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立式取暖锅炉金属软接头:储油罐区防火堤形式的*内外标准对比分析及启示
浏览: 发布日期:2018-04-03

储油罐区防火堤形式的*内外标准对比分析及启示

刘建平

中*石油管道公司  

 
 
 
 
 
 

摘要:储油罐区防火堤形式主要有混凝土防火堤和土筑防火堤。*内外油库事故表明,土筑防火堤相比混凝土防火堤在事故状态下有更好的耐火性、防渗性,因此更安全。本文在对比*内外技术标准的基础上,论述了北美、欧洲、俄罗斯几个管道公司的储罐防火堤做法,借此建议*内储罐在设计上应引入先进理念,更多采用土筑防火堤。

关键词:储油罐区  混凝土防火堤  土筑防火堤  对比
 

 

 

储油罐区是输油管道的重要附属设施,是管道企业安全管理的重要内容。防火堤是储罐发生泄漏时,防止油品外流和火灾蔓延的重要设施。防火堤主要有混凝土防火堤和土筑防火堤两种形式。我*储罐区通常采用混凝土防火堤,*外则通常采用安全性能更好的土筑防火堤。近年来的储油罐区几起火灾事故表明,混凝土防火堤安全性较差。有必要通过对两种防火堤形式的比较分析,改进我*储罐区的防火堤形式。

 

*、*内标准及做法

 

储罐区防火堤设计规范(GB50351-2014)规定:防火堤宜选用土筑防火堤,也可采用钢筋混凝土防火堤、砌体防火堤、夹芯式防火堤,不宜采用浆砌毛石防火堤;在用地紧张和抗震设防烈度8度及以上地区宜选用钢筋混凝土防火堤。

石油天然气工程设计防火规范(GB50183-2005)规定:防火堤应使用不燃烧材料建造,.选土堤,当土源有困难时,可用砖石、钢筋混凝土等不燃烧材料砌筑,但内侧应培土或涂抹有效的防火涂料。

石油储备库设计规范(GB50737-2011)规定:在占地、土质条件能满足需要的前提下,宜选用土筑防火堤;在土筑堤无条件或困难地区,可选用其他结构形式的防火堤,但不得采用浆砌毛石结构。

石油库设计规范(GB50074-2014)规定:防火堤宜采用土筑防火堤;不具备采用土筑防火堤条件的地区,可选用其他结构形式的防火堤。

输油管道站场储罐区防火堤技术规范(Q/SY1593-2013)规定:防火堤应使用不燃烧材料建造。.选土堤,当条件不足时,可用砖混、钢筋混凝土等不燃烧材料砌筑,但内侧应培土。强度设计应符合GB50351的要求。

虽然我*.标准、行业标准均规定优先采用土筑防火堤,但是在实际应用中,由于设计理念及标准的约束性不足,土筑防火堤几乎不被采用,仍然大量采用混凝土结构的防火堤。

 

二、*外标准及做法

 

俄罗斯东方管道公司储油罐防火堤的结构与*内不同,为土筑防火堤。防火堤断面呈梯形,采用素土夯实、铺设防渗材料、外覆碎石而成。防火堤遵循的原则在于不仅耐液体渗透,同时能够承受流体的完全静压压头,结构具有耐渗漏、耐液体冲击、耐火烧、简单并维修方便等.点。

 

图1  俄东方公司储油罐防火堤外观

 

北美多数管道公司也采用土堤防渗膜结构,防火堤外铺碎石或者草皮绿化,其遵循的原则与俄罗斯的站场较为相似。加拿大Enbridge公司制定企业标准《设施与储罐溢油控制系统》规定:普遍的、合适的防火堤是坡度为3:1的土堤,且内部及应采用粘土夯实;也可采用混凝土、钢质或其他适合的材料。

 

图2 Enbridge公司典型的防火堤结构示意图

 

Enbridge公司遵循其标准规定,在其输油站场均设计了土筑防火堤。

 

图3 Enbridge公司的土筑防火堤

 

另外*些发达.的油库也经常使用土筑防火堤。如荷兰提姆油库的防火堤选用土筑防火堤,防火堤外层铺设草皮绿化。

 

图4 荷兰提姆油库的防火堤

 

三、存在的问题探讨

 

相比于土筑结构的防火堤,混凝土防火堤虽然具有结构强度高、造价低、用地少、抗震性能好、施工难度小等优势。但是从安全角度分析,混凝土防火堤在耐燃烧性和密封性较土堤差,在罐区发生范围较大和持续燃烧时,混凝土防火堤容易溃堤,发挥不了防火堤圈闭泄漏油品这*基本作用。

