某火电厂液氨罐区事故废液池设计变更的合理性分析

刘皓磊

摘 要： 本文对液氨罐区防火堤及事故废液池的相关设计规范进行了综述，总结出计算液氨罐区消防废水量的相关参数的最保守取值，并结合某电厂的液氨罐区事故废液池设计，按照承纳最保守的消防废水水量的要求对其设计合理性进行了分析。

关键词： 液氨储罐；事故废液池；消防废水

0 前言

某新建火电厂设有液氨储罐区，建设3×60m3液氨储罐。该工程环评批复要求氨区设置一座150m3事故废液池、围绕氨区设置1260m3防火堤、围绕储罐设置300m3围堰，并要求上述设施兼做事故废液池，总容量达到1410m3。在实际设计中，未将整个氨区用防火堤包围，导致1410 m3的事故废液储存能力无法实现。为满足环评批复，对事故废液储存设施进行设计变更：

①围绕3个液氨储罐修建1m高的防火堤，堤内总有效容积350 m3。

②氨区外另建有效容积30m×17m×2.5m=1275m3的事故废液池。

本文收集了与氨区防火堤及消防废水有关的设计规范，并结合规范对氨区事故废液池变更设计合理性进行了论证。采用本文结论的环境影响报告书已得到了相关主管部门的批复，因此本文的论证方法可用作类似项目的设计合理性论证或环境影响评价的参考。

1 防火堤的设计合理性

1.1 防火堤设计方案

围绕3个液氨储罐修建防火堤，并将3个储罐以隔堤分开，防火堤及隔堤高度均为1m，如图1。

1.2 防火堤设计合理性

与氨区防火堤尺寸相关的规范及其条文见表1。[1]～[6]

上述规范主要归纳为以下四点：

（1）防火堤容积应≥堤内最大储罐容积。

（2）《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）要求防火堤高1.0～2.0m，《石油化工企业设计防火规范》（GB 50160-2008）要求防火堤高≤0.6m，《火力发电厂烟气脱硝设计技术规程》（DL/T5480-2013）要求防火堤高1.0m。

（3）防火堤内侧基脚线至储罐水平距离应≥3m。

（4）相邻罐间距应≥1.5m。

本设计方案防火堤及隔堤均高1m，考虑0.1m预留高度，则每个隔堤容积为118.3m3，除去隔堤内储罐基础体积1.7m3，则隔堤内有效容积为116.6m3，大于一个储罐的容积（60 m3）。堤内基脚线至储罐水平距离3040mm，大于3m，相邻两罐间距大于1.5m。防火堤尺寸满足上述規范要求，其设计合理。

2 事故废液池设计合理性

上述规范均未规定氨区事故废液池的设计方法，对事故废液池设计合理性的分析从是否满足消防废水水量及其布置、排水系统是否满足规范要求的角度出发。

2.1氨区消防废水水量

消防给水包括冷却喷淋水及消防水炮水。火灾延续时间、消防水炮水量及冷却喷淋水量的计算主要参考表2。[3][6][7]

由上述规范可知，若对各参数取最严格的取值，则消防时间为6h、喷淋冷却水供水强度为9 L/min·m2，消防水炮供水强度为30L/s。着火罐冷却面积应为罐体表面积（91.5 m2），邻近罐冷却面积应为半个罐体表面积，但结合类似工程实际情况可知，各罐在喷淋冷却时往往不会按着火罐与临近罐区别喷淋，而是将各个储罐均以同样的喷淋强度喷淋，因此较为保守的取值是，不区分着火罐或临近罐，均按其罐体表面积（91.5 m2）计算冷却喷淋水量。

由此可计算得到消防给水量：

①喷淋冷却水量：9（L/min·m2）×91.5（m2）×60（min/h）×6（h）×3÷1000=889（m3）。

②消防水炮水量：30（L/s）×3600（s/h）×6（h）=648（m3）。

③总消防给水量：889（m3）+648（m3）=1537（m3）。

而消防废水量还应加上进入消防水中的储存物料量及雨水量。

④进入消防废水中的存储物料量：一个液氨储罐的容积60m3，填充系数0.85，按照所有液氨均泄露进入消防水中考虑，并忽略液氨溶于水中体积的变化，则储存物料量为60（m3）×0.85=51（m3）。

⑤初期雨水量：氨区防火堤配备有挡雨棚，边缘超出防火堤外0.8m，可有效防止雨水落入防火堤中被泄漏液氨污染，故氨区不考虑初期雨水水量。

综上所述，氨区消防废水总量为1537（m3）+51（m3）=1588（m3）。

2.2事故废液池承纳消防废水的有效性

防火堤总有效容积116.6（m3）×3=350（m3），事故废液池有效容积30（m）×17（m）×2.5（m）=1275（m3），总有效容积1625m3，大于1588m3的消防废水水量，因此从有效容纳消防废水水量的角度，事故废液池的设计是合理的。

2.3事故废液池位置及排水设施设置的合理性

《石油化工企业设计防火规范》（GB 50160-2008）[3]对事故废液池有如下规定：

（1）事故废液池距防火堤的距离不应小于7m。

（2）设有事故废液池的罐组应设导液管（沟），使溢漏液体能顺利地流出罐组并自流入存液池内。

（3）事故废液池应有排水设施。

事故废液池建在氨区以北，距氨区围墙15m，因此距防火堤距离已满足不小于7m的要求。氨区底部标高0m，排水管道埋深-1.32m，事故废液池底深度至少为-3m，因此防火堤底部与事故废液池底部高差至少为3m，排水管道与事故废液池底部底高差至少为1.68m，可保证消防废水从氨区自流至事故废液池。防火堤及设备区域都单独设置排水系统与事故废液池互通，见图2。

消防废水落入防火堤内，通过排水管自流至事故废液池，排水管道设有隔断阀，日常工况隔断阀处于常开状态，当事故废液池中存水达到1275 m3、水深达到2.5m后，隔断阀关闭，余下的313 m3消防废水将存于防火堤中，从而防止过量消防废水进入事故废液池引发其溢流。

综上所述，在氨区外设置有效容积30m×17m×2.5m的事故废液池在容量方面、位置方面及排水系统设置方面均符合相关要求，其设置是合理的。

3 结论

（1）本文对氨区防火堤及消防废水相关的设计规范进行了总结归纳，并对条文进行了逐条综述与对比，可知液氨罐区的设计中，各关键参数较为保守严格的取值应为：消防时间6h、冷却喷淋水强度9 L/min·m2、消防水炮水强度30L/s、冷却面积取所有罐的表面积之和。

（2）事故存液池距防火堤的距离不应小于7m且应设置导流排水设施。

（3）综合以上各规范，本工程氨区消防废水水量为1588m3，防火堤加事故废液池总有效容积1625 m3，大于消防废水水量，且事故废液池距防火堤的距离大于7m并设置有排水设施，因此本事故废液池的设计是合理的。

参考文献

[1] 国能安全[2014]328号，《国家能源局关于印发<燃煤发电厂液氨罐区安全管理规定>的通知》[S].

[2] GB50016-2014，《建筑设计防火规范》[S].

[3] GB 50160-2008，《石油化工企业设计防火规范》[S].

[4] HJ562-2010，《火电厂烟气脱硝工程技术规范 选择性催化还原法》[S].

[5] GB50351-2014，《储罐区防火堤设计规范》[S].

[6] DL/T5480-2013，《火力发电厂烟气脱硝设计技术规程》[S].

[7] GB50974-2014，《消防给水及消火栓系统技术规范》[S].