基于不同案例分析的石油库总图设计方法研究

许迎

摘 要：本文以油库总图设计为研究对象，在调研了国内各个大型油库总体设计的相关参数的基础上，从9个方面对油库总图设计的相关思路进行了总结和探讨，每个方面都结合具体案例进行了相信的分析，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：油库 总图设计 案例 大型

中图分类号：TE972 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（b）-0051-02

1 大型油库的特点

油库一般包括储油罐区、生产区、辅助生产区、水处理区、办公管理区、警消区、生活区等功能区。大型油库除具备以上组成外，还具有中小型油库不具备的特点：一是容量大，一般容量大于100×104 m3的油库称为大型油库；二是占地大，100×104 m3的油库占地在28×104 m2以上；三是防洪等级高，大型油库的防洪按100年重现期考虑；四是对区域环境影响较大；五是土石方工程量大。

2 大型油库总图设计

2.1 库址选择

石油库的库址必须满足建成后日常的运营、管理等基本要求，即，有接卸大型原油油轮的码头、装卸车栈桥、石油输送管道等可依托条件；有以原油为主的石油化工中心或成品油消费市场。根据石油库以上特点以及相关规范、标准的规定，油库库址的选择应符合以下规定：一是，根据石油库的性质、油品、油品运输方式、生产特点等综合因素，合理选择石油库所在区域位置；二是，为防止石油库影响周围环境，库址选择应符合油库所在地的城镇规划；三是，应根据石油库所在地区的地形、地质、交通、可用土地等条件，经济合理地确定具体的最优建库地址；四是，国家铁路干线、企业铁路支线对石油库的安全距离有不同的要求，应根据石油库附近的铁路性质合理确定库址，若待建油库运输方式为铁路运输，还需考虑支线铁路的长度、安全距离等；五是，石油库的库址应符合油库所在地的环境功能区划的要求，即库址应有利于废气扩散、废水排放。库区与居民区、人员集中的学校、企事业单位之间，应保持相关规范规定的卫生防护距离，并尽量远离其他环境敏感目标。

大型石油库选址是整个工程建设中非常重要的一环，除满足日常的运营要求外，还要满足交通、环境、地质、水土流失防治等要求。因此库址的选择必须有两个以上的方案，综合各因素选择最佳库址。如兰州180×104 m3原油商业储备库在库址选择阶段共选了5个库址，分别位于兰州市辖区内的西固区库址、沙井驿库址、河口库址、中川库址和永登库址。经过对5个库址的社会依托条件、进出库管道建设长度及走向、工程地质条件、交通运输条件、土石方工程、总投资等诸多方面进行综合比较，最后确定兰州市西固区库址为最佳库址，该库址与兰州石化公司等相关企业构成石化工业区，符合兰大型油库的总图设计州市总体规划要求，同时因卫生防护距离因素，库址所在区域大量村庄需搬迁，正符合兰州市西固区城中村改造总体规划。

2.2 总平面设计

在进行油库总平面布置之前，首先要明确油库的性质、规模，熟悉工艺流程，明确外部边界条件及其对库区有何特殊要求。油库内的功能区一般包括储油罐区、（油品装卸区）、辅助生产区、行政管理区、水处理区、警消区等。各区内的设施在进行总平面设计过程中，应以储油罐区为核心，以交通运输及消防通道为骨架，结合各功能区的特点和特殊要求，综合布置石油库区总平面。

2.3 罐间距和防火堤的确定

根据《石油库设计规范》（GB50074—2002）规定，地上式固定顶油罐罐间距不小于0.6D或0.75D（根据消防方式确定）；覆土式固定顶油罐罐间距不小于0.4D；浮顶油罐、内浮顶油罐罐间距不小于0.4D（D为相邻油罐中较大油罐的直径）。其次还要考虑罐前安装、防腐保温层厚度等因素，一般罐间距要略大于计算间距。冀东油库罐型为钢制双盘式外浮顶储罐，罐直径为80 m，罐间距按 0.4D考虑，即32 m，实际距离为33 m。

