液氨罐区设备及管道布置设计思路

薛一萌

（华陆工程科技有限责任公司，西安710065）

1 液氨罐区设备布置

1.1 火灾危险性的确定

根据GB 50160—2008《石油化工企业设计防火标准》【1】得知，现阶段化工业中的液氨隶属于乙A类可燃液体的范畴，规范中规定：对于可燃液体而言，当其满足闪点在28～45℃的条件时则被视为乙A类可燃。但就常温常压状态来看，液氨呈气态，因此分析其闪点并无实际意义。考虑到液氨的特殊性（较明显的火灾危险性），将其划分为乙A类较为妥当。

1.2 设备布置的要求

液氨罐区设备布置应注意以下几点：

1）规范工作中的核心思路在于发生事故点对于周边所造成的影响及在此情况下实现高效率消防所具备的作业条件，并且在日常使用中应具备便捷化特性。因此，在设备布置时应将其置于服务对象周边，以周边区域内的工艺装置布设情况为依据，其在设置时地势略低一些。

2）可燃介质储罐区应开辟一条畅通的消防道路，基本前提是储罐区不发生任何泄漏，一旦因特殊情况而泄漏，则要在短时间内进行强有力的控制，不可发生漫流。

3）从液氨的性质来看，其表现出很强的腐蚀性，并伴随明显挥发现象，加强对其的泄漏控制具有必要性，可行途径为设置防火堤或配置全防罐。根据经验，围堤在泄漏控制工作中具有优良的应用效果，全冷冻液氨堤内的有效容积应得到合理控制，即至少要达到最大储罐容积的60%；而对于各类海外项目，该指标应提升至110%，或是以项目所在国的规范为依据合理设置【2】。此外，隔堤的设置应遵循一罐一隔的原则，其在国内外规范中都有所体现。

4）根据非可燃介质的特点，此情况下的储罐设置应考虑的是介质特性，实现对储罐结构的深度优化，如容积、尺寸等，关于间距的设置则遵循GB 50160—2008《石油化工企业设计防火标准》的规定。

5）合理布设罐组专用泵区，将可燃介质的基本特性作为切入点，需将该泵区置于防火堤外，此处的间距设计依然以GB 50160—2008《石油化工企业设计防火标准》的标准为基本依据，其中，对于泵房和防火堤2部分结构的位置关系做出明确规定，即间距至少为5m。而各类具有较强毒性与腐蚀性的介质泵，较为合适的是将其置于围堤外；对于弱腐蚀性介质而言，较合适的是将其置于围堤内。

1.3 标准规范的要求

化学罐区的复杂度较高，主要表现为化学品种类丰富、数量多，且绝大部分都具有易燃易爆性质。对此，罐区布置时应以液体类别为依据，选择相适应的储罐型式并严格控制好间距，具体要求见表1。

表1罐组内相邻可燃液体地上储罐防火间距

1.4 储罐安装高度的设计要求

检验储罐基础高度，此部分应注重的是：

1）应具有足够的空间，以免对导淋阀的相关操作造成阻碍；

2）储罐前配管的空间设置要得到满足；

3）泵的净正吸入压头要满足规范。

1.5 罐区机泵的布置要点

对于机泵的布设，应注重的是：

1）确定罐组专用泵区的具体位置，需将其置于防火堤外；

2）距内浮顶储罐至少达10m。

1.6 泵安装高度的计算

确定合适的泵安装高度，主要考虑泵的吸液高度，具体而言，以泵的基准面为基础，考虑其与吸入液面所产生的间距。从运行机制来看，在储罐作用下可将液体转移并使其到达泵吸入口处，以该处的压力为基本依据，当其比被输送液体的饱和蒸汽压低时，则伴随有液体气化现象，并进一步发生汽蚀。所以，需要确定合适的泵安装高度，基本原则是避免汽蚀现象。

3．强化低保资金管理，有效防范资金流失。低保资金要按规定程序运行；坚持“三公开”“两公示”制度，接受群众监督；低保资金专户存储、专户管理，民政部门提出低保资金申请，财政部门审核拨入低保资金专户，民政部门从专户中将低保资金按核定的名单与额度拨入低保对象银行账户。

