沿海新建煉廠場地設(shè)計標高探討

袁 明 江

（中國石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計分公司， 山東 青島 266071）

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，全社會對油品的需求在未來仍較保持較快增長。我國煉油企業(yè)需要不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模，一是為了滿足不斷增長的社會需求，二是為了進一步提高企業(yè)的規(guī)模效益。在沿海區(qū)域集中布局大型煉油基地，可以利用和依托海外資源，進一步降低原油和產(chǎn)品運送成本，提高企業(yè)盈利能力。新建煉油產(chǎn)能園區(qū)化集中布局以及現(xiàn)有城市中心煉油廠區(qū)搬遷入園已經(jīng)成為未來大型煉油項目工程建設(shè)的必然趨勢。由于沿海城市經(jīng)濟基礎(chǔ)相對較好，土地資源相對緊張，加之結(jié)合城市和土地使用規(guī)劃方面的考慮，大型煉油基地的選址場地通常對一定近海海域進行吹填或回填，場地標高的確定是其中一件非常重要的工作。

場地標高的確定需要堅持科學(xué)、合理、經(jīng)濟的原則，設(shè)計標高應(yīng)滿足規(guī)劃、生產(chǎn)工藝及運輸、排水及防洪等方面要求，并力求使場地內(nèi)土方挖填平衡且土方量最小。

1 項目概述及區(qū)域潮位、波浪情況

本項目為新建1 200萬t/a原油加工程，加工原油為中東中質(zhì)含硫原油。項目選址于北方沿海石化工業(yè)園區(qū)，征地面積4 km2，坡度為1‰。

所在區(qū)域數(shù)據(jù)（根據(jù)85國家高程基準面）：

潮位特征值：最高高潮位1.49 m，最低低潮位-2.1 m，平均高潮位0.43 m，平均潮位-0.06 m，平均低潮位-0.61 m。

設(shè)計水位：設(shè)計高水位 1.03 m，設(shè)計低水位-1.09 m。

極端高水位：（重現(xiàn)期：50 a）2.08 m，極端低水位：（重現(xiàn)期：50 a）-2.72 m，100年一遇極端高水位2.12 m，200年一遇極端高水位 2.25 m。

水工工程高程系統(tǒng)采用的理論最低潮面與各基準面關(guān)系如圖1。

圖1 各基準面之間的關(guān)系Fig.1 Relationship of different base levels

2 防潮、防浪規(guī)范對設(shè)計標高的要求

2.1 《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計規(guī)范》[1]相關(guān)條文

《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計規(guī)范》第6.2.2條規(guī)定：受江、河、湖、海的洪水、潮水或內(nèi)澇水威脅的工業(yè)企業(yè)，場地設(shè)計標高應(yīng)符合下列規(guī)定：場地設(shè)計標高，應(yīng)高于設(shè)計頻率水位0.5 m，當有波浪侵襲和雍水現(xiàn)象時，尚應(yīng)加波浪侵襲高度和雍水高度。

2.2 《石油化工廠區(qū)豎向布置設(shè)計規(guī)范》[2]相關(guān)條文

《石油化工廠區(qū)豎向布置設(shè)計規(guī)范》第 3.0.1條規(guī)定：廠區(qū)豎向布置應(yīng)綜合考慮下列要求；應(yīng)使廠區(qū)不受洪水、潮水及內(nèi)澇威脅：受洪水、潮水威脅的廠區(qū)，場地最低設(shè)計標高應(yīng)高于設(shè)計頻率水位0.5 m。

以上兩個規(guī)范對場地高程要求一致：場地最低設(shè)計標高應(yīng)高于設(shè)計頻率水位 0.5 m。以本項目為例，設(shè)計頻率水位按照特大型工礦企業(yè)標準取用，取用200年重現(xiàn)期的防潮標準2.25 m，場地高程應(yīng)為：2.25 m +0.5 m =2.75 m。

2.3 《海港總平面設(shè)計規(guī)范》[3]

有掩護港口的碼頭前沿高程為計算水位與超高值之和，應(yīng)按照基本標準和復(fù)核標準分別計算，并取較大者。

計算基本標準：設(shè)計高水位+(1.0～1.5) m；復(fù)核標準：極端高水位+（0～0.5）m；

依據(jù)本規(guī)范計算基本標準：1.03+(1.0～1.5)=2.03～2.53 m，復(fù)核標準：2.08+（0～0.5）=2.08～2.58 m。兩者比較，選取數(shù)值較大的復(fù)核標準2.08～2.58 m，若極端高水位采用200年一遇的年極值高水位2.25 m，則2.25+（0～0.5）=2.25～2.75 m。

