加油加气站设计中油罐等设施布置需要注意的问题

2021-12-29 12:12
化工设计 2021年6期
关键词:油罐围墙储罐

宁波和丰化工设计咨询有限公司 宁波 315103

随着我国经济的快速发展,汽车保有量呈现出爆炸式增长,作为传统汽车燃料补充的加油加气站数量也随之快速地增加。另外,随着安全和环保要求的提高、旧有加油加气站周边设施的建设、旧有加油加气站的改造、新加油加气站的规划布局等,都对加油加气站的工程设计提出了新的要求。

1 加油加气站设计概述

加油站,指“具有储油设施,并为机动车加注汽油(含甲醇汽油、乙醇汽油)、柴油等车用燃油的场所”[1];加气站,则指“具有储气设施,使用加气机为机动车加注车用LPG、CNG或LNG等车用燃气的场所”[1]。近年来,虽然随着新燃料能源的开发利用,特别是液化石油气(LPG)、压缩或液化天然气(CNG、LNG)、氢燃料、电能等新能源在机动车领域的利用拓展,在加油站内同时设置有天然气储存设施、液化石油气储存设施、液氢储存设施、加气设施以及充电桩设施的合建站等综合服务站也不断普及。但传统意义上的机动车油品加注站,因汽柴油加注操作方便、加注时间短等优点,仍然具有明显优势。因此,目前仍然具有其他新能源加注站无法完全取代的地位。

传统加油加气站中的主要燃料汽油、柴油及液化石油气、天然气所具有的易燃易爆危险特性,决定了加油加气站是一具有火灾爆炸等危险性的设施场所。但因加油加气站服务对象的特殊性,大多数加油加气站建设在人员稠密地区、或便于机动车获得燃料的公路沿线周边区域,且加油加气站所具有的社会开放属性,也给危险性控制带来一定的难度。

针对加油加气站场所设置区域的特殊性、运营方式的开放性,以及加油加气站的特殊安全要求,国家特意编制了相应的工程设计标准规范,由最初的《小型石油库及汽车加油站设计规范》(GB50156-92),到《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB50156-2014),以及在2021年10月1日开始实施的《汽车加油加气加氢站技术标准》(GB50156-2021),都分别从环保、安全等方面提出相关要求,但也同时考虑了加油加气站建设的经济性、合理性等方面因素,以满足特殊社会服务需求。

在加油加气站的工程设计中,油罐和气罐的埋地设置,是有效降低加油加气站火灾爆炸危险性的最主要安全措施之一。众所周知,加油加气站中的埋地油罐,因不受紫外线照射、气温变化大所带来的油品蒸发和损耗大等不利因素影响,可保持比较恒定的温度、油品挥发损失较小等,具有相对安全的优势。即使发生火灾等事故,也可以减少事故影响波及的范围。因此,从最初的《小型石油库及汽车加油站设计规范》(GB50156-92)到《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB50156-2012)(2014年版)以及《汽车加油加气加氢站技术标准》(GB50156-2021),都特别强调了埋地罐设置的具体要求。

油气回收则既是环保的需求,在一定程度上也可减少空气中油气含量,是降低油站发生火灾爆炸危险的另一安全措施。通过加油站油气回收设施的设置,不仅加强环境保护,也可以缩小油罐与围墙等设施之间的间距,进而可以节约加油站用地。然而,在加油加气站油气设施设计中,在缩小埋地罐与围墙之间间距的同时,也可能造成埋地罐不符合规范规定的不安全隐患因素。

加油加气站的平面布置设计,应根据其各自所在区域地块条件、周边设施等的不同,在满足规范标准的同时,还需要注意一些特殊场所及设施状况、设施条件等因素。

2 加油站平面布置设计所需要遵循的基本原则

根据《汽车加油加气加氢站技术标准》(GB50156-2021)第1.0.3条款“汽车加油加气加氢站的设计和施工,除应符合本标准外,尚应符合国家现行有关标准的规定”。因加油站涉及的专业较多,该标准是综合性技术标准,仅仅是规定汽车加油加气加氢站特有的技术要求。对于其他更专业的、该标准没有明确规定的,尚需执行相应的国家标准规定和要求。即要求“本标准明确规定者,按本标准执行;本标准未作规定者执行国家现行有关标准的规定”[1],包括工艺管道、建筑、结构、各设施的平面防火间距、结构抗震,以及电气、消防等。

