甲B類液體全壓力儲罐消防設(shè)計問題研究

●謝 佳

(上海市消防總隊，上海 200541)

為貫徹國家建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟及節(jié)約型社會的總體指導(dǎo)方針，加大碳五資源綜合利用的力度，擴大其產(chǎn)業(yè)規(guī)模，將其產(chǎn)品向高附加值產(chǎn)品領(lǐng)域延伸，使碳五產(chǎn)品更好地滿足市場需求，實現(xiàn)企業(yè)效益的最大化，2008年和2011年，某石化企業(yè)分別投資新建了年產(chǎn)15萬t的碳五分離裝置和年產(chǎn)1萬t的異戊烯聯(lián)合生產(chǎn)裝置，2套裝置均位于該企業(yè)下屬單位精細化工部界區(qū)內(nèi)，主要產(chǎn)品包括異戊二烯、間戊二烯、異戊烯和戊烷等。本文以該項目為例，就甲B類液體采用全壓力儲罐消防設(shè)計和審查過程中的一些問題和解決方法進行分析，希望能對消防工作者提供借鑒。

在新建主體裝置的同時，年產(chǎn)15萬t的碳五分離裝置配套建設(shè)了4座球罐，分別位于5號罐組和3號罐組內(nèi)，其中5號罐組內(nèi)擬新建3座球罐(位號D－7501～7503)，3號罐組內(nèi)擬新建1座球罐(位號D－7303)，每座球罐體積均為1000 m3，球罐直徑12.3 m。年產(chǎn)1萬t的異戊烯聯(lián)合生產(chǎn)裝置擬配套新建2座球罐，均位于4號罐組內(nèi)，其中一座為2000 m3異戊烯球罐(位號 D－7401)，球罐直徑15.7 m，另一座為3000 m3戊烷球罐(位號D－7402)，球罐直徑18.0 m。

以上新建儲罐儲存物料均為沸點低于45℃的甲B類液體，其中異戊二烯沸點34.0℃，間戊二烯沸點42.3℃，異戊烯沸點31.2～38℃，戊烷沸點36.1℃，兩批球罐建設(shè)時間存在3年左右的間隔，主要設(shè)計依據(jù)分別是《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50160－92，1999年版)和《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50160－2008)，新舊兩者版本不同，設(shè)計要求方面也存在較大的不同，加上儲存介質(zhì)情況又比較特殊，給儲罐的消防設(shè)計和審批帶來了較多的難點。

1 防火間距設(shè)計分析

1.1 新舊規(guī)范交替過程導(dǎo)致的防火間距設(shè)計難點

該碳五分離裝置于2008年開始設(shè)計和建設(shè)，主要參照GB 50160－92(1999年版)，該規(guī)范對沸點低于45℃的甲B類液體全壓力儲罐沒有作出設(shè)計規(guī)定，因此項目涉及的4座1000 m3球罐主要是按照全壓力式液化烴儲罐進行設(shè)計的，消防設(shè)計審查過程中碰到的防火間距問題主要是:(1)5號罐組南側(cè)為該企業(yè)下屬甲公司廢棄裝置框架(火災(zāi)危險性按丙類生產(chǎn)設(shè)施考慮)，GB 50160－92(1999年版)規(guī)定的防火間距是40 m，而受現(xiàn)場條件限制實際間距只有35.2 m，不能滿足GB 50160－92(1999年版)規(guī)定要求。(2)球罐D(zhuǎn)－7303與北側(cè)精細化工部圍墻間距為10.8 m，如果該圍墻定義為廠區(qū)圍墻，則不能滿足GB 50160－2008規(guī)定要求。

1.2 防火間距設(shè)計解決方案

由于5號罐組南側(cè)與甲公司廢棄裝置框架實際間距只有35.2 m，不能滿足GB 50160－92(1999年版)規(guī)定要求，故要求甲公司廢棄裝置框架不再使用。2009年7月1日GB 50160－2008正式實施，該規(guī)范中新增了沸點低于45℃的甲B類液體全壓力儲罐與其他設(shè)施的防火間距要求，與丙類工藝裝置的防火間距規(guī)定為不小于30 m，因此5號罐組南側(cè)與甲公司廢棄裝置框架防火間距不足的問題迎刃而解，已能夠滿足現(xiàn)行規(guī)范要求(詳見表1)。

