储罐区防火堤的设计、施工及日常管理重点
2021-12-11魏邦琦魏列民
魏邦琦 魏列民
摘要:防火堤是石化企业和石油库重大危险源罐区重要的安全设施,对防止火灾蔓延和泄漏出的油品回收有着巨大作用。由于防火堤只有在事故状态下才能发挥作用,往往不能引起人们的足够重视,在设计、施工及日常管理中经常出现一些不足。如何根据现场实际情况,合理选择防火堤类型,合理选择施工工艺及材料,严把施工质量关,加强日常的维护管理,是对防火堤安全管理的重要内容。
关键字:防火堤;有效容积;设计;施工;缝隙封堵
1防火堤的作用
石化企业储罐区储存着大量的汽油、柴油、石脑油等危险化学品,在生产过程中如果出现管理不到位、设备故障、自然灾害等,有可能造成储罐内的危险化学品大量泄漏,以及火灾事故的发生。为阻止化学品泄漏、着火后在罐区内四处蔓延,储罐区设计时根据储罐的容积、数量、储存介质等情况,在储罐区四周设置的一定高度的围墙称为防火堤。
2防火堤设计、施工及日常管理需要关注的重点
2.1防火堤结构形式的选择
不同类型的防火堤防火效果不同,土堆型防火堤阻燃效果最好,堤上没有必要设置收缩缝,也不存在管线穿过防火堤时穿墙缝隙大的问题。但随着土地资源越来越紧缺,同时受到防火堤内有效容积的限制,近些年新建的储罐区很少用这种类型的防火堤。砖砌型防火堤具有占地面积小、施工简单的优势,缺点是在火灾状态下容易坍塌。钢筋混凝土防火堤中的混凝土在高温状态下强度会逐渐丧失,钢筋也会因高温而融化变形,墙体有垮塌的风险。为解决这个问题,通常在防火堤上涂抹防火水泥,防火水泥的阻燃时间要达到3h以上。各种类型的防护堤有不同的优缺点,设计时要根据当地地质条件和罐区的实际情况进行选择,也可以將不同类型的防火堤结合起来,做到优势互补,达到最佳防火效果。
同一区域内的所有防火堤要采用相同的设计标准,相同的施工方法,相同的施工材料,防止防火堤发生不均匀沉降,造成墙体局部开裂、塌陷。防火堤设计时要充分考虑到当地土壤的特点,准确计算基础的深度,并夯实基层土壤,防止造成防火堤大面积塌陷。不同地区的气候条件不同,土壤防冻层的深度也不一样,需要准确掌握,基础的深度要大于防冻层,防止地下部分反复被冻凝和解冻,对基础造成破坏。
2.2防护堤有效容积的计算
一些企业的储罐区由于扩建、改建等原因,现场情况已和原设计不符,需要对罐区防火堤内的有效容积进行核算,验证能否满足《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-2018)和《储罐区防火堤设计规范》(GB50351-2014)对防火堤容积的要求。某石化企业一罐区防护堤内有3个罐组,每个罐组有2台50000m3储罐,防火堤有效容积计算如下:
V —防火堤内有效容积(m3);V1 —防火堤横向中心线与纵向中心线与防火堤高度的乘积(m3);V2 —防火堤内隔堤的体积(m3);V3 —防火堤内管线设备的体积(m3);V4 —车辆越堤通道的体积(m3);V5 —罐基础高出地面的体积(m3);V6 —罐组内最大储罐的容积(m3)。
通过计算,该罐区防火堤内有效容积V大于罐组内一个最大储罐的容积V6,符合规范要求。
2.3防火堤施工注意事项
防火堤施工时也要充分考虑到所属区域的地下水情况,对于地下水丰富的地方,要结合储罐基础的施工,对所属区域内的地下水进行抽取。防火堤基础要做好防渗、防腐处理,防止地下水酸、碱性太强对基础造成腐蚀。防火堤使用的所用施工材料必须是阻燃的,发生火灾时,火焰的温度高达1000℃左右,火焰会将使用不阻燃材料的防火堤烧开缺口,着火的油品将会沿着缺口四处流窜,形成流淌火,扩大火灾面积。
罐区内一般沿防火堤设置排水沟,排水沟内的水长期渗透,会对防火堤造成腐蚀。因此,排水沟尽量远离防火堤,距离至少要在0.5m以上,并做好防渗处理。
2.4管线穿过防火堤缝隙的封堵
由于受现场条件的限制,一些管线必须从防护堤穿过,防火堤与管线之间的缝隙一般采用套管加防火水泥进行封堵。这种封堵的方法效果很不好,主要原因是穿墙管线受季节性气温的变化和管线中介质温度的变化,管线反复发生热胀冷缩的现象。管道的热胀冷缩会带动穿墙缝隙中填充的防火水泥移动,出现开裂、脱落的现象。工艺管线的振动也是造成穿墙缝隙中防火水泥脱落的原因之一。由于管线热胀冷缩、振动造成的防火水泥开裂现象常年都会发生,通常只能通过反复的修补,确保穿线管缝隙密闭严实。通过对这种缝隙封堵方法进行密封性试验,几乎所有的缝隙都会出现不同程度的泄漏。发生泄漏的原因很多,有施工质量、温度变化、堤身自重荷载、液体载荷、振动作用效应等,需综合进行考虑。
随着技术和材料的不断创新,目前出现了一些效果非常好的封堵方法,如夹套密封形式,该密封形式由可拆卸组装的夹套卡具、耐火密封填料、紧固螺栓等组成,机构简单,使用效果好,安装时将定制好的卡具套在防火堤孔洞上,在卡具腔内充装防火的密封填料后,用螺栓将防火堤两端的加固挡板紧固。
3结论
防火堤是储罐区重要的安全设施,对防护堤的管理是重大危险源罐区安全管理的重要组成部分,对事故状态下有效回收泄漏油品、阻止火灾蔓延发挥着重要作用。我们要从设计、施工和日常管理等方面对防火堤予以高度重视,确保防火堤设施完好,确保储罐区安全可靠运行。
参考文献:
[1]《储罐区防火堤设计规范 》(GB 50351-2014),中国计划出版社,2014.12.1.