在加油加气站工程设计过程中,只有在全面并正确理解《汽车加油加气加氢站技术标准》(GB50156-2021)等标准相应条款并严格执行的情况下,才能保证加油加气站设施的硬件安全性。但若对其相应条款存在片面性的、或不够全面的理解,则将在加油加气站设计中留下不安全的隐患,导致各类事故的发生。

加油加气站,其主要设施有埋地油(气)罐、加油(气)机、站房、罩棚以及一些辅助设施,如卫生间、洗车设施,部分加油加气站可能还有小型餐饮店。在新建加油加气站或原有加油加气站改造设计过程中,首先需要考虑其平面布置,即考虑油(气)罐与站房、罩棚、站区围墙等设施之间的相对位置和间距。在场地允许的条件下,油(气)罐因其危险性应设置在一个相对独立的区域。但受场地限制时,特别是有一定经营年限、站周边建构筑物等设施增建后的加油加气站,为了达到油罐与其他设施防火间距的标准规定要求,把埋地油罐设置于车行道下,甚至罩棚下面。这主要是因为GB50156标准中,埋地油罐与加油机之间并没有要求具有一定的防火间距。

3 加油加气站埋地油罐布置设计中需要注意的问题

油罐作为油品储存设施,是加油加气站项目的主要设施,也是加油加气站的主要危险场所之一。合规合理地布置油罐,是保证加油加气站安全设计最基本的前提。加油加气站油罐布置设计,根据标准GB50156-2021第6.1.1条“除撬装式加油装置所配置的防火防爆油罐外,加油站的汽油罐和柴油罐应埋地设置,严谨设在室内或地下室内”[1]的规定,首先应考虑油罐埋地设置。但根据所布置位置的不同,又有“非车行道下”布置与“车行道下”布置两种方式。其中“车行道下布置”,主要因受场地限制,又可分为“罩棚下与加油机相邻的车行道下布置”与“非罩棚下”的车行道下布置。

3.1 非车行道下布置油罐

在加油加气站的设计中,首先应考虑尽可能地将埋地油罐布置在非车行道下。

一般油罐在非车行道下布置时,为了尽量合理利用场地空间,提高场地利用率,腾出更多空间作为加油罩棚布置,增加加油岛面积,增加加油机数量,会将油罐尽量靠近围墙布置。根据标准GB50156-2021,在设有油气回收系统设施的条件下,埋地汽油罐与实体围墙间距可以减少到2米。在不考虑施工放样误差的情况下,一般加油站场地这一布置的设计确实能够满足该标准的要求。但在某些特殊场合、特殊地块,这样的布置可能就无法满足该标准所规定的其他条文要求了。

首先,应充分理解“埋地油罐”的术语定义。根据标准GB50156-2021的定义,埋地油罐是指“罐顶低于周围4米范围内的地面,并采用覆土或罐池充沙方式埋设在地下的卧式油品储罐”[1]。埋地油罐方案布置中若无法满足该术语的基本内容规定,则可认为加油站整体布置方案中的相关防火间距均没有满足标准GB50156的要求。可以说,这样的设计存在着安全问题和隐患。

譬如,如图1中的加油站场地,围墙外为河流或为较宽深水沟性设施;或是如图2的地块,围墙外地势明显地低于围墙内。工程设计中,若将带有油气回收设施的埋地油罐布置在距离围墙2或3米处,看似符合该标准“站内平面布置”第5.0.13条中所规定的、与围墙间防火间距不小于“2米”规定,其实,该埋地油罐已经不符合“埋地油罐”的定义,因为它达不到最基本的“低于罐周围4米范围地面”的“埋地”定义要求。亦即,标准GB50156中与“埋地油罐”相关其他条款的规定对于这种设计方案已经都不适用,这样的设计方案不满足标准对安全的要求。

