国内外油库设计标准对比分析

陆育　惠泉　侯学瑞　曹燕

摘 要：随着我国石油库建设规模不断扩大，提高大型油库储罐区的安全设计标准具有重要意义。通过深入研究国内外标准，对危险液体分类、储罐防火距离、储罐隔堤、储罐防火堤高度和有效容积等技术点进行了分析，探讨了国内外油库设计标准的重要差异及其适用性。本研究为我国油库罐区的安全管理提供了参考和借鉴，促进了我国油库罐区的规范化和安全性提升。同时，本研究也为国内标准的修订提供了一定的参考依据。

关键词：火灾危险性分类，储罐，防火距离，防火堤，隔堤，标准对比

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.10.019

0 引 言

石油库属爆炸和火灾危险性设施，对人民群众的生命安全和财产安全、环境保护、公共利益有着十分重要的影响，所以应采取必要的措施保证安全。技术先进是安全的有效保证，在保证安全的前提下也要兼顾经济效益。本文主要聚焦于储罐的设计标准，选择了美国联邦法规（CFR）、美国消防协会（NFPA）、美国石油学会（API）、英国能源研究所（EI）、英国石油学会（IP）、印度石油安全理事会（OISD）等标准化组织的储罐设计标准，通过与我国相关标准进行对比分析，研究结果对于改进我国储罐设计标准和提升储罐运行管理水平具有重要的参考价值。

1 液体分类

可燃液体火灾危险性直观指标是蒸气压[1]，但难以测量，国内标准根据闪点（闭杯法）划分火灾危险性。GB 50074—2014[2]和GB 50160—2018[3]规定石油库储存液化烃、易燃和可燃液体的火灾危险性分类如表1所示。

还应符合下列规定：

（1）操作温度超过其闪点的乙类液体应视为甲B类液体；

（2）操作温度超过其闪点的丙A类液体应视为乙A类液体；

（3）操作温度超过其沸点的丙B类液体应视为乙A类液体，操作温度超过其闪点的丙B类液体应视为乙B类液体。

美国标准NFPA 30-2024[4]将液体分为易燃液体和可燃液体。如图1所示。

（1）Ⅰ级液体：易燃液体闭杯闪点低于37.8 ℃，在37.8 ℃下蒸气压力不超过275.7 kPa（绝对压力），也称为Ⅰ级液体。由ASTM D32-2020《石油产品蒸气压标准试验方法（雷德法）》确定。I级液体应根据以下进一步细分为以下类别：

1）ⅠA级液体：闪点低于22.8 ℃、沸点低于37.8℃的液体；

2）ⅠB级液体：闪点低于22.8 ℃、沸点大于或等于37.8 ℃的液体；

3）ⅠC级液体：闪点大于或等于22.8 ℃、但低于37.8 ℃的液体。

（2）Ⅱ级液体：可燃液体闭杯闪点大于或等于37.8 ℃但低于60 ℃的液体，也称为Ⅱ级液体。

（3）Ⅲ级液体：可燃液体闭杯闪点大于或等于60 ℃的液体，也称为Ⅲ级液体。Ⅲ级液体应根据以下进一步细分为以下类别：

1）ⅢA级液体。闪点大于或等于60 ℃，小于93℃的液体。

2）ⅢB级液体：闪点大于或等于93 ℃的液体。

根据EI 15-2015[5 ]《EI安全实践模型法典第15部分：易燃液体处理装置的区域分类》，El液体等级分类如表2所示，根据处理条件是否在闪点以下或以上将其细分为ll级和ll级的原则符合IEC60079-10-1-2021中所表达的原则，即如果闪点明显高于液体的相关最高温度，则一般情况下不会存在爆炸性气体（蒸气）环境。然而，在物质被释放时形成雾状或喷雾，易燃液体可以在远低于闪点的温度下点燃。欧洲标准EI 15-2015强调了根据不同的气候条件和处理环境，对易燃和可燃液体（如航空燃料）进行不同程度的危险品分类，并采取相应的处理措施，以确保安全性。如：在英国本土，最大环境温度可假定为30 ℃，而在北海离岸地区通常为24 ℃。这意味着在不同的地理位置，环境温度存在较大差异。以航空燃料如Jet A-1进行说明。Jet A-1闪点为最低38 ℃。在英国境内陆地区，如果存储位置远离加工区域、加热源和存储容器，且环境温度在30 ℃以下，可以将其视为非危险品，这是因为在这样的条件下，燃料不太可能达到其闪点。在下述情况下，要采取不同的分类措施：

