高高出罐区设计地面不应小于2．2m，并注意处理好与防火堤顶面及消防管道之间的高差关系，不应影响消防人员和操作人员在防火堤顶上正常行走。管道穿过防火堤时，必须设置套管。管道和套管应保持同心状态。套管两端应采取密封措施。
进出罐区的工艺管道(除液化石油气储罐)均应有被吹扫干净的措施。每根管道都应由罐区外向罐区吹扫，且管内介质应被吹扫至该管道末端所连接的一个或两个罐内。扫线介质为水时，可通过罐壁处的进出油管将管内介质扫入罐内；当扫线介质为气体时，管内介质应从罐顶扫入罐内。
轻质油品及与其性质相近的液体管道，在未设隔热层的情况下，由于日照会使管道及管内液体温度升高，引起压力升高，若此时管道两端被阀门切断，则压力高到一定值，会造成管道及配件的破裂、出现事故。所以该类管道应设置有效的泄压设施，防止发生事故。确定罐前支管道的管墩(架)顶标高时，应考虑到储罐基础下沉的影响，一般应按坡度计算值减少50～60mm。若罐基础处地质条件差，结构专业能预计出罐基础的下沉量时(包括罐建成后试压时一次性下沉量和使用一段时间后继续下沉到基本稳定时的下沉量)，可按预计的下沉量减少。
立式油罐的进油管，应从油罐下部接入；如确需从上部接入时，甲、乙、丙A类油品的进油管应延伸到油罐的底部。卧式油罐的进油管从上部接入时，甲、乙、丙A类油品的进油管应延伸到油罐底部，油品进罐温度大于或等于120℃时，必须从罐顶部进入罐内，不应从罐下部进入罐内，否则罐底部一旦有水，高温油会使水汽化，体积突然膨胀造成突沸冒罐事故。在储存液化石油气的球罐或卧罐的放水管上，应设置有防冻和防漏措施的密闭切水设施，以保证从罐内放出的水不带液化石油气，避免火灾危险事故的发生。
油罐进出口管道宜安装两道阀门。靠近罐壁的第一道阀门，宜常开。当进出油管道出事故或更换其他阀门、垫片时可关闭此阀。压力储罐的气体放空管接合管应安装在罐体顶端，安全阀应安装在放空管接合管上，并应垂直安装。安全阀与罐体之间应安装一个钢闸阀。正常运行时，该阀必须保持全开并加铅封。放空管接合管和铅封常开闸阀的直径不应小于经计算选定的安全阀入口直径。当放空管接合管管径大于安全阀入口直径时，大小头应靠近安全阀入口处安装。安全阀要尽量靠近罐体，并应设旁通线，旁通线直径不应小于安全阀的入口盲径，以便安全阀检修时可暂时手动放空。
罐前支管道与主管道的连接，一般情况应采用挠性或弹性连接。在地震烈度大于或等于7度、地质松软的情况下，管径大于或等于150mm时，可设置储罐抗震用金属软管，金属软管应布置在靠近罐壁的第一道阀门和第二道阀门之间。
3 防火堤的设置
合格的防火堤可以起到防止油品向防火堤外流，控制油罐火灾扩大的作用。由于未发生油罐破裂火灾事故，显示不出防火堤的作用，人们往往忽视对防火堤的维护保养。防火堤不严密，有漏洞，甚至遭到大面积破坏的现象经常发生，一旦油罐发生爆炸火灾事故，导致大量油品外流，情况就大不相同了。有多起重大火灾事故是因为油罐或油罐组未设置防火堤，或防火堤不符合要求，或防火堤排水口管理不善，致使大量燃烧的油品从防火堤流出，扩大了火灾。典型的例子如陕西省三原县某医疗仪器厂1000m3油罐未设防火堤，当油罐爆炸着火后油品四处流淌，造成重大伤亡事故。林源某炼油厂蜡油罐区火灾事故，大量的油火从穿过防火堤的管道沟流出，不但烧了5座油罐，而且把处于防火堤外面的油泵房、铁路装卸栈台等设施烧毁。大连某炼油厂添加剂车间油罐火灾事故，因油罐未设防火堤，使油火蔓延面积达7000多m2，烧掉油罐l0座及其他厂房设备等。
《石油库设计规范》对石油库油罐、油罐组应设置防火堤有明确规定。要求防火堤应采用非燃烧材料建造，并能承受所容纳油品的静压力，且不应泄漏。立式油罐防火堤的计算高度应保证堤内有效容积需要。防火堤的实高应比计算高度高出O．2m。防火堤的实高不应低于1m(以防火堤内侧设计地坪计)，且不宜高于2．2m(以防火堤外侧道路路面计)。卧式油罐的防火堤实高不应低于0．5m(以防火堤内侧设计地坪计)。如采用土质防火堤，堤顶宽度不应小于0．5m，严禁在防火堤上开洞。管道穿越防火堤处应采用非燃烧材料严密填实。在雨水沟穿越防火堤处，应采取排水阻油措施。油罐组防火堤的人行踏步不应少于两处，且应处于不同的方位。(end)
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(10/20/2008) |
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