甲B类液体全压力储罐消防设计问题研究

●谢 佳

(上海市消防总队，上海 200541)

为贯彻国家建设循环经济及节约型社会的总体指导方针，加大碳五资源综合利用的力度，扩大其产业规模，将其产品向高附加值产品领域延伸，使碳五产品更好地满足市场需求，实现企业效益的最大化，2008年和2011年，某石化企业分别投资新建了年产15万t的碳五分离装置和年产1万t的异戊烯联合生产装置，2套装置均位于该企业下属单位精细化工部界区内，主要产品包括异戊二烯、间戊二烯、异戊烯和戊烷等。本文以该项目为例，就甲B类液体采用全压力储罐消防设计和审查过程中的一些问题和解决方法进行分析，希望能对消防工作者提供借鉴。

在新建主体装置的同时，年产15万t的碳五分离装置配套建设了4座球罐，分别位于5号罐组和3号罐组内，其中5号罐组内拟新建3座球罐(位号D－7501～7503)，3号罐组内拟新建1座球罐(位号D－7303)，每座球罐体积均为1000 m3，球罐直径12.3 m。年产1万t的异戊烯联合生产装置拟配套新建2座球罐，均位于4号罐组内，其中一座为2000 m3异戊烯球罐(位号 D－7401)，球罐直径15.7 m，另一座为3000 m3戊烷球罐(位号D－7402)，球罐直径18.0 m。

以上新建储罐储存物料均为沸点低于45℃的甲B类液体，其中异戊二烯沸点34.0℃，间戊二烯沸点42.3℃，异戊烯沸点31.2～38℃，戊烷沸点36.1℃，两批球罐建设时间存在3年左右的间隔，主要设计依据分别是《石油化工企业设计防火规范》(GB 50160－92，1999年版)和《石油化工企业设计防火规范》(GB 50160－2008)，新旧两者版本不同，设计要求方面也存在较大的不同，加上储存介质情况又比较特殊，给储罐的消防设计和审批带来了较多的难点。

1 防火间距设计分析

1.1 新旧规范交替过程导致的防火间距设计难点

该碳五分离装置于2008年开始设计和建设，主要参照GB 50160－92(1999年版)，该规范对沸点低于45℃的甲B类液体全压力储罐没有作出设计规定，因此项目涉及的4座1000 m3球罐主要是按照全压力式液化烃储罐进行设计的，消防设计审查过程中碰到的防火间距问题主要是:(1)5号罐组南侧为该企业下属甲公司废弃装置框架(火灾危险性按丙类生产设施考虑)，GB 50160－92(1999年版)规定的防火间距是40 m，而受现场条件限制实际间距只有35.2 m，不能满足GB 50160－92(1999年版)规定要求。(2)球罐D－7303与北侧精细化工部围墙间距为10.8 m，如果该围墙定义为厂区围墙，则不能满足GB 50160－2008规定要求。

1.2 防火间距设计解决方案

由于5号罐组南侧与甲公司废弃装置框架实际间距只有35.2 m，不能满足GB 50160－92(1999年版)规定要求，故要求甲公司废弃装置框架不再使用。2009年7月1日GB 50160－2008正式实施，该规范中新增了沸点低于45℃的甲B类液体全压力储罐与其他设施的防火间距要求，与丙类工艺装置的防火间距规定为不小于30 m，因此5号罐组南侧与甲公司废弃装置框架防火间距不足的问题迎刃而解，已能够满足现行规范要求(详见表1)。

球罐D－7303与北侧精细化工部围墙间距为10.8 m，可以满足GB 50160－92(1999年版)规定要求，但如果该围墙定义为厂区围墙，则不能满足GB 50160－2008规定要求。由于该企业厂区实行了封闭化管理，厂区围墙只有在靠近封闭化管理外围围墙的地方才会出现，而精细化工部位于该企业厂区封闭管理的中心区域，因此该围墙不属于厂区围墙，可以理解为某一个生产区域的分界线。由于GB 50160－2008的第4.3.4条规定，液化烃罐组应设环形消防车道，消防车道的路面宽度不应小于6 m，同时该规范的第6.3.5条规定液化烃球罐、沸点低于45℃的甲B类液体全压力储罐距离防火堤不应小于3 m，不考虑防火堤外路灯、消防管线等设施可能占用的距离，理论上沸点低于45℃的甲B类液体全压力储罐距离围墙应保持不小于9 m的防火间距，因此实际防火间距能够满足GB 50160－2008规定要求(详见表2)。

年产1万t的异戊烯联合生产装置是在2011年设计、建设的，主要参照GB 50160－2008规定要求执行，经对照检查，项目涉及的2座球罐与周边设施的防火间距完全能够满足规范要求(详见表3)。

表2 球罐(D－7303)与周边设施距离

表3 球罐(D－7401，D－7402)与周边设施的距离

2 罐区防火堤高度设计分析

2.1 新旧规范理念变化导致的防火堤高度设计难点

沸点低于45℃的甲B类液体全压力储罐在GB 50160－92(1999年版)中是按液化烃全压力式储罐来设计的，因此储罐防火堤的设计可以按照该规范的第5.3.6条执行，设置不高于0.6 m的防火堤，防火堤距离储罐间距按不小于3 m考虑。但是GB 50160－2008的规定则完全不同，该规范第6.3.5条规定:沸点低于45℃的甲B类液体的压力储罐，防火堤内有效容积不应小于一个最大储罐的容积。当其与液化烃压力储罐同组布置时，防火堤及隔堤的高度尚应满足液化烃压力储罐组要求，且二者之间应设隔堤;当其独立成组时，防火堤距储罐不应小于3 m，防火堤及隔堤的高度设置尚应符合第6.2.17 条的要求。