防火堤的有效容积与很多因素有关，应符合《石油库设计规范》（GB50074—2002）及《储罐区防火堤设计规范》（GB50351—2005）的相关规定。一般前期设计阶段按《石油库设计规范》给出的公式计算比较繁琐，参数较多，本文推荐行之有效的简易计算方法。浮顶罐：S=0.55V/h+（n-1）r2π，拱顶罐：S=1.05V/h+nr2π，S为罐组面积；V为罐组有效容积；h为油面高度；n为油罐数量；r为储油罐的半径。

根据计算，得出防火堤高度值，核实防火堤高度值是否符合规范，在符合规范的前提下，根据用地情况，可以微调（防火堤高度和防火堤面积之间是一种定量的比例关系）。关于大型油库防火堤有效容积按罐组最大罐一半计算还是按整个罐计算存在争议，根据目前各设计院的做法，一般库区内外如果有地方设置事故缓冲池，则按事故缓冲池的有效容积和防火堤的有效容积之和为罐组最大罐容积考虑，同时还要考虑消防水所占体积；否则防火堤有效容积就按罐组最大罐容积和少量消防水体积之和计算。例如鄯善100×104 m3原油商业储备库和兰州180×104 m3原油商业储备库都有足够大的事故缓冲池，防火堤有效容积均按罐组最大罐容积一半计算；冀东100×104 m3原油商业储备库没有地方设置事故缓冲池，按罐组最大罐容积和少量消防水体积之和计算。

在满足库区容量的前提下，罐间距和防火堤高度确定后，罐区平面基本布置完成。结合当地主导风向或季候风向、外部交通条件、外部系统衔接条件以及周围环境等因素，将综合用房、办公用房等辅助生产设施布置在全年最大风频上风向，同时注意库内道路与外部道路的合理衔接，保证交通运输的顺畅。输油泵房、计量间等生产设施结合外部系统衔接条件，布置在适当位置，保证工艺流程合理顺畅。当油库的消防不能依托地方已有消防设施时，需单独设置消防站，大型油库的消防站一般为二级，由于安全距离的要求（200 m），消防站一般布置在库外。endprint

2.4 卫生防护距离

关于卫生防护距离的设置标准，其基本原则是根据所建项目的性质、污染物的排放量来确定防护实体与所建项目的距离。石油库属于有污染的设施，其污染主要来自排放的烃类气体、储罐泄露或渗漏、含油污水和含油雨水的排放、加热炉污染物的排放、储罐切水和储罐清洗的废水排放、装卸车、倒灌等操作过程。因此，环评部门有时会提出比规范规定还严格的卫生防护距离。防护距离的确定由环评单位根据以上污染源及污染物的排放量计算得出。防护距离因石油库的规模、储存的油品、生产作业不同而不同。该距离一般从防火堤算起，防护距离范围内不允许有人员密集的企事业单位、村庄等。因此，在库址选择时就要考虑卫生防护距离。以兰州180×104 m3原油商业储备库为例，由于储备库位于城区，区域环境容量已基本饱和，油库所在地有大面积村庄（城中村改造之前），经环评单位（中科院华南环境与科学研究所）计算，自库区防火堤算起，需要有300 m的卫生防护距离，结合兰州市西固区城中村改造工程，该库址能满足环评单位的要求。

2.5 道路及交通出入口

大型油库的道路设计与其他规模的油库没有本质上的区别，都是在确定各功能区的规模和位置后，根据出入口的位置、消防需求等因素确定油库道路布局。库区内部交通线路的布局必须与外部交通运输条件相适应，方便的交通运输条件是企业建设和生产所必须的，因此在选址阶段就必须考虑这个问题，即应靠近主要交通干道，合理确定库区主入口的位置。