1）温度变异性和II级液体：由于温度变异性较大，对于II级液体，特别是在加工区域内，应将其视为危险物，即类别为II级（2），需要进行个别评估。这表明在处理区域内，即使环境温度较高，存在点火风险。

2）存储和处理的条件：当处理或存储的产品处于II级（2）状态，或有可能暴露于高于闪点的温度条件时，应按照I级的规定对设施进行分类。

针对液体火灾危险性分类，国内和欧洲标准仅考虑了闪点的要求；美国标准NFPA 30-2024[4]同时考虑了闪点和蒸气压的要求，并在Ⅰ级液体细化分类时强调了沸点的要求，美国标准更为严格细致[6]。国内外标准针对液体分类的闪点临界值略有差异，但分类原则是一致的。易燃和可燃液体的火灾危险性与储存温度有关，储存温度越高，挥发性越强，危险性也就越高。储存温度超过闪点，意味着挥发出的烃类气体在空气中的浓度达到或超过了该种液体的爆炸下限，遇明火或火花极易发生爆炸事故。所以，对操作温度超过其闪点的易燃和可燃液体应提高其危险级别，以便采取更严格的安全措施[7]。

2 储罐间的防火距离

2.1 储罐间防火距离的标准规定

近年来储罐事故时有发生，例如：2010年7月16日大连油库火灾爆炸事故[8]。提高大型储罐安全设计等级具有重要意义，其中储罐防火间距是一项重要参数。GB 50074—2014[2]和GB 50160—2018[3]规定罐组内相邻可燃液体地上储罐的防火间距不应小于表3规定。

NF PA 30 -2 0 2 4 [4]在“表22 .4.2 .1”规定了储罐最小安全距离，如表4所示。依据ⅢB级液体条款22.4.2.1.2规定，仅用于存储ⅢB级液体的储罐不需要与存储Ⅰ级或Ⅱ级液体的储罐相隔超过3英尺（0 .9 m），前提是它们不在同一防火堤内或者不在同一导液沟路径上。不满足该前提条件的ⅢB级液体应按照下表对ⅢA级液体的要求进行间隔设置。

英国石油学会《石油工业安全操作标准规范》第二部分《销售安全规范》（第三版）关于储存闪点低于21 ℃的油品和储存温度高于油品闪点的浮顶储罐的间距是这样规定的：对直径小于和等于45 m的罐，建议罐间距为10 m；对直径大于45 m的罐，建议罐间距为15 m。该规范要求，浮顶储罐灭火采用移动式泡沫灭火系统和移动式消防冷却水系统。

法国石油企业安全委员会编制的石油库管理规则关于储存闪点低于55 ℃的油品浮顶储罐的间距是这样规定的：两座浮顶储罐中，其中一座的直径大于40 m时，最小间距可为20 m。

针对储罐安全距离规定，国内外标准的差异包括：

（1）对比NFPA30-2024表3规定：直径大于150英尺（45 m）的浮顶储罐间距取相邻罐径之和的1/4（对同规格储罐即为0. 5D）以及欧洲标准规定，与国外大多数规范比较，国内总体规定的储罐间距是适中的[8]。

（2）国内外标准针对丙B类液体的间距要求都较为宽松。如国内标准针对丙B类可燃液体的浮顶、内浮顶罐的最大安全距离规定为15 m，这是因为根据石油库火灾事故统计资料，80%以上是甲B和乙A类油品事故，剩下的是乙B和丙A类油品事故，丙B类油品基本没有发生过火灾事故。丙B类液体危险性很小，因此最大安全距离最大取值为15 m。美国标准NFPA 30-2024[4]针对ⅢB级液体（涵盖国内丙B类液体）仅要求与存储Ⅰ级或Ⅱ级液体的储罐相隔最大间距为0.9 m，前提是它们不在同一防火堤内或者不在同一导液沟路径上。否则按照ⅢA级液体处理[9]。

2.2 储罐安全距离火灾模拟计算

为了解着火储罐火焰辐射热对邻近罐的影响，国内运用国际上比较权威的DNV Technical 公司的安全计算软件（PHAST Professional 5.2 版），对储罐火灾辐射热影响做模拟计算，计算结果如表5所示[10]。

根据国外资料，易燃和可燃液体储罐可以长时间承受的火焰辐射热强度是24 kW/m2。表5中的绝大多数储罐，即使发生全液面火灾，其0.4D 远处的火焰辐射热强度也小于24 kW/m2；表5中的3000 m3及以上储罐，如果是固定顶罐或浮盘用易熔材料制作的内浮顶罐，着火罐的邻近罐需采取冷却措施。国内关于储罐之间防火距离的规定是合理的。

