20000平方米汽油儲罐區消防安全設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 來越高。一旦儲罐區發生火災或爆炸，造成的經濟損失將是災難性的。所以對 油庫罐區的消防安全設計極其必要 [3]。 油庫消防安全的國內外發展概況 國外油庫消防安全的發展概況 油庫是收發和儲存原油、汽油、煤油、柴油、噴氣燃料 、溶劑油、潤滑油和重油等整裝、散裝油品的獨立或企業附屬的倉庫或設施 [4]。確保安全是油庫最關鍵的工作。由于國外的油庫消防安全發展較早，尤其是美國、日本等發到國家，油庫消防安全技術早已成熟。受占地材料的影響，其消防安全設施已經偏向高效、占地小等方向發展。例如，我國現行的規范規定 ,閃點超過 120℃ 的液體，且儲罐容量大于 1000m3 時，其儲罐之間間距一定要大于或等于 5m[5]。而國外發達國家對土地的概念比較強，制度規范和項目設計也偏向也省土地、節省資源，如美國在同類情況下，其儲罐之間間距標準為 ，日本和東南 亞則為；消防水池由于占地面積大，在國外也不允許采用，一般用儲水罐代替 [6]。國外關于油庫消防安全的法規起草的也比較早，例如，在自動噴水滅火系統方面，世界上最早的自動噴水滅火系統的規范是 1885 年由英格蘭曼徹斯特的約翰 沃曼德起草的，聯合火災保險第 1 章 緒論 2 公司的沃曼德看到了建立噴水滅火系統規范的需要，于 1888 年被倫敦的防火協會 (FOC)采用，至 1892 年，由防火協會起草的第一部規范正式出版了。為了適應新的發展，這一規范反復進行修訂， 1979 年擴充形成英國標準 BS5306。在北美，自動噴水滅火系統規范的建立也比 較早，早在 19 世紀末， 1895 年和 1896 年，來自 20 個北美保險公司的代表召開了一系列會議，起草了北美共同的自動噴水滅火系統規范 [7]。 國內油庫消防安全的發展概況 自 20 世紀 80 年代，我國油庫的消防達到了一定的水平。中國石化銷售公司自 1966～1986 年調查了 10 個省 (自治區 )、 3 個直轄市和 3 個直屬分公司共 16 個單位所屬的 1～ 3 級油庫共 2292 個油罐的消防情況消防設施完好率為 8O%～ 95%，實有消防人員為應配備的8O%～ 94%。消防組織和機構健全的單位占 92%～ 95%。在 10 個省屬單位中達到 訓練要求的單位占 56%， 3 個直轄市屬單位和 3 個直屬分公司達到訓練要求的單位占 95%。與地方消部門密切聯系的單位占 80%[8]。可以說我國油庫消防系統從無到有，已發展到一個具有較完整的預防為主的消防體系。消防裝備從初期的天然水和沙子，到從前蘇聯引進的化學泡沫、煙霧滅火系統，到 90 年代的引進安裝日本干燥化學公司和香港集寶公司油庫消防自動化系統，該系統包括火災報警系統、工業電視監視系統、泡沫自動滅火系統、自動噴淋冷卻系統、控制系統、動力系統等六個支系統，使油庫的消防安全管理水平達到一個比較先進的新水平 [9]。這些 設施對保障油庫的安全、防止意外事故的發生起到了一定的作用，但也存在著一些缺憾 :一是消防設施的可靠性差，火災情況下操作困難，撲救率不高，而且撲救率取決于泡沫、水源、泵、閥、人員、報 警、組織等綜合因素，如黃島油庫火災就是典型一例，黃島油庫 5 油罐于 1989 年 8 月 20 日遭雷擊發生火災，其油罐上所設置的固定泡沫滅火系統和冷卻水系統未發揮作用，致使損失慘重，共犧牲 20 多人，受傷 28 人 ，燒毀車輛數十臺，燒掉漏掉原油近 4 萬噸，燒毀 5 個油罐及全部輔助設備 [10]； 還有南京煉抽廠 310 油罐于 1993 年 10 月 21 日發生火災，其 (半 )固定泡沫滅火系統也失效 [11]。二是系統的管理、維護、保養工作量大，費用高。三是油庫消防系統投資大，效益差。根據中國石化銷售公司對其屬下的 16 個單位的 2292 個油罐自 1966 年～ 1986 年的消防情況的調查，共發生火警、火災 5 次，其中 2 次火災還是發生于沒有消防設施的覆土油罐，可見其消防設施的實際效益很低，幾近為零 [8]。所以我國油庫消防安全的 發展道路任重而道遠。 南京工業大學本科生畢業 設計 （論文） 3 汽油可能引起的事故 長期以來 ， 汽油都是人們使用的最主要燃料之一 ， 屬于易燃易爆物質 ， 如果在工業生產或存儲中因為管理不當或設備故障可能造成火災爆炸事故。