通过对粘土和钢筋混凝土两种材料的耐火性分析发现:粘土耐火温度大于1500℃、在高温条件下能保持体积的稳定性,并具有以及*定的机械强度,因此经煅烧后异常坚定。相较之下,混凝土结构在火灾作用下,混凝土在升温过程中会很快逐步丧失强度或出现爆裂现象。在180℃左右时,微裂缝逐步发展、强度逐步削弱。当混凝土表面的温度超过380℃时,则判定为达到耐火.限[1]。

石油库区发生燃烧时为烃类火灾,在10min时火焰温度便达到1000℃,*般在1600℃以上[2]。因此,当石油库发生火灾时,高温燃烧很容易使混凝土防火堤达到耐火.限,逐渐使其失去强度,产生裂隙和跨塌,从而失去防控泄漏油品的效果。

如在2010年大连“7·16”事故中,油品持续燃烧使混凝土结构的防火堤垮塌,部分离火场较远的防火堤表层混凝土剥落,钢筋裸露,出现裂缝。

 

图5 大连“7.16”事故被烧毁的防火堤

 

又如在2014年我*某原油管道泄漏事故中,泄漏原油在某钢筋混凝土结构的桥梁底下然后,使桥底面混凝土脱落,钢筋裸露下垂,栏杆上产生很多裂缝,该桥成为危桥。

从*外的事故来看,2005年12月11日英*伦敦附近的邦斯菲尔德油库发生爆炸,*14日20个油罐大火才全部被扑灭。储罐区混凝土防火堤在火灾中裂开,而土堤耐火性强,隔离效果较好。此次事故的后续整改中,邦斯菲尔德油库储罐区防火堤均使用土堤加固。

总而言之,粘土的耐火能力比混凝土要高,在烃类物质持续燃烧的情况下能较好地维持其强度,并能承受事故压力且不渗漏。另外,粘土防火堤不用设置伸缩缝,结构上的密封性能要比混凝土防火堤好。因此土筑防火堤的安全性比混凝土防火堤要高,在事故状态下能更好地发挥防火堤的性能。这也是*外油罐区普遍采用土筑防火堤的原因。

 

四、结论及建议

 

(*)更新设计理念,新建油库防火堤应优先使用土堤

从防火堤安全性这*主要.性考虑,土堤比混凝土堤在耐火性、密封性等方面更为安全;混凝土堤火灾发生时耐火性较差,*旦发生单个储罐破裂整体泄漏并蔓延燃烧的情况,混凝土堤破裂、垮塌可能性较高,失去防火堤的基本功能。

建议设计单位、工程建设单位在油库防火堤的实际选型过程中,要树立安全环保.*的认识,充分考虑到混凝土防火堤在油库火灾时的不安全性,哪怕增加*些经济投入、增加*些用地面积,坚定地采用土筑防火堤这种安全、可靠的防火堤形式。对目前已经建设的采用混凝土防火堤的油库,如果用地条件允许,应改造为土筑防火堤。

(二)加快对标采标,修订防火堤相关规范

新版《储罐区防火堤设计规范》GB50351-2014规定:在用地紧张地区宜选用钢筋混凝土防火堤。这种在设计理念和设计理念上突出“用地紧张”的考虑,可能制约了土堤在我*新建油库上大量使用。相比较加拿大Enbridge公司的标准,土堤是优先的推荐做法,且实际工程中也均采用土堤。诚然,我*土地利用对经济和社会发展的约束相对突出,但是安全性原则应该摆在更为突出的位置。

建议对《储罐区防火堤设计规范》GB50351-2014、《输油管道站场储罐区防火堤技术规范》(Q/SY1593-2013,中*石油天然气集团公司企业标准)等标准进行修订,进*步明确强制性使用土筑防火堤的条件,取消其中关于“用地紧张”、“土质条件”等限制土筑防火堤使用的条款,这些限制性条款的存在可能使目前*些建设单位放弃土堤转为选用混凝土防火堤。

加拿大Enbridge管道公司企业标准《设施与储罐溢油控制系统》非常详细规定了油库及管道站场罐区的土筑防火堤的相关要求,包括防火堤设计形式、材料选择、施工程序及施工图、操作和维护要求,是*套比较先进关于防火堤建设的标准。建议针对该标准进行对标和采标,逐步建立*套土筑防火堤的企业标准,满足土筑防火堤建设的要求。

 

参考文献:

[1]过镇海,时旭东. 钢筋混凝土的高温性能及其计算[M]. 北京:清华大学出版社,2003.

[2]储罐区防火堤设计规范(GB50351-2014),中华人民共和*.标准[S]. 北京:中*计划出版社,2014:13-23.

 

作者:刘建平,1980年生,中*地质大学(北京)地质工程专业硕士研究生毕业,高*工程师,中*石油管道公司高*主管,从事管道完整性管理的科研及管理工作。