如上文所述，NFPA 30-2024[4]修订了安全距离要求，其附录F规定“利用热辐射建模确定罐体间距”，在选择新罐体位置或评估罐体间距时，热辐射建模表明应增加罐体间距。热辐射建模可作为火灾风险评估的一部分，用于评估适当的缓解措施。这些措施可以包括暴露罐保护，如安装冷却环或固定消防水枪，评估应急响应策略和应急响应通道，或将高度易燃液体储存设施放置在应急通道附近。其中热辐射建模采用了四种不同的模型，分别是Phast、Canary、Safesite和Aloha。

美国建模结果表明：

（1）确定罐体间距目标，至少防止相邻罐体因辐射热而发生灾难性事故，表4中的间距具有一定程度的不确定性，可能需要增加罐壁板距离。这是因为以直径为20英尺（6 m）的罐体建模表明，间距大约是表4所允许的最小罐壁板间距3英尺（0.9 m）的10～12倍。

（2）可能影响模型结果的变量包括风速、储罐高度、储罐直径、储罐类型和储存材料（液体）特性，会改变相邻储罐的热辐射，在评估罐体间距时应加以考虑。

3 储罐隔堤

储油罐布置原则是在保证操作方便和安全的前提下减少储罐间距，节约土地，减少投资。隔堤作用是在储罐发生少量泄漏或者初期火灾时，对着火储罐进行有效分隔和限制，避免油品泄漏范围扩大，减少事故损失。GB 50160—2018[3]条款6.2.15规定设有防火堤的罐组内应按下列要求设置隔堤：

1）单罐容积大于20，000 m3时，应每个储罐一隔；

2）单罐容积大于5000 m3且小于或等于20，000m3时，隔堤内的储罐不应超过4个；对于甲B、乙A类可燃液体储罐，储罐之间还应设置高度不低于300mm的围堰；

3）单罐容积小于或等于5000 m3时，隔堤所分隔的储罐容积之和不应大于20，000 m3；

4）隔堤所分隔的沸溢性液体储罐不应超过2个。

GB 50074—2014[2]和GB 50341—2014[11]规定单罐容积小于5000 m3时，一个隔堤内的储罐数量不超过6座。非沸溢性的丙B类液体储罐之间，可不设置隔堤。隔堤应是采用不燃烧材料建造的实体墙，隔堤高度宜为0.5～0.8 m。

GB 50074—2014[2]和GB 50160—2018[3]规定多品种的液体罐组内应按下列要求设置隔堤：

1）甲B、乙A类液体与其他类可燃液体储罐之间；

2）水溶性与非水溶性可燃液体储罐之间；

3）相互接触能引起化学反应的可燃液体储罐之间；

4）助燃剂、强氧化剂及具有腐蚀性液体储罐与可燃液体储罐之间。

美国标准NFPA 30-2024[4]规定每个防火堤内如有两座或者两座以上储罐，应设置排水渠或者隔堤进行隔离，隔堤设计原则规定见条款22.11.2.6：

1）排水渠或隔堤应位于储罐之间，以充分利用空间，并应考虑单个储罐容量。

2）隔堤的高度不得少于18英寸（450 mm）。

3）防火堤内如果有两个或者两个以上直径超过150英尺（45 m）的I类液体储罐（闪点<37.8 ℃）时，应在相邻储罐之间设置隔堤，隔堤应至少容纳储罐容量的10%（不含储罐体积）。

此外NFPA 30-2024[4] 22.11.2.6.3还规定：

1）对于储存在弱顶锥型罐（weak roof-to-shellseam）、浮顶储罐中存储稳定液体（闪点<37.8 ℃）时，单罐容积>1590 m3时应单罐单隔。对于单罐容积≤1590 m3的每组储罐，其隔离的总容量不应大于2385 m3。

2）对于1）中未涵盖的其他罐存储稳定液体时，当单罐容积>380 m3时应单罐单隔。当单罐容积≤380m3时，隔离的储罐容积之和不应大于570 m3；

3）对于储存在开采区的原油储罐，单罐容积>1590 m3时应单罐单隔。当单罐容积≤1590 m3时，其隔离的总容量不应大于2385 m3。

国内油库在同一个储罐组内最多可布置6座1×104 m 3储罐，这种布置方式的缺点是消防员扑救的储罐面积有限，处于中间的两个储罐发生火灾时，两侧相邻储罐均受热辐射的影响。