球罐D(zhuǎn)－7303與北側(cè)精細化工部圍墻間距為10.8 m，可以滿足GB 50160－92(1999年版)規(guī)定要求，但如果該圍墻定義為廠區(qū)圍墻，則不能滿足GB 50160－2008規(guī)定要求。由于該企業(yè)廠區(qū)實行了封閉化管理，廠區(qū)圍墻只有在靠近封閉化管理外圍圍墻的地方才會出現(xiàn)，而精細化工部位于該企業(yè)廠區(qū)封閉管理的中心區(qū)域，因此該圍墻不屬于廠區(qū)圍墻，可以理解為某一個生產(chǎn)區(qū)域的分界線。由于GB 50160－2008的第4.3.4條規(guī)定，液化烴罐組應(yīng)設(shè)環(huán)形消防車道，消防車道的路面寬度不應(yīng)小于6 m，同時該規(guī)范的第6.3.5條規(guī)定液化烴球罐、沸點低于45℃的甲B類液體全壓力儲罐距離防火堤不應(yīng)小于3 m，不考慮防火堤外路燈、消防管線等設(shè)施可能占用的距離，理論上沸點低于45℃的甲B類液體全壓力儲罐距離圍墻應(yīng)保持不小于9 m的防火間距，因此實際防火間距能夠滿足GB 50160－2008規(guī)定要求(詳見表2)。

年產(chǎn)1萬t的異戊烯聯(lián)合生產(chǎn)裝置是在2011年設(shè)計、建設(shè)的，主要參照GB 50160－2008規(guī)定要求執(zhí)行，經(jīng)對照檢查，項目涉及的2座球罐與周邊設(shè)施的防火間距完全能夠滿足規(guī)范要求(詳見表3)。

表2 球罐(D－7303)與周邊設(shè)施距離

表3 球罐(D－7401，D－7402)與周邊設(shè)施的距離

2 罐區(qū)防火堤高度設(shè)計分析

2.1 新舊規(guī)范理念變化導(dǎo)致的防火堤高度設(shè)計難點

沸點低于45℃的甲B類液體全壓力儲罐在GB 50160－92(1999年版)中是按液化烴全壓力式儲罐來設(shè)計的，因此儲罐防火堤的設(shè)計可以按照該規(guī)范的第5.3.6條執(zhí)行，設(shè)置不高于0.6 m的防火堤，防火堤距離儲罐間距按不小于3 m考慮。但是GB 50160－2008的規(guī)定則完全不同，該規(guī)范第6.3.5條規(guī)定:沸點低于45℃的甲B類液體的壓力儲罐，防火堤內(nèi)有效容積不應(yīng)小于一個最大儲罐的容積。當(dāng)其與液化烴壓力儲罐同組布置時，防火堤及隔堤的高度尚應(yīng)滿足液化烴壓力儲罐組要求，且二者之間應(yīng)設(shè)隔堤;當(dāng)其獨立成組時，防火堤距儲罐不應(yīng)小于3 m，防火堤及隔堤的高度設(shè)置尚應(yīng)符合第6.2.17 條的要求。

因此，2008年碳五分離裝置配套建設(shè)的4座球罐和2011年異戊烯聯(lián)合生產(chǎn)裝置配套建設(shè)的2座球罐，其罐組防火堤的設(shè)計理念和具體做法是完全不一樣的，前者防火堤實際高度為0.6 m，后者防火堤實際高度為2.2 m。兩種做法孰優(yōu)孰劣，卻不能輕易得出結(jié)論。

2.2 防火堤高度設(shè)計解決方案

液化烴壓力儲罐設(shè)置不高于0.6 m的防火堤，主要目的是為了防止無關(guān)人員進入罐組，對少量泄漏的液化烴氣體便于擴散，對泄漏量較多的情況，防火堤有一定高度有助于液化烴氣體積聚，便于防火堤內(nèi)設(shè)置的可燃氣體濃度報警儀及時報警。而沸點低于45℃的甲B類液體的壓力儲罐，發(fā)生泄漏后，短期內(nèi)會有一定量的揮發(fā)，但大部分仍會以液態(tài)形式存在于防火堤內(nèi)，因此防火堤有效容積應(yīng)考慮1個最大儲罐的容積。由于沸點低于45℃的甲B類液體采用壓力儲罐比常壓液體儲罐更為安全，該儲罐形式已被廣泛采用，為此 GB 50160－2008專門針對沸點低于45℃的甲B類液體壓力儲罐防火堤的設(shè)計提出了具體要求，在有效容積方面與常壓儲罐的要求比較接近，在儲罐與防火堤的防火間距方面又與液化烴球罐的要求比較接近。

