覆土立式油罐罐室建筑开口设计形式的利弊分析与建议.pdf

STORAGETECHNOLOGIESVOL.32Aug 20,2023NO.4NO.188totallyOILDEPOTANDGASSTATION第4期总第18 8 期2023年8 月出版第32 卷加库油油站技术储覆土立式油罐罐室建筑开口设计形式的利弊分析与建议骆鑫张潘【中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031摘要：介绍了覆土油罐罐室建筑上部（顶部）楼梯式出口、上部（顶部）斜通道式出口、中部斜通道式出口三种开口设计形式与事故漏油收集系统的方案组合，并从罐室建筑形式、出口高度、操作间净深、占地面积、构筑物工作量等方面对上述三种方案的利弊进行了比较分析，推出上部（顶部）楼梯式出口+小容量隔油池为最优方案，同时提出了实现日常作业不下“井”、检查作业有通风、漏油处理在室外的覆土立式油罐罐室建筑开口设计原则。关键词：覆土立式油罐罐室建筑开口形式设计利弊分析目前覆土立式油罐罐室建筑开口形式有下部开口、中部开口、上部（顶部)开口等。事故漏油收集系统有拦油坝、防火堤之间低洼地带、漏油及事故污水收集池等。事故漏油收集系统与覆土油罐结构开口形式密切相关，且各个项目特点不尽相同。不同的覆土立式油罐罐室结构开口形式搭配事故漏油收集系统组合方案各有利弊。覆土油罐设计为系统工程，涉及工艺、总图、建筑、结构、通风、给排水、强弱电等众多专业，专业之间相互交又叉，设计接口较为复杂，专业人员设计理念及思路的统一尤为重要。厘清每个组合方案的利与弊,与不同工程实际相适应是一个值得研究的课题1火灾爆炸事故安全隐患国内的覆土油罐发展至今，针对覆土油罐事故致因分析，有很多专家学者做了大量的研究。雷小龙等从防火密闭门、通风系统、拦油封围容量及覆土油罐管线等方面统计、分析了建设覆土油罐以来发生各种事故的原因。朱焕勤等 2 叙述了两起检修油罐导致着火爆炸的事故，详细分析了该类型油罐在设计建造上存在的安全隐患。笔者以影响覆土立式油罐工程设计的角度，从三个主要方面进行归纳、划分1.1生产运营作业日常生产运营作业时常见的油品流失事故，一是收发油作业过程中，油料从量油孔、呼吸阀等部位溢出，甚至部分作业人员担心呼吸阀失灵造成油罐吸癌或鼓胀而打开量油孔进行油罐呼吸；二是作业后人孔密封不严，储存过程中，油料从低位人孔渗漏；三是在罐室操作间内，罐前阀门、金属软管、接头焊缝拉裂损坏，收发或储存作业中油料从阀门接头等位置流出。以上是油气聚集罐室内和操作间的主要原因，达到油气爆炸极限范围后，遇火导致事故发生。1.2清洗、检修作业作业人员进人罐室内及操作间，如油罐清洗、喷漆等作业时需要照明，便携式防爆灯的坠落破碎，点火源为明火（高温灯丝）2 ；如更换阀门、管道需要焊接等动火作业时，点火源为焊接产生的火花 2 ；再如金属工具撞击或摩擦产生的火花、人体静电等。上述情况都有可能引燃油气发生爆炸，导致设备设施摧毁事故的发生。罐室与操作间处为内开式防护门，因爆炸冲击波将防护门关闭，作业人员被困，导致人员死亡事故发生。1.3漏油处理二次事故2002年8 月，湖南省境内某油库内，在储存柴油的掩体立式油罐采光孔进行开孔盖改造，焊接时引燃了罐顶油蒸气发生爆炸，罐体与罐底拉裂飞出掩体，罐内约30 0 t柴油外溢，油罐发生泄漏爆炸后，油品沿管沟在库区内燃烧蔓延，形成流尚火，造成人员死伤严重事故 2 收稿日期：2 0 2 3-0 5-30。作者简介：骆鑫（19 9 1），男，工程师，就职于中铁二院工程集团有限责任公司，现从事供油设计专业方向的研究工作。鑫骆张潘覆土立式油罐罐室建筑开口设计形式的利整分析与建议储运技术专家学者普遍认为，罐室内易聚集油气，是火灾爆炸事故的根本安全隐患。事故范围的扩大，是二次事故根源问题2覆土油罐建筑形式与事故漏油收集系统的方案组合覆土油罐建筑形式有下部出口、中部出口、上部（顶部）出口。经过时代的更迭，多年技术的沉淀，石油库设计规范和很多专家学者均表示，新建油库不宜再采用下部水平式出口形式。本文主要研究中部出口和上部（顶部）出口形式。漏油及事故污水收集系统可由罐组防火堤、罐组周围路堤式消防车道与防火堤之间的低洼地带、雨水收集系统、漏油及事故污水收集池组成。事故存液坑（池）（以下简称“事故油池”）应按区内一个最大油罐 3 可能发生油品泄漏事故时，油品溢出罐室部分的泄漏油品可通过导流沟（管进人事故油池，事故油池还应具备收集出现在防火堤外的少量漏油及含油污水的功能，如油泵房（棚）、加油棚四周环保沟内少量漏油及含油污水。在满足安全距离和工艺需求的前提下，笔者以10 0 0 m和2 0 0 0 m覆土油罐的设计数据为例，推荐以下组合方案。2.1上部（顶部）楼梯式出口十小容量隔油池方案一）覆土罐采用上部（顶部）楼梯式出口，出口高度满足全拦油封围。若油罐发生破裂事故时，罐室出口高度可拦截所有泄漏油料，油品不会流失到罐室以外，相当于每个罐室自身就是一座事故油池。区内一个最大油罐容量的事故油池可取消，且无需再设置导油沟（管）。仅需根据油库规模大小，在油品装卸区内合适位置设置相应容量的隔油池处理加油棚、油泵棚附近流入的含油污水（见图1）。覆土掩体H（出口高度)油罐L（操作间净深）图1上部（顶部）楼梯式出口形式2.2上部（顶部）斜通道式出口+小容量隔油池方案二）覆土罐采用上部（顶部）斜通道式出口，出口高度满足全拦油封围。相比2.1节方案，通道长度、覆土占地面积相应增加,其余与2.1节方案一致（见图2）。