火災爆炸事故類型包括油池火災、噴射火災、沸騰液體擴展蒸汽爆炸和未封閉蒸汽云爆炸 4 種 [12]。沸騰液體擴展 蒸汽爆炸事故是當儲罐在外部火焰的烘烤下突然破裂 ， 使儲罐內物質的壓力平衡被破壞 ,造成介質急劇汽化 ， 并隨即被火焰點燃時發生沸騰液體擴展蒸汽爆炸。未封閉蒸汽云爆炸是指泄漏出來的介質與空氣形成的混合氣體中可燃物質的濃度在爆炸極限范圍內 ， 并遇到延遲點火的情況下所導致 蒸汽云爆炸 [13]。 汽油的沸點在 30～ 205℃ ， 常溫下是液態 ， 不能在空氣中形成蒸汽云 ， 發生蒸汽云爆炸和沸騰液體擴展蒸汽爆炸事故的可能性極小 [14]。 儲罐區風險因素分析 （ 1）基礎問題 不均勻沉降將使儲罐傾斜，導致平底儲罐底板開裂、連接管道斷裂 ， 引起成品油 泄漏。 （ 2）安全附件 油罐的液位報警系統失靈時，易引起成品油泄漏。成品油外輸時，可能由于儲罐的 液位儀表失靈或操作失誤的情況下，造成儲罐抽空發生危險。 （ 3）呼吸閥、阻火器失效 若油罐的呼吸閥、阻火器被堵塞 ， 或進出油量過大而超過呼吸閥的能力時 ，引起油罐內外壓力不平衡，造成脹罐或癟罐事故。 （ 4）安裝隱患 若儲罐安裝、施工過程中存在許多未被發現的裝配、焊接缺陷，留下安全隱患，而使用過程中又疏于檢查和管理，易造成安全事故。 （ 5）腐蝕作用 儲罐的罐體特別是罐體底板，由于受到介質沉淀物及土壤的腐蝕，加上檢驗檢測困難及底板處介質泄漏后不能及時發現，使之成為安全的薄弱環節，容易導致安全事故。 （ 6）檢修事故 檢修時，儲罐清理不凈或成品油揮發出的可燃氣體未完全置換，若此時人員進入罐內作業則有可能引起火災、爆炸、人員中毒窒息事故發生。 第 1 章 緒論 4 儲罐區消防安全設計的研究內容 本 設計 擬從兩個個方面研究儲罐消防安全設計 （ 1） 儲罐區的設計布置 根據汽油的特點、性質、儲存要求等對油罐設計，確定油罐的型式、容量、數量以及相應的平面布置。然后對罐區防火堤和消防道路進行設計。 （ 2） 儲罐區的消防設計 儲罐區的消防設計包括油罐區泡沫滅火系統設計和油罐區噴淋冷卻系統設計。消防系統的見圖 11。 消 防水 源消 防 泡 沫 系統 供 水 泵冷 卻 水 系統 供 水 泵消 防水 罐泡 沫液 罐油 罐 冷 卻水 環 狀 管油 罐 冷 卻噴 頭油 罐 區 泡 沫 混合 液 環 狀 管油 罐 泡 沫 產生 器圖 11 消防系統流程圖 針對所設計的油罐區，完成油罐區泡沫滅火系統設計和油罐區噴淋冷卻系統設計。確定泡沫滅火系統的形式及組成，以此為基礎進行水力計算，確定管線的管徑、泡沫儲罐大小、泡沫噴頭的數量、消防水量及水泵規格等。然后在水力計算的基礎上，確定消防用水量、消防水池的大小、噴頭數量、冷卻管網的布置和管徑大小、冷卻用消防泵的規格等。 設計依據 （ 1） 《 石油化工企業設計防火規范 》 GB501602020 （ 2） 《石油庫設計規范》 GB500742020 （ 3） 《建筑設計防火規范》 GB500162020 （ 4） 《 低倍數泡沫滅火系統設計規范 》 GB5015192 （ 5） 《高倍數、中倍數泡沫滅火系統 設計規范》 GB5019693 （ 6） 《 儲罐區防火堤設計規范 》 GB503512020 （ 7）《 管道元件 DN(公稱尺寸 )的定義和選用》 GB/T10472020 南京工業大學本科生畢業 設計 （論文） 5 第 2章 油庫 選址 庫址的選擇是油庫建設中至關重要的工作，不僅直接影響到油庫建設者的基本投資和總平面分區布置，而且對投產后油庫的管理使用、改建、擴建和安全經營都將產生長遠的影響。因此 ，庫址選擇在滿足油庫的業務和所承擔任務的前提下，必須綜合考慮區域的地理環境、水電供應、交通運輸等因素，嚴格執行有關安全防火和環境保護規定，才能確定最佳庫址。 油庫 的等級 根據《石油庫設計規范》 GB500742020 第 條規定， 石油庫的等級劃分，應符合表 21 的規定。 表 21 石油庫的等級劃分 等 級 石油庫總容量 TV（ m3） 一 級 100000≤TV 二 級 30000≤TV＜ 100000 三 級 10000≤TV＜ 30000 四 級 1000≤TV＜ 10000 五 級 TV＜ 1000 表中總容量系指油罐容量和桶裝油品設計存放量之總和，不包括零位罐和放空罐的容量。