图1 加油站围墙外为水沟或河流性设施

图2 加油站围墙外地势较低

因此在设计中,采取如下图3或图4方案,拉大埋地罐与围墙间距,使埋地罐完全符合“埋地”的术语定义,真正满足规范标准的要求。

图3 加油站围墙外为水沟或河流性设施(拉大罐墙间距后)

图4 加油站围墙外地势较低(拉大罐墙间距后)

另外,若当围墙外是河流时,尚需要考虑河流的重要等级程度,即设计中尚需同时满足国家或当地政府有关河道保护条例规定、油品泄漏对河流的影响等要求。

3.2 一般车行道下布置油罐

鉴于加油站场地的限制,有的加油站埋地油罐布置于场地中间的车行道下,或罩棚下加油机旁等。这里的“一般车行道”,是指非罩棚下加油机旁的车行道, 如罩棚与出入口之间的车行道地段。

设置于车行道下的埋地油罐,首先需要考虑地面上汽车等荷载对油罐的影响;标准GB50156-2021中也对“埋地油罐”的埋深作了特别规定,如该标准第6.1.12条款所述“油罐设在车行道下面时,罐顶低于混凝土路面不宜小于0.9米”[1]等。

其次,在车行道下进行油罐操作井设计时,尚需考虑雨水,特别是带油污水的影响、操作井盖密封性等因素。可能的话,操作井设置于车行道外。《小型石油库及汽车加油站设计规范》GB50156-92中规定“当油罐在行车道下面埋设时,应采取保护盖板等措施。人孔操作井宜设在行车道以外”。虽然92版已作废,但在标准GB50156-2021第6.1.14条款规定的“埋地油罐的人孔应设操作井。设在行车道下面的人孔井应采用加油站车行道下专用的密闭井盖和井座”内容没有对操作井设置作出规定的情况下,生产实践中发现,将操作井设置于车行道外,既不违反规范标准,又可以避免因运动中车辆火星对操作井内油气的危险影响,避免因油罐操作井进行量油、油泵检修、清罐等作业过程对油站经营等的影响,因此可沿用此做法。

第三,考虑到油罐一旦发生事故的危害程度,设置于车行道下油罐,尚需考虑控制其容量不宜过大。针对车行道下设置油罐情况,标准规范规定的安全措施不够明确,广西自治区应急管理厅曾召集部分专家作了讨论和认证,并提出认证会议纪要(《关于研究油罐埋设车道下加油站安全防范措施落实问题的会议纪要》桂安监管阅2009]13号),针对油罐及其设置方面,该纪要强调的主要内容为:

为防止车道行车重压造成加油站爆炸等事故发生,应增加完善以下安全措施:①对埋设加油场地或车道下面的油罐,其油罐池宽度不应跨过加油场地双车道,单罐容积不应超过30立方米;②油罐采用的钢板的厚度不应小于5mm,钢罐制造宜采用自动焊工艺,并应有良好的防腐蚀性能和导静电性能;③油罐应设带有高液位报警功能的液位计;④油罐人孔操作井宜设在行车道以外,并落实防止加不慎可能出现的溢油进入井内引发火灾事故的安全措施;⑤油罐的顶部覆土厚度不应小于0.7m;⑥油罐池和侧壁应采取防渗漏措施,油罐池检查井宜设在行车道外;⑦油罐池顶板含井盖板强度设计荷载不小于40kPa/m2,并在加油车道或出入口设置有醒目的限载标志。