大型油库的出入口至少要设3个，并且要求在不同方位上，一般是办公区单独设一个出入口，汽车装车场单独设一个出入口，另外根据实际情况，辅助生产区设一个出入口，或者将辅助生产区、水处理区等合设一个出入口。分区设置出入口，能保证车流、人流互不干扰，能保证生产安全，便于人员疏散。如冀东100×104 m3原油商业储备库共设4个出入口，南侧两个，西侧两个；鄯善100×104 m3原油商业储备库共设3个出入口，东侧一个，西侧两个；兰州180×104 m3原油商业储备库因涉及与原装置区衔接，共设了5个出入口，东侧一个，西北侧4个。

大型油库要求罐区周围设6 m宽环形消防通道，并且保证每具罐距最近的消防道路不大于80 m，满足消防要求。其他功能区的道路根据实际情况可适当减少宽度，但不得低于4 m。

2.6 竖向设计

大型油库的占地较大，其竖向设计有很强的灵活性，尤其是局部竖向设计。但是竖向布置方式的灵活性有限，这要根据不同竖向布置方式发生的土石方量大小、投资等因素确定。一般情况下，大型油库的竖向设计要根据油库所在地的地形地势确定，自然坡度不大于1%的场地，宜采用平坡式；自然坡度大于1%小于2%、宽度小于500 m的场地，宜采用平坡式；自然坡度大于2%的场地，宜采用台阶式。例如，新疆鄯善100×104 m3原油储备库所在地自然坡度为2.2%～2.5%，竖向布置方式为台阶式，台阶上下各布置一个罐组，台阶高度为4.5 m。冀东100×104 m3原油储备库所在地地形平坦，竖向布置方式为平坡式。

大型油库的局部竖向设计很重要，尤其是灌区内部，不宜采用单面平坡式，原因是储油罐直径较大，一般大于80 m。罐区地面坡度要控制在不大于0.3%，且要多面坡向，这样才能保证储油罐基础地面以上部分高度相差不多。罐区内部的雨水排放一般是通过沿防火堤周围设置的排水明沟排放，一般在防火堤对角各设置一处雨水集水井，雨水经隔油处理后排到库区雨水系统。大型石油库占地面积较大，库区内的雨水无法自由散排，必须设置完善的雨水排放系统，将库区内的雨水收集处理后，统一排放至雨水收集池或市政雨水系统。

2.7 防洪

根据《石油储备库设计规范》规定，大型油库的防洪等级按100年重现期设计。油库受洪水的威胁有3种方式，不同的威胁方式要采取不同的防洪措施。

方式一是平原地区建库，油库受周围大型河流的威胁。此时的防洪措施是根据油库所在地周围水系的100年重现期的水文资料，科学合理地确定库区场地设计标高，其原则是“当库址选定在靠近江河、湖泊等地段时，库区场地的最低设计标高，应高于计算洪水位0.5 m及以上”。此种防洪措施一般是仅针对新建的油库，填方量较大。

方式二是在沿海地带建库，油库受海潮的威胁。此时的防洪措施有两种：一种是将库区场地标高抬高至计算水位1 m及以上，其原则是“当库址选定在海岛、沿海地段或潮汐作用明显的河口段时，库区场地的最低设计标高，应高于计算水位1m及以上。在无掩护海岸，还应考虑波浪超高；第二种是从区域角度考虑防洪，即沿海修建防浪堤，此时的防浪堤不仅仅是为油库而建，堤顶标高高于计算水位1 m及以上，还要考虑波浪超高，此时库区场地标高只考虑如何与原有场地或已建设施合理衔接。

采取哪一种方式要根据技术经济比较的结果确定。一般情况下，当油库周围无其他在建或拟建重要设施时，取第一种；当油库周围有其他在建或拟建重要设施或油库因受地形限制成长条状布局时，取第二种。如在建的河北省曹妃甸工业区100×104 m3 原油储备库毗邻渤海湾，考虑整个工业区的防洪，沿海修建了高约5.5 m的防浪堤；渤南油气田陆上终端毗邻渤海湾建设，呈1km 长条状，建设地点又是取沙坑，其防洪措施宜采取防浪堤形式。