美国标准要求针对单罐直径超过45 m的易燃液体通过设置隔堤实现单罐单隔。这相当于GB50160—2018[3]规定的单罐容积大于20，000 m3时，应每个储罐一隔。这避免发生储罐泄漏形成流淌火灾，可能威胁隔堤内其他储罐的安全。国内辽宁省地方标准DB 21提出了单罐单堤的要求，旨在防止单个储罐燃烧危及整个区域。目前，辽宁省大部分企业已经执行了这一规定，但国家并未强制实施。如果将其纳入国标强制要求，很多企业可能无法满足条件，因为早期建设的储罐可能无法再加隔堤，否则将导致防火堤有效容积不足。

4 储罐防火堤

4.1 高度设计

为了方便操作、检修及消防，对罐组防火堤及隔堤的具体设计高度需符合GB 50160—2018[2]6.2.17中如下规定：

立式储罐防火堤的高度应为计算高度加0.2 m，但不应低于1.0 m（以堤内设计地坪标高为准），且不宜高于2.2 m（以堤外3 m范围内设计地坪标高为准）。卧式储罐防火堤的高度不应低于0.5 m（以堤内设计地坪标高为准）。

OISD 118-2015[12] 7.1.1要求立式储罐防火堤的高度不应低于1.0 m且不宜高于2.0 m。

NFPA 30-2024[4]条款22.11.2.5规定：如果防火堤平均高度超过6英尺（1.8 m），应提供正常通道、对储罐、阀门和其他设备的紧急通道，以及防火堤设置安全出口。以下要求适用：

（1）如果包含I类液体（FP<37.8 ℃）的防火堤的平均高度超过12英尺（3.6 m）（从内部地面量起），或者任何储罐与防火堤的内缘顶部的距离小于防火堤高度，应采取措施使操作人员能正常操作阀门，并且在不从防火堤顶部进入的前提下登上罐顶。可以通过使用远程操作阀门、高架人行道（elevated walkways）或其他方式实现。

（2）穿越防火堤的管道应设计为能够承受因沉陷或火灾而产生的应力。

（3）储罐罐壁与防火堤内底的距离不得小于5英尺（1.5 m）。

从国内外标准看，都对防火堤高度进行了规定。并且防火堤太高不利于对对储罐、阀门和其他设备的操作。国内依据生产实践经验，当防火堤高度超过2.2 m时不利于消防操作，建议设置消防操作平台，应将平台设计于两个储罐中间，面积不小于2 m×2 m，以方便操作消防设备。

4.2 有效容积

GB 50160—2018[3]规定防火堤有效容积应符合下列规定：防火堤的有效容积不应小于罐组内1个最大储罐的容积，当浮顶、内浮顶罐组不能满足此要求时，应设置事故存液池储存剩余部分，但罐组防火堤内的有效容积不应小于罐组内1个最大储罐容积的一半。GB 50 0 74—2 014 [2]和GB50341—2014[11]规定防火堤内的有效容量，不应小于罐组内一个最大储罐的容量。对于内、外浮顶油罐，不应小于最大罐容量的一半；若固定顶罐与内、外浮顶罐布置在统一罐组时，取上述两款最大值[13]。

NFPA 30-2024[4]条款22.11.2.2规定防火堤的容积不应小于在防火堤内最大储罐可能释放的易燃或可燃液体的最大量（假设是满罐）。

根据 OISD 118-2015[13]条款7.1.1（b），防火堤的净容积应至少为防火堤内最大储罐容积的100%。

根据40 CFR 112-2023[14]条款112.12.（c）.（2），储油罐必须构建成提供最大单个储罐容量的二次防护手段，并提供足够的安全顶余量（freeboard，是指储罐液位与罐顶部边缘之间的垂直距离）以容纳降水。

API Std 2610-2018[15]条款9.2.2规定防火堤容量能容纳可能从最大储罐释放出的最大液量，并考虑蓄水池消防液容量以及降雨量。

API RP 12R1-2020[16]条款4.2.3规定防火堤容积至少为最大罐密闭体积加上雨水容限量（通常为罐体积的10%）。

CSA Z662-2023[17]条款4.15.1.4规定地上储罐的二次容纳措施应满足NFPA 30的要求，防火堤容积不得少于防火堤内最大储罐容积的110％。

国外标准针对防火堤容积还考虑容纳降雨量或者消防水。此外，国内标准仍存在矛盾、不一致之处，GB 50160—2018[3]规定了事故存液池的条件，GB 50074—2014[2]和GB 50341—2014[11]则没有该规定，但对储罐设计可能造成混淆和不便，很可能导致储罐防火堤容量偏小甚至不足的问题。