覆土掩体H（出口高度）油罐L（操作间净深）图2上部（顶部）斜通道出口形式2.3中部斜通道式出口十罐室外拦油设施（方案三该方式不考虑拦油全封围，罐室外事故油池应选择库区内位置合适的低处。罐室出口利用天然沟谷地势或采用导油沟（管）连接罐室与事故油池，且坡度要求漏油可自流流人事故油池。加油棚、油泵棚四周环保沟同样应采用导油沟（管）接人事故油池，含油污水自流人池（见图3）。STORAGETECHNOLOGIESVOL.32NO.4NO.188totallyAug.20,2023OILDEPOTANDGASSTATION石2023年8 月出版第32 卷第4期总第18 8 期加油库油站储术技覆土掩体油罐H（出口高度）L（操作间净深）图3中部斜通道式出口形式事故油池一般设于油罐储存区的角落。由于要满足储罐之间、储罐与油品装卸区的安全距离，加油棚、油泵棚距离事故油池往往较远，导油沟（管）有自流坡度要求，致使导油沟（管）人池口已在事故油池下部或底部，事故油池实际使用容量应从导油沟（管）人口高度计算，导致事故油池底标高过低，且易成为超危大工程，费效比低。鉴于上述问题,有预算充足的项目把油罐储存区和油品装卸区分开两处设置“存液池”，即油罐储存区较低位置区内设置一个最大油罐容量的事故油池，油品装卸区设置容量较小的隔油池，事故油池和隔油池均配套含油污水处理设备，从而解决上述问题。2.4上述组合方案的利与弊三种覆土油罐罐室建筑开口设计方案的利比较见表1。表1三种覆土油罐罐室建筑开口设计形式的比较项目方案一方案二方案三罐室建筑形式双跑楼梯直跑楼梯直跑楼梯出口高度3.5/5.63.5/5.61.9/2.6(1 000 m/2 000 m)/m操作间净深6.5/7.910.7/12.77.7/7.9(1 000 m/2 000 m)/m占地面积较小较大较大构筑物工程量)较小较大较大（与室外导油沟长度有关）能全封围拦油；能全封围拦油；逃生斜通道距离短，逃生时间最短；通风效果方案优点工程投资最小；占时间小于方案一相对最好，油气聚集情况优于方案一、二地面积最小事故油池容量仅为区内一个最大油罐的容逃生时间较长；操作量，若同时拉裂2 个及以上油罐，事故油池无逃生时间较长；间通风效果差，油气容法容纳；储罐、加油棚、油泵棚的环保沟（管）方案缺点操作间通风效果易聚集；占地面积较均需放坡至事故油池，地形条件要求高，标高差，油气容易聚集大；工程投资较大；操设计较为复杂；油品通过导油沟漫流至事故作间内采光较差油池增大发生流消火灾的可能性，造成二次事故；占地面积较大；工程投资较大1）为罐室+室外拦油设施。出于事故安全、工程投资、占地面积等方面综合考虑，方案一即上部（顶部）楼梯式出口+小容量隔油池方案最优。3立式覆土油罐设计的几点建议3.1设计实现日常作业不下“井由于生产运营作业中导致罐室及操作间油气聚集。除设计应采用更可靠的管道和设备，明确焊接系数等方面提高设计质量外，还需从根源上杜绝人员进人罐室或操作间。日常收发油作业，量油是频次最高的作业项目。工程设计时，量油口、液位计就地显示表头伸出罐顶覆土面，量油和核定油罐液位高度可在罐室外覆土顶面操作，是避免下“井”作业的有效鑫骆张潘覆土立式油罐罐室建筑开口设计形式的利弊分析与建议储运技术措施。作业频率次之是收发油时打开或关闭进、出、底油阀门，罐前第二道阀门操作杆可伸出罐顶覆土面,采用套管的形式生根在罐室结构中。且若采用电动阀门，阀门执行器的供电可避免进入爆炸危险区为1区的罐室操作间。3.2设计实现检修作业有通风首先，罐室及操作间油气聚集是根本原因，通风是解决该问题的最直接的方法。目前的做法是检修时严格按照规程作业，采用临时设备进行通风，当罐室内油气浓度满足作业条件后，方可进入作业。但为避免作业人员的误操作，涉及安全，还需进行穴余考虑。为尽可能减少通风死角，范乾权等 4 建议采用固定式机械通风设备，并做好通风设备的导静电措施；雷小龙 5 提出在罐室操作间覆土外部位置装设无源风机。笔者建议在护墙上增设自然通风口，由罐室和操作间地面引出，埋设通风管道，通风管采用防渗材质，通风管地面出口与罐室出口高度相平，通风管对称设置形成穿堂风。其次，如何知道罐室油品已泄漏。若罐室内已发生油品泄漏，人员进人则很大程度上会发生安全事故。监测罐室内部油气浓度很有必要，范乾权等 4 也建议增设可燃气体报警装置，该方案弊端是人为引人了危险源，若采用该方案，则设备及线缆需采用本安型工艺及材质。再之，若不幸发生了泄漏事故，人员需紧急逃生，覆土油罐采光孔处可设置逃生爬梯（带锁孔盖锁扣由内部开启）、操作间二层平台高度可与油罐爬梯的罐顶平台相平，能为在罐顶的作业人员争取有效的逃生时间。有些项目操作间二层平台比罐顶平台低，或中部斜通道出口的罐室无二层平台，这都不利于发生事故时罐顶操作人员的逃生。关于覆土油罐防火密闭门开启方向，范乾权等 4 建议统一设置外开门。笔者认为，采用全拦油封围设计后，事故漏油可被封在罐室内，很大程度减小了发生二次事故的可能，密闭门统一外开具备一定的可行性。3.3设计实现漏油处理在室外若已发生事故漏油，一是泄漏油品处理应在罐室外操作，控制阀门和隔离装置不应设置在罐室内和事故时容易危及的部位，可通过与出油干管相连的支管引出，在泵棚的倒罐泵处操作，将泄漏油品倒人到第二座油罐。或是在合适位置让事故外输管道设置控制阀和快速接头，通过机动泵从事故外输管道尽头处的快速接头将泄漏油品抽走。有的项目在操作间的事故外输管道设朝天接口，此接口在罐室内漫油的情况下，已失去作用，因为抢险人员已无法靠近或进人罐室操作间。二是泄漏油品应采用“封闭式”处理。将泄漏油品全封围在罐室内，在发生着火爆炸事故时，采用室息法扑灭火灾，减轻油库消防压力。