方式三是山区或坡地建库，其威胁主要是山洪水，此时的防洪措施以修建导流堤为主，根据油库所在山区或坡地的山洪水文资料（流速、流量、爆发频率、至库前水位等）确定导流堤修建位置、走向以及高度、宽度等。在确定导流堤修建位置及走向的同时，要确定山洪水向何处导流，并分析导出的山洪水对周边的影响，必要时采取防范措施。

2.8 防渗

“防渗”是指在工程建设区域为防止有害物质（原油、各种渗滤液等）渗入地下，污染河流和地下水资源或防止水资源渗漏而采取的措施。endprint

石油库的防渗应用主要是指储油罐区、隔油池、事故缓冲池等区域防止有害物质渗入地下，污染河流或地下水资源而采取的措施。由于这些区域一旦发生泄露或渗漏现象，遭受污染的河流或地下水资源将很难恢复原状，且会严重影响人们的日常生活和生产，因此要求防渗技术要先进，防渗材料要可靠。根据国家环境保护管理规定和相关标准，为增强防渗功能的可靠性，目前均采用高密度聚乙烯土工膜（HDPE 土工膜）为主要防渗层。

2.9 技术经济比较

2.9.1 竖向布置形式的经济比较

当油库所在地的地形地势坡度临界于2%时，竖向布置形式可以是平坡式，也可以是台阶式。平坡式布置时，填挖土石方工程量较大，填方一侧要砌筑挡土墙，挖方一侧要砌筑护坡；台阶式布置时，填挖土石方量会减少很多，但台阶处及道路拉坡高度超过0.5 m时要砌筑挡土墙。要对这两种形式做经济比较，同时要考虑两种竖向布置形式对应的平面布局哪一个更合理、更适用。综合比较后，选取科学、经济适用的竖向布置形式。

2.9.2 防洪形式的比较

大型油库防洪等级比较高，一、二、三级油库防洪均需按50年重现期设防，规模超过300×104m3的国家储备库防洪需按100 年重现期设防。当油库所在地有若干已建或待建的重要建构筑物或基础设施，但防洪等级较低时，油库的防洪形式有两种：一种是修建防洪墙或防浪堤，对油库所在区域进行防洪；另一种是仅对油库进行防洪，将油库场地标高设为高于100年重现期的计算洪水位0.5m及以上。由于大型油库占地较大，抬高场地标高将发生很大的填方量，此时应对两种形式的防洪进行经济比较，选择经济、安全、可靠的一种。

2.9.3 设计计算与实际发生的填挖方量相差较多时的比较

在油库工程的三通一平、场地平整阶段，因地形地势复杂，设计计算的填挖方量与实际发生的填挖方量相差较多时，要进行两种经济比较：一种是挖方剩余较多时，要进行外运剩余土方与抬高场地标高消耗剩余土方的经济比较；另一种是填方较多，需再购土时，要进行降低场地标高并外运土方与外购土方的经济比较。

2.10 存在问题

大型油库罐容大多在10×104 m3以上，当发生事故时，为避免原油或成品油溢出防火堤污染环境，一般在库区内或库区外附近位置设置一座事故缓冲池，收集溢出的原油、成品油或油水混合物。关于事故缓冲池的设立，目前国内还没有成功的范例，主要困难在于原油或成品油如何从防火堤进入缓冲池，有的工程是通过库区内的排洪沟，如四川二五五成品油储备库（到目前为止，尚未发生成品油泄漏事故）；有的工程是通过管道，如鄯-善原油储备库（正在施工）；无论是通过哪一种渠道，都存在一定的不确定因素和安全隐患。

参考文献

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[2] 张震.浅谈山地建厂总图设计中的几个问题[J].企业科技与发展，2008（16）.

[3] 黄用世，赵姝.边坡、挡土墙在电厂台阶式竖向中的应用[J].价值工程，2011（14）.endprint