虽然上述讨论纪要,只是广西的地方要求,但为了确保加油站的安全设计,上述安全措施对于其他地方的加油站布局设计仍然具有一定的参考价值。

3.3 罩棚车行道下布置油罐

有的加油站改造,因周边设施的增建,导致油罐的布置存在一定的困难,不得不将埋地罐设置于罩棚底下。这时,除了尽量考虑一般车行道下油罐所采取的设计安全措施外,还应考虑埋地油罐的“空罐”或“满罐”这一动态因素对罩棚柱基础结构的影响。例如,可以采取设置埋地底筏板与罩棚柱的各自独立桩基基础等措施,防止因空、满油罐不同状态下导致罩棚柱基础的松动,破坏罩棚柱基础结构,最终可能导致因罩棚柱基础结构的不稳定而倒塌等事故发生。

4 加油加气站埋地气罐布置设计中需要注意的问题

同样,在加油加气合建站中,埋地气罐的布置也存在与上述埋地油罐类似的问题。即关于“埋地LPG罐”和“地下LNG储罐”以及“半地下LNG储罐”布置设计时也需要注意同样的问题。

根据标准GB50156-2021,“埋地LPG罐”的定义,是指“罐顶低于周围4m范围内的地面,并采用直接覆土或罐池充沙方式埋设在地下的卧式LPG储罐”[1];“地下LNG罐”的定义,是指“罐顶低于周围4m范围内的地面,标高不小于0.2m,并设置在罐池中的LNG储罐”[1];以及“半地下LNG罐”的定义,是指“罐体一半以上安装在周围4m范围内的地面以下,并设置在罐池中的LNG储罐”[1]。

相比地上LNG储罐,标准GB50156-2021虽没有对地下或半地下LNG储罐与周边设施防火间距的特别规定;但对于LPG储罐,则在该标准GB50156-2021第5.0.13条的表5.0.13-1中,埋地与非埋地LPG储罐与周边设施如LPG卸车点、LPG泵房、LPG加气机、消防泵、站区围墙等的防火间距有明显的不同。对于埋地LPG储罐,若不能满足其基本“埋地”定义的要求,则应根据地上LPG储罐要求考虑其与周边设施的防火间距布置。

5 结语

本文针对加油加气站场地特殊情形下埋地油罐、埋地LPG储罐平面布置设计过程中的一些特殊问题进行了讨论。这些问题在笔者对加油加气站设计审查、现场许可证考核审查过程中多次出现,多为设计者未能正确理解加油加气站标准规范条款所致。

综上讨论,提出在加油加气站设计中的几点体会,供相关设计人员参考。

(1)加油加气站项目设计虽然简单,但真正完整理解规范标准内容,尚需认真细致地阅读规范标准条款,合规合理地综合运用规范标准条款,才可达到真正安全设计的目的。

(2)原《小型石油库及汽车加油站设计规范》GB50156-92、《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2012等虽然作为标准已经废止,可以不作为强制执行的依据,但是某些条款对于安全设计尚具有一定的参考价值,对于其中经济的、更有利于加油站安全设计的条款,仍可在不违背最新版标准的前提下,在设计中加以参考。

(3)针对标准所提出的“地上LNG储罐”与“地下LNG储罐”、“半地下LNG储罐”概念,新标准GB50156-2021并没有明确其与周边其他相关设施的防火间距要求。为了减少工程设计过程中的无意违规,杜绝源头设计隐患,也在此建议,在

今后的GB50156修订中,针对上述问题作进一步细化说明,明确具体要求。如地上LNG储罐与地下、半地下LNG储罐与周边设施防火间距可能的不同要求等。

(4)加油加气站中汽油油气回收既是环保的需求,在一定程度上也可减少空气中油气含量,是降低油站发生火灾爆炸危险的另一安全措施。汽油的卸、加油油气回收设施的设置,在新标准GB50156-2021中第6.3.1条和第6.3.6条已经作为强制性要求、必须严格执行的条款出现,并不是〗可以缩小油罐与围墙等设施之间间距的条件,工程设计中需要加以注意。

本文可用于安全评价过程,以及加油加气站安全检查、许可证发放过程中的现场检查参考。

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