温度稳定后的漏油可由事故外输管道引出，对罐室内的油品实施腾空或紧急外输。不宜采用露天导流沟或者天然地势的排洪沟让油品漫流至事故油池，油品从通道口部漫出罐室增大发生流尚火灾的可能性，产生二次事故，造成污染环境。4结束语覆土油罐设计为系统工程，涉及工艺、总图、建筑、结构、通风、给排水、强弱电等众多专业，专业之间相互交叉，设计接口较为复杂，此时一个技术实力过硬、统筹能力强的总体人员最为关键，同时也需要各专业人员设计思路保持统一、密切配合，对比不同方案的利与弊，反复研究打磨，方可出精品工程。参考文献1雷小龙，张豫川，刘博怀，覆土油罐事故致因分析及改进方法研究J.山西建筑，2 0 17，43（8）：2 33-235.2朱焕勤，李钦华，王朝晖.掩体油罐建设存在的问题及其改进措施J石油工程建设，2 0 0 5,31（2）：38-41.3住房和城乡建设部，国家质量监督检验检疫总局.GB500742014石油库设计规范S北京：中国计划出版社,2 0 15.4范乾权，张赞牢，姜玉泉.国内覆土油罐现状探讨J.中国储运网军事物流，2 0 10,4（3）：9 9-10 0.5雷小龙.覆土油罐事故致因分析与设计改进研究D.兰州：兰州大学,2 0 17.Vol.32,No.4Bimonthly,StartedPublication in 1992中国石化OILDEPOTANDGAS STATIONSIMOpECHonorary Chairman of Editorial Committee:ChenChengmin,Li YuxingChairman of Editorial Committee:Feng YunVice Chairman of Editorial Committee:Jia Wenli,Wang JianboMembers:Xu Yufeng,Hong Wei,Zhang Yi,Li Wei,Zhou Mingde,Wang Xinsheng,Wang Hong,Wang Qin,Tan Fei,Zhao Xiamin,Qin Maowei,Xiang Haoping,Wu Shisheng,Zou Weihai,Lu Pinbao,Cai Wendong,Zhao Jun,Du Jialiang,Chen Zhiyong,Jiang Bisen,Chen Zhiqing,Li Guoying,Liu Huabin,Xia Fengwu,Cha Yun,Shi Yonghui,Yang Zhen,Feng Peiyu,Li Hui,Fang Xiangming,Wang Yingjie,Ji Ping,Li Xinming,Yang Shenjun,Liu Hua,Lin Huaiguang,Wang Weimin,Jiang Ning,Wu Quan,Xie Huisheng,Liu Ye,Zhao Yunlin,Zhang Shaoning,Zhu Hongbo,Zhou Jinguang,Zhao Zhihai,Zhao Liang,Jin WangangDirector、M a n a g e r:Fe n g Yu nSupervisor:Jia WenliEditor-in-Chief,Vice Manager:Wang JianboVice Editor-in-Chief,Vice Manager:Jin WangangEditor-in-Charge:Qi FengyunResponsible Department:China Petrochemical Corpora-tion(SINOPEC)Sponsor:SINOPEC Sales CompanyPublisher:Journal Press of Oil Depots and Gas Stations Co.,LtdDistributor(Domestic):Journal Press of Oil Depots andGas Stations Co.,LtdAddress:Building No.6,Guangqujiayuan,DongchengDistrict,BeijingPostcode:100022Tel:[phone];6 7 0 0 6 0 42Fax:[phone]E-mail:sykjyz Distributor（A b r o a d):Ch i n a Na t i o n a l Pu b l i c a-tion Import&Export CorporationPrinter:Jia Yi Printing Co.Ltd of LangfangAddress:Nan xin zhuang village,qiu zhuang town-ship.LangfangPostcode:065000ISSN 10082263;CN113945/TENo.of Ad.License:20170081,Dongcheng Dis-trict,BeijingDomestic Price:RMB90 per yearCopyright gor all originally published reports.INo.188 totallyAug 20,2023Contents and AbstractsSTORAGETECHNOLOGY1 Analysis on Advantages and Disadvantages of DesignForm of Opening of Buried Vertical Oil Tank RoomBuilding and Suggestions.Luo