當石油庫儲存液化石油氣時，液化石油氣罐的容量應計入石油庫的總 容量。 本設計中汽油庫的總容量 TV 為 20200m3，通過查表 21 可知，滿足 10000≤TV＜ 30000， 所以 20200m3汽油庫為三級油庫 。 油庫地理位置 油庫選址的相關規定 三級石油庫的庫址，不得選在地震基本烈度為 9 度及以上的地區。石油庫的庫址應具備良好的地質條件，不得選擇在有土崩、斷層、滑坡、沼澤、流沙及泥石流的地區和地下礦藏開采后有可能塌陷的地區。 當庫址選定在靠近江河、湖泊等地段時，庫區場地的最低設計標高，應高于計算洪水位 及以上， 三級石油庫計算洪水位采用洪水重現期為 50第 2 章 油庫選址 6 年的防洪水標準。 油庫 宜位于鄰近城鎮或居民區全年最小頻率風向的上風側。 油庫地理位置 油庫所在城市地處長江中游，該地區地震烈度為 8 度，土層地質以沙土層為主，全年主導風向是東南風，油庫位于該市西北臨江地區。 通過對相關規定進行分析，油庫地理位置符合要求。 油庫 與道路的安全距離 根據《石油庫設計規范》 GB500742020 第 條和 條規定， 三級油庫與公路的安全距離 不小于 15m， 三級油庫與 國家鐵路線 的安全距離 不小于 50m， 三級油庫與裝卸碼頭的安全距離不小于 。 因此，油 庫南面距其 100m 處是油品裝卸碼頭，西面距油庫180m 處有一鐵路線通過，東北面距油庫 45m 處是一條國道，安全距離符合要求。 南京工業大學本科生畢業 設計 （論文） 7 第 3章 儲罐區的設計布置 儲罐區的設計布置 根據汽油的特點、性質、儲存要求等對油罐設計， 確定油罐的型式、容量、數量以及相應的平面布置， 然后對罐區防火堤和消防道路進行設計，對油庫進行總平面布置。 油罐設計 汽油 的 特點 、 性質 和儲存要求 汽油是 油品 的一大類，碳原子數約 4～ 12 的復雜 烴類 混合物 ， 易燃 ,為 色至淡黃色的易流動液體。 汽油的閃點為－ 50 度 ， 初餾點 范圍在 30℃ 至 205℃ ，空氣中含量為 74g～ 123g/m3 時遇火 爆炸 。 與汽油存儲要求有關的規定， 《石油化工企業設計防火規范》GB501602020 第 條和 條 的 規定， 汽油屬于甲 B類液體， 存儲 汽油選用金屬浮艙式的內浮 頂罐 ， 《石油庫設計規范》 GB500742020 第 條規定，儲存甲類和乙 A 類油品的地上立式油罐，應選用浮頂油罐或內浮頂油罐，浮頂油罐應采用二次密封裝置。 油罐選型 根據汽油的存儲要求和設計需要，汽油油罐選用 二次密封裝置的 內浮頂油罐 。 內浮頂儲罐是在拱頂儲罐內部增設浮頂而成，罐內增設浮頂可減少介質的揮發損耗，外部的拱頂又可以防止雨水、積雪及灰塵等進入罐內，保證罐內介質清潔。這種儲罐主要用于儲存輕質油，例如汽油、航空煤油等。內浮頂儲罐采用直線式罐壁，壁板對接焊制，拱頂按拱頂儲罐的要求制作。目 前國內的內浮頂有兩種結構：一種是與浮頂儲罐相同的鋼制浮頂；另一種是拼裝成型的鋁合金浮頂。 鋼制浮頂的材質為非易熔材料，而鋁合金浮頂的材質屬于易熔材料。根據法規，如將內浮頂儲油罐浮盤由易熔材料改為非易熔材料，例如鋼制材料，這樣儲罐可以按照浮頂油罐考慮平面布置和消防設置，具有以下幾方面的優勢： （ 1） 減小占地，油罐之間的防火距離可由 （罐直徑）變為 ，單罐容積越大越有利。 （ 2） 儲罐安全性提高，危險性減小，著火后滅火容易。 第 3 章 儲罐區的設計布置 8 （ 3） 由于內浮頂儲罐危險性小，消防設置可以降低。 （ 4） 消防冷卻水供給范圍 、 供給強度 和連續供給時間降低 （ 5） 泡沫滅火系統 ： 著火罐的保護面積減小，由其橫截面積變為罐壁與泡沫堰板之間的環形面積。泡沫混合液的連續供給時間降低。油罐上每個空氣泡沫產生器出防火堤管線數量減少。 （ 6） 消防設施及其配套設施相應減少或減小 [15]。 所以汽油儲罐 的浮盤為鋼制單盤 。 本設計的 汽油儲罐區容量為 20200m3， 根據任務需要和 受 占地面積影響， 選用 二 個 有效容積為 4000m3和 二 個 有 效容積為 6000m3內浮頂 油 罐。儲罐 主要參數 見表 31。 表 31 儲罐 主要參數 有效容積 /m3 4000 6000 油罐直 徑 /mm 16000 19600 油罐高度