2 液氨罐区管道布置

2.1 管道布置原则

液氨罐区管道布置原则主要有以下几点：

1）防火堤功能的实现应得到相应管道的支持，如储罐进料管线、消防管线等。为全面满足消防要求，相应管线遵循的是就低布置原则，较合适的是地面管墩处。此布设方式的优点在于优化了现场环境，更利于消防作业；但也存在局限性，如地面管线分布过于密集，在有限的空间内布置管线难度较大，应增设多个跨桥。

2）液氨罐区管道工程中，占比较大的是低温管线，首先要满足管道柔性的要求，最大程度上减少弯头数量，避免管道过长的情况【3】。储罐基础与管口接管2部分较为合适的是金属软管连接方式，但沉降量过大时，应调整软管安装长度，其必须比实际长度小，否则易在沉降过程中产生拉伸现象并损伤软管。

3）液氨温度通常为-40℃，其对应的保冷厚度相对较大，需要充分考虑保冷后的阀门、法兰等相关配套构件的外径，从而确定合适的管道间距，确保在结束保冷层安装后依然留有足够的操作空间。

4）拆卸螺栓过程中不可损坏管道的情况，要实现对主管道上保冷层的有效防护，应尽可能避免三通直接焊接法兰，否则无法达到良好的防护效果。

5）液氨储罐配置了大量泄放管线，此部分应避免就地放空现象，调整好泄放口的位置，其高度必须在火炬主管之上；若因情况特殊而无法满足标高要求，需配套分液部件，此举目的在于消除积液现象。

2.2 管道支架设置

管道支架设置具体内容如下：

1）低温介质的管道在布置时应考虑其走向特点，发挥出走向优势，从而达到应力自然补偿的效果，考虑到冷缩位移变化的情况，在布置时应尽可能避免弹簧支吊架，若情况特殊而必须与之相交时，则优先选择弹簧吊架，不满足此条件再退而求其次，选择弹簧支架。对于吊杆型支架的设置，尤为关键的是吊杆的位置，其与垂直线产生的夹角原则上应≤3°。

2）低温管道布置过程中，必须在其底部设置隔冷块，此举的目的在于尽可能减少管道的冷量损失。此外，部分支吊架将通过焊接的方式与管道连接，此时该部分所用材料应与管道材质相同，若不满足此条件则容易产生低温脆性变化，从而出现支架失效的情况。

低温轴向限位管架在设置时需要采取针对性处理措施，主要考虑的是保护层的影响，其产生的轴向力将直接对管道造成影响，与隔冷层发生相对滑动，最终结果是轴向限位失效。对此，首先在管托上增设限位挡块，随后设置内外挡环，在其作用下阻止相对滑动，具体结构见图1。

3 罐区的消防系统组成

图1隔热管托结构图

根据液氨罐区的特点设计消防系统，最为关键的组成有2部分：（1）泡沫消防系统，其主要方式是产生大量的空气泡沫，将该部分漂浮至液氨表面，在其作用下封闭可燃气体，以免与空气发生接触；（2）水消防系统，主要被应用于火罐的冷却降温工作中，通过此方式达到灭火的效果。从实际情况来看，液氨罐区爆发火灾时期将产生较大的覆盖面，带来的危害相对较大。对此，应更加注重对消防水源的选择，以自配的消防水池为宜。现代化工装置罐区建设工作中，泡沫消防系统是较为典型的灭火方案，而根据化学药剂的不同，其又可细分为多个类别。虽然化学泡沫消防设施在过去取得了广泛应用，具有优良的灭火效果，但由于其具有劳动强度大、内部组成复杂的特点，在当前阶段并非首选方案。

4 结语

液氨是典型的高危介质，其具备易燃、易腐蚀的特点，因此，合理布置液氨储罐区设备显得尤为关键。实际工作中，防火堤与隔堤的设置可带来优良的防火效果；低温管线的设计必须充分考虑配管要求，尤为关键的是保冷层对于空间的使用情况；低温管线支吊架在设置前必须进行准确的应力分析，挑选最合适的支架类型，确保管道系统的安全。本文针对液氨罐区设备及管道布置提出了相应的方法，涵盖了多方面内容，希望给相关设计工作提供参考。