Xin,Zhang Pan.Abstract:Three opening design forms _of the upper(top)staircase style outlet,upper(top)inclined chan-nel outlet,and middle inclined channel outlet of theburied oil tank room building,as well as the schemecombination of the accident oil leakage collection sys-tem,were introduced in detail.The advantages and dis-advantages of the above three schemes are compared andanalyzed from aspects of the tank room building form,outlet height,operating room cleanliness,floor area,and structural workload.The optimal solution is the up-per(top)staircase style outlet and a small capacity oilseparation tank.At the same time,the design principlesfor the opening of a buried vertical oil tank room build-ing are proposed to achieve daily operations withoutdownhole operation,ventilation for inspection opera-tions,and oil leakage treatment outdoors.Key words:buried vertical oil tank,tank roombuilding,opening,form,design,advantage and dis-advantage,analysis.OILANDGASPIPELINE5 Joint Nonlinear Dynamic Characteristics of a Corru-gated Pipe Liquid-Solid Mixed Medium Isolator.YinShicheng,Chen Chun.Abstract:In order to improve the vibration isolationperformance of low-frequency and heavy-duty pow-er machinery in transportation engineering,a corruga-ted tube type liquid-solid mixed medium vibration i-solator with gas-liquid-solid multiple media wasdeveloped.This type of vibration isolator has segmen-ted linear-nonlinear stiffness characteristics,and itsdynamic characteristics such as resonance frequencyare determined by the non smooth characteristics in-duced by segmented stiffness and the traditional con-tinuous smooth nonlinear segments.This article usesthe averaging method to solve the amplitude frequencyresponse equation of the isolation system,and thenderives the analytical expression of the spine line.Theresearch results indicate that if the soft and hard char-acteristics of the two types of nonlinearity are consist-ent,the overall stiffness attribute of the isolator willbe strengthened;if the two are different,for the casewhere the displacement response amplitude exceedsthe stiffness turning point（1),the nonlinearcharacteristics of the system are no longer monotoni-cally hardening(with a peak to frequency ratio greaterthan 1)or monotonicaliy softening（w i t h a p e a k t ofrequency ratio less than 1).However,as the external