5 结 语

（1）针对液体火灾危险性分类，尽管美国标准NFPA 30-2024[4]同时考虑了闪点和蒸气压的要求，并在Ⅰ级液体细化分类时强调了沸点的要求，而国内标准仅考虑了闪点的要求。但从目前国内的生产实践来看，将闪点指标来区分危险化学品和非危险化学品能够满足需求，不建议在危险液体分类方面进行标准修订。

（2）针对储罐之间防火距离，国内规定是合理的。可参考借鉴NFPA 30-2024[4]标准在满足最低安全距离的前提下，并要求利用热辐射建模确定罐体间距，作为火灾风险评估的依据，更能科学地满足因地制宜的要求。

（3）针对单罐单堤的设计，目前国内部分地区已经执行了这一规定，但国家并未强制实施。因为早期建设的储罐如进行再加隔堤改造，将导致有效容积不足等问题。为满足要求，提出围堰方法。

（4）针对单罐直径超过45 m（相当于单罐容积大于20，000 m3）的易燃液体隔堤实现单罐单隔，隔堤内存液容量最低不能小于储罐容量的10%。

（5）当防火堤平均高度超过1.8 m，应提供正常通道、对储罐、阀门和其他设备的紧急通道，以及防火堤设置安全出口。建议防火堤高度超过2.2 m时设置消防操作平台。当包含I类液体的防火堤的平均高度超过3.6 m，建议使用远程阀门操作，通过高架人行道或其他方式登入罐顶。

（6）针对防火堤有效容积，国内外标准大体一致。国外标准规定为最大罐的容积的100%至110%，（考虑存储雨水和消防水，取值罐体积的10%）。建议在条件允许的情况下，防火堤的有效容积应满足1座最大储罐的有效容积，并考虑存储雨水和消防水量。此外，建议国内标准应在容积规定上，统一事故存液池的容量要求。

参考文献

[1]刘卫坤.GB 50160与NFPA 30关于可燃液体储罐区布置的差异[J].化肥设计，2018，56（6）：43-46.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部. 石油库设计规范：GB 50074—2014 [S].北京：中国计划出版社，2014.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.石油化工企业设计防火标准：GB 50160—2018[S].北京：中国计划出版社，2018.

[4]Flammable and Combustible Liquids Code：NFPA 30-2024[S]. National Fire Protection Association.

[5]EI Model code of safe practice Part 15： Area classifcationfor installations handling flammable fluids：EI 15-2015[S].Energy Institute.

[6]袁颖，李文静，林海峰，等.NFPA 30-2012与我国储罐安全消防标准的对比分析[J].全面腐蚀控制，2018，32（10）：8-12.

[7]孙波浪，李洋，吕鑫，等.美国石油行业安全标准NFPA 30-2012变更简析[J].石油石化节能，2017，7（8）：52-54+62+82.

[8]韩钧.大连7·16油库火灾事故教训及防范[J].石油化工安全环保技术，2012，28（1）：1-6.

[9]刘婧，常青.储罐防火设计标准研究[J ] .化学工程与装备，2014（10）：191-195.

[10]中华人民共和国住房和城乡建设部.石油库项目规范（征求意见稿）[Z]. 2021.

[11]中华人民共和国住房和城乡建设部.立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范：GB 50341—2014[S].北京：中国计划出版社，2014.

[12]OI S D - S TA N DA R D -118 . L ayo ut s for O i l a n d G a sInstallations[S]. 2015.

[13]庄栋， 苏彦杰，全春辉，等.国内外大型油罐设计标准差异分析[J].全面腐蚀控制，2018，32（9）：11-14+74.

[14]Oil Pollution Prevention.Code of Federal Regulations：40CFR 112-2023[S/OL].（2023-07-19）[2023-12-13]. https：//www.ecfr.gov/current/title-40/chapter-I/subchapter-D/part-112/subpart-C/section-112.12.

[15]Desig n，Const r uction，Operation， Ma intena nce， a ndInspection of Terminal and Tank Facilities： API Std 2610[S]. 2018.

[16]Installation， Operation， Maintenance， Inspection， andRepair of Tanks in Production Service ：API RP 12R1[S].2020.

[17]Oil and gas pipeline systems ： CSA Z662：23[S].2023.

作者简介

陆育，硕士研究生，高级工程师，研究方向为油气管道标准化。

（责任编辑：袁文静）