因此，2008年碳五分离装置配套建设的4座球罐和2011年异戊烯联合生产装置配套建设的2座球罐，其罐组防火堤的设计理念和具体做法是完全不一样的，前者防火堤实际高度为0.6 m，后者防火堤实际高度为2.2 m。两种做法孰优孰劣，却不能轻易得出结论。

2.2 防火堤高度设计解决方案

液化烃压力储罐设置不高于0.6 m的防火堤，主要目的是为了防止无关人员进入罐组，对少量泄漏的液化烃气体便于扩散，对泄漏量较多的情况，防火堤有一定高度有助于液化烃气体积聚，便于防火堤内设置的可燃气体浓度报警仪及时报警。而沸点低于45℃的甲B类液体的压力储罐，发生泄漏后，短期内会有一定量的挥发，但大部分仍会以液态形式存在于防火堤内，因此防火堤有效容积应考虑1个最大储罐的容积。由于沸点低于45℃的甲B类液体采用压力储罐比常压液体储罐更为安全，该储罐形式已被广泛采用，为此 GB 50160－2008专门针对沸点低于45℃的甲B类液体压力储罐防火堤的设计提出了具体要求，在有效容积方面与常压储罐的要求比较接近，在储罐与防火堤的防火间距方面又与液化烃球罐的要求比较接近。

GB 50160－2008解决了GB 50160－92(1999年版)中关于沸点低于45℃的甲B类液体压力储罐防火堤设计无条款可依的难题，现有的已建压力储罐如果不符合上述要求，则应及时予以整改。

3 罐区泡沫灭火系统设计问题分析

3.1 新旧规范要求变化导致的泡沫灭火系统设计难点

沸点低于45℃的甲B类液体压力储罐在GB 50160－92(1999年版)中是参照液化烃来设计的，因此不存在设置泡沫灭火系统的问题。按照GB 50160－2008第8.10.12条规定，沸点低于45℃的甲B类液体压力储罐的消防冷却应按液化烃全压力式储罐要求设置，但对是否需要设置泡沫灭火系统没有做出明确规定。因此，是否设置以及如何设置泡沫灭火系统成了一个难以解决的问题。

3.2 泡沫灭火系统设计解决方案

由于该企业精细化工部新建的两批球罐储存物料的火灾危险性均为甲B类，参照《泡沫灭火系统设计规范》和消防灭火实战需求，拟在罐组防火堤上设置半固定式泡沫灭火系统。半固定式泡沫灭火系统由以下两部分组成:

3.2.1 依托该企业精细化工部现有压力式泡沫比例混合装置(泡沫罐容积 5 m3，设计流量32 L·s－1)，其出口干管DN80管道上设有泡沫管牙接口，距球罐罐壁30～60 m范围内有DN65管牙接口3个，可以满足罐组扑灭流散液体火灾需配备3支PQ4泡沫枪的需要。

3.2.2 考虑到新建罐组球罐体积较大，罐组围堰内总面积也较大，需要的泡沫量较多，原有的泡沫罐(5 m3)不能满足要求，故在防火堤外距球罐30 m外设管牙接口，沿防火堤四周设泡沫管道，防火堤内设泡沫发生器，供给强度为5 L·min－1·m－2，供给面积按围堰内的全面积设计，大用量泡沫混合液则由消防车提供。该企业消防救援力量共有泡沫水罐车22辆，泡沫装载量总计80 t，完全能够满足罐组消防灭火的实际需要。

4 结束语

在现实的石油化工生产中，同一套装置前后历时3年新增同类设施以达到同一扩能目的的生产行为并不少见，文中所述的采用全压力式的甲B类液体储罐只是一个缩影。尽管新旧两个不同版本的《石油化工企业设计防火规范》由于立规理念不同，在诸多方面要求也存在着差异，但作为政策执行者，只要深入理解规范制定的出发点，综合考虑生产企业的实际情况，总能够找到切实可行的解决方案。

同时，技术规范为适应新形势新问题，不可避免地要进行修订;而石油化工生产要面对新产品新技术和不断变化的市场需求，每时每刻都可能改变生产形态，在规范的新老交替过程中建设、发展是不可规避的现实问题。这既体现了国家公共管理方式的水平提高，也考验了消防工作者摆脱争议、解决现实问题的能力。随着科技发展和进步，技术标准与现实生产的贴合程度必将会越来越高，指导作用会愈加明显，最终实现同步更新的状态。

［1］GB 50160－92，石油化工企业设计防火规范(1999年版)［S］.

［2］GB 50160－2008，石油化工企业设计防火规范［S］.

［3］GB 50151－2010，泡沫灭火系统设计规范［S］.

［4］崔克清.化学安全工程学［M］.沈阳:辽宁科学技术出版社，1985.

［5］惠中玉.工业企业防火工程［M］.北京:中国人民公安大学出版社，1994.

［6］周忠元，陈桂琴.化工安全技术与管理［M］.北京:化学工业出版社，2001.

［7］田兰.化工安全技术［M］.北京:化学工业出版社，1984.