GB 50160－2008解決了GB 50160－92(1999年版)中關(guān)于沸點低于45℃的甲B類液體壓力儲罐防火堤設(shè)計無條款可依的難題，現(xiàn)有的已建壓力儲罐如果不符合上述要求，則應(yīng)及時予以整改。

3 罐區(qū)泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計問題分析

3.1 新舊規(guī)范要求變化導(dǎo)致的泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計難點

沸點低于45℃的甲B類液體壓力儲罐在GB 50160－92(1999年版)中是參照液化烴來設(shè)計的，因此不存在設(shè)置泡沫滅火系統(tǒng)的問題。按照GB 50160－2008第8.10.12條規(guī)定，沸點低于45℃的甲B類液體壓力儲罐的消防冷卻應(yīng)按液化烴全壓力式儲罐要求設(shè)置，但對是否需要設(shè)置泡沫滅火系統(tǒng)沒有做出明確規(guī)定。因此，是否設(shè)置以及如何設(shè)置泡沫滅火系統(tǒng)成了一個難以解決的問題。

3.2 泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計解決方案

由于該企業(yè)精細化工部新建的兩批球罐儲存物料的火災(zāi)危險性均為甲B類，參照《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》和消防滅火實戰(zhàn)需求，擬在罐組防火堤上設(shè)置半固定式泡沫滅火系統(tǒng)。半固定式泡沫滅火系統(tǒng)由以下兩部分組成:

3.2.1 依托該企業(yè)精細化工部現(xiàn)有壓力式泡沫比例混合裝置(泡沫罐容積 5 m3，設(shè)計流量32 L·s－1)，其出口干管DN80管道上設(shè)有泡沫管牙接口，距球罐罐壁30～60 m范圍內(nèi)有DN65管牙接口3個，可以滿足罐組撲滅流散液體火災(zāi)需配備3支PQ4泡沫槍的需要。

3.2.2 考慮到新建罐組球罐體積較大，罐組圍堰內(nèi)總面積也較大，需要的泡沫量較多，原有的泡沫罐(5 m3)不能滿足要求，故在防火堤外距球罐30 m外設(shè)管牙接口，沿防火堤四周設(shè)泡沫管道，防火堤內(nèi)設(shè)泡沫發(fā)生器，供給強度為5 L·min－1·m－2，供給面積按圍堰內(nèi)的全面積設(shè)計，大用量泡沫混合液則由消防車提供。該企業(yè)消防救援力量共有泡沫水罐車22輛，泡沫裝載量總計80 t，完全能夠滿足罐組消防滅火的實際需要。

4 結(jié)束語

在現(xiàn)實的石油化工生產(chǎn)中，同一套裝置前后歷時3年新增同類設(shè)施以達到同一擴能目的的生產(chǎn)行為并不少見，文中所述的采用全壓力式的甲B類液體儲罐只是一個縮影。盡管新舊兩個不同版本的《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》由于立規(guī)理念不同，在諸多方面要求也存在著差異，但作為政策執(zhí)行者，只要深入理解規(guī)范制定的出發(fā)點，綜合考慮生產(chǎn)企業(yè)的實際情況，總能夠找到切實可行的解決方案。

同時，技術(shù)規(guī)范為適應(yīng)新形勢新問題，不可避免地要進行修訂;而石油化工生產(chǎn)要面對新產(chǎn)品新技術(shù)和不斷變化的市場需求，每時每刻都可能改變生產(chǎn)形態(tài)，在規(guī)范的新老交替過程中建設(shè)、發(fā)展是不可規(guī)避的現(xiàn)實問題。這既體現(xiàn)了國家公共管理方式的水平提高，也考驗了消防工作者擺脫爭議、解決現(xiàn)實問題的能力。隨著科技發(fā)展和進步，技術(shù)標準與現(xiàn)實生產(chǎn)的貼合程度必將會越來越高，指導(dǎo)作用會愈加明顯，最終實現(xiàn)同步更新的狀態(tài)。

［1］GB 50160－92，石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范(1999年版)［S］.

［2］GB 50160－2008，石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范［S］.

［3］GB 50151－2010，泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范［S］.

［4］崔克清.化學(xué)安全工程學(xué)［M］.沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1985.

［5］惠中玉.工業(yè)企業(yè)防火工程［M］.北京:中國人民公安大學(xué)出版社，1994.

［6］周忠元，陳桂琴.化工安全技術(shù)與管理［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

［7］田蘭.化工安全技術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1984.