2.4 《海堤工程設(shè)計規(guī)范》[4]相關(guān)條文

由于防波堤建成后，工程區(qū)域亦存在一定的波浪，需沿廠區(qū)前沿線設(shè)置防浪護岸，堤頂高程 Zp確定如下：

式中: hp—200年一遇極端高水位；

RF—波浪爬高，按100年一遇波高，計算得2.2 m；

A—允許越浪高度。

依據(jù)本規(guī)范，本項目中hp取2.25 m，RF取2.2 m，A取0.5 m。

計算得：Zp= 2.25+2.2+0.5=4.95(m)。

此時，越浪量能夠滿足《海堤工程設(shè)計規(guī)范》（SL 435-2008）中表6.6.1越浪量要求。取波浪較大處堤頂高程4.95 m。

3 需要綜合考慮的影響因素

3.1 煉油企業(yè)的三級防控

針對石油煉化企業(yè)的生產(chǎn)原料、中間產(chǎn)品及生產(chǎn)特點，需要建立安全有效的綜合預(yù)防體系，以防止事故狀態(tài)的污染物進入周邊水域或陸域。石油煉化企業(yè)在裝置或儲罐周圍建圍堰或防火堤作為一級預(yù)防控制措施；在排水系統(tǒng)建事故緩沖池作為二級預(yù)防控制措施；在排水進入江、河、湖、海等水體前建終端防控設(shè)施作為三級預(yù)防控制措施［5，6］。三級防控措施包括污水的初分水池、隔油池，在北方這些設(shè)施需要建在地表面以下，即靠重力自流也能回收污水。新建煉化企業(yè)的三級防控措施已成為獲得消防安全評估準許的必要條件。

以本項目1 200萬t/a煉油工程為例，需要的事故水池大小約為3萬m3，需要的雨水收集池大小約為3萬m3。如果每個收集池以100 m×100 m平面面積計算，需要高度約為3 m。如果高度不足，在設(shè)計時需要采取防止上浮措施，以應(yīng)對可能出現(xiàn)的水池底板上浮現(xiàn)象，這些措施都將增加項目的總費用。

3.2 煉油地下管網(wǎng)需要

大型煉油項目的污水、水冷系統(tǒng)，在北方地區(qū)也要鋪設(shè)地下。考慮到管線冬季防凍問題，本項目所在地要有1.2 m凍結(jié)深度，加之管線直徑尺寸和伴熱層厚度，應(yīng)該留有2 m高度，以防止管線浸水。

3.3 煉廠節(jié)能降耗要求

國家大型固定資產(chǎn)投資項目還需要通過節(jié)能專項評估。如果三級防控水池和冷卻水管網(wǎng)未能布置在地下，帶來的問題一是需要大量的蒸汽以防冬季凍結(jié)，二是由于無法靠重力自流，需要的水泵提升量很大，日處理量預(yù)計在2萬t左右，需要24 h連續(xù)工作，能耗過高不僅降低企業(yè)的經(jīng)濟效益，而且直接影響整個的節(jié)能評估審查。

3.4 排水影響

確定場地設(shè)計標高時，還要滿足排水及防洪要求。廠區(qū)應(yīng)有安全、可靠的排水去向，以保證整個場地不出現(xiàn)大面積積水，從而影響正常生產(chǎn)，造成財產(chǎn)損失。項目所在地年平均降水量578.3 mm，年最大降水量877.9 mm，日最大降水量142.2 mm。本項目的坡度定為 1‰，考慮到在廠區(qū)出現(xiàn)瞬時最大降水時，廠區(qū)內(nèi)的雨水能夠通暢排泄到廠區(qū)兩側(cè)的排洪溝內(nèi)。

3.5 與周邊銜接

場地標高應(yīng)與碼頭前沿高程協(xié)調(diào)，以方便運輸?shù)缆?、管網(wǎng)等的連接；場地標高也應(yīng)保證與項目所在地的鐵路、公路連接符合規(guī)范要求；場地標高的確定應(yīng)符合該區(qū)域土方處理原則、山體開挖應(yīng)符合環(huán)評有關(guān)要求。

4 結(jié) 論

場地標高不但事關(guān)石化企業(yè)的安全生產(chǎn)和環(huán)境保護，而且直接影響項目的總投資費用。據(jù)估算每平方公里場地的標高每增高0.5 m，造價就增加1500萬，標高越高，需要開山取土越多，破壞山體、綠化也就越多?？紤]到聯(lián)動效應(yīng)，周邊項目的標高也需調(diào)整，相應(yīng)投資更高。

綜合考慮以上標準規(guī)范以及煉油企業(yè)需要考慮的各種因素，本項目最后確定場地設(shè)計標高 4.2 m（85國家高程系），防浪堤堤頂標高4.95 m。

影響場地設(shè)計標高確定的因素多而雜，而且各因素之間是相互聯(lián)系、相互制約。場地標高確定首先要遵守國家和行業(yè)相關(guān)標準規(guī)范，符合石化企業(yè)總圖豎向布置規(guī)范，并考慮煉油企業(yè)的安全、環(huán)保、節(jié)能以及三級防控的要求。確定標高時應(yīng)因地制宜，以節(jié)約土石方量、節(jié)省投資和保護環(huán)境，對各種因素進行詳細分析、比較，綜合考慮確定合理的場地設(shè)計標高，只有這樣才能做出最好的設(shè)計。

［1］ GB50187-93《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計規(guī)范》[S].

［2］ SH/T3013-2000《石油化工廠區(qū)豎向布置設(shè)計規(guī)范》[S].

［3］ JTJ211-99《海港總平面設(shè)計規(guī)范》[S].

［4］ SL435-2008《海堤工程設(shè)計規(guī)范》[S].

［5］ Q/SY1190-2009 事故狀態(tài)下水體污染的預(yù)防與控制技術(shù)要求[S]．

［6］ GB50160-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》[S].