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1、LNG厂站工程中围堰区的优化设置 1概述 1.1围堰区的概念 在LNG厂站工程中，最主要的危险设施为LNG储罐，在事故状态下储罐可能破裂。为防止此时LNG的泄漏蔓延，在大部分的LNG厂站工程中，必需按规范要求为储罐设置安全围护设施，即钢筋砼围护墙。此围护墙称为围堰，围堰所围合的区域即为围堰区。本文分析探讨的是在储罐总储量大于2000m3的LNG厂站工程中，必需特别设置的围堰区。 1.2围堰区的参数 围堰区具有许多属性参数，规范中仅对某些参数有所限制。 常用的参数 a围堰扩距：围堰内堤脚到储罐外壁的距离，单位为m。 b围堰区域面积：围堰所围合的区域占地面积，单位为m2。 c围堰区有效容积：围堰区
2、域面积与围堰计算高度的乘积，单位为m3。其中围堰计算高度等于围堰内高度(围堰区内地面算起)减去0.2m。 参数之间的关系 围堰区的上述3个参数互相关联制约。围堰扩距是最基本的参数，在围堰高度一按时，围堰扩距越大，围堰区域面积越大，围堰区有效容积越大。 1.3围堰区对工程的影响 LNG厂站总平面制定中，必必需满足两项基本要求，一是确保建构筑物(站内外)之间防火间距满足规范要求，二是对站外环境的危害程度符合安全评价(以下简称安评)和环境影响评价(以下简称环评)的要求。 防火间距的控制 与其他建构筑物不同，关于按规范要求设置了围堰区的储罐，除了控制储罐本体(从罐外壁算起)到四周建构筑物的距离，还要控
3、制围堰边界到四周建构筑物(站内外)的距离。 安全评价和环境影响评价 在对厂站的安评和环评中，其危害程度的评估计算，是以围堰区域面积或围堰区有效容积为基数的，基数越大则危害程度就越大。 1.4问题的提出 由以上分析可知，围堰区是一个矛盾体。为了防止LNG泄漏溢出围堰区，确保储罐自身的安全围护更安全合理，必需要加大围堰区域面积，但这样造成了厂站占地面积增大，并对工程的安评和环评带来不良影响，由此产生的后果对站址的选择、厂站的造价和工程工期控制产生不可忽视的副作用。 如何处理这个矛盾体?本文沿着总图没计的整体思路，对围堰区的合理设置，从常规设置的围堰区到优化设置的围堰区进行论述。 2围堰区制定的基本
4、依据 2.1依据的规范 GB 501832021石油天然气工程制定防火规范(以下简称油规)。 GB 503512021储罐区防火堤制定规范(以下简称堤规)。 2.2油规和堤规对围堰区的要求 对不同类型储罐的要求 LNG储罐按其罐体结构形式分为单容罐、双容罐和全容罐。 双容罐和全容罐属于特别状况，此类储罐的围堰是与罐体相连设置的，不必需形成围堰区；而单容罐的围堰必需脱离开罐体，按一定的要求独立设置，形成围堰区。本文论述单容罐的围堰区设置。 对单容罐围堰的具体要求 基本要求：围堰区有效容积不小于最大单罐罐容，并为工艺管道及设备安装留有合适的空间。 以100kPa的操作压力为分界值，形成两种不同的围
5、堰区设置方法。 当操作压力大于100kPa时，围堰区只必需满足基本要求，例如子母罐的围堰区。本文不再论述。 特别要求：当操作压力小于或等于100kPa时，且围堰区内采纳了防低温或火灾影响的措施，围堰区的设置除了满足基本要求外，还必需满足特别要求，见式(1)。 L+h=y+x (1) 式中L围堰扩距，m h围堰内高度，m y储罐最高液位，m x储罐气相空间压力的当量压头，m 3围堰区的计算实例 已知：某LNG工程围堰区内，设有LNG单容罐2台，单罐罐容均为5000m3，操作压力为l5kPa，围堰区采纳防低温或火灾影响的措施。要求：合理设置围堰区。 3.1满足油规和堤规对围堰区的要求 满足基本要求
6、 应满足有效容积的要求。依据已知条件得出：围堰区有效容积为5000m3。 满足特别要求 应满足式(1)的要求。 式(1)中的y和x，可依据已知条件，从储罐的参数得出，但L和h的值具有可变性，必需在以下论述中得出。 3.2制定参数 制定参数包括储罐、LNG和其他的制定条件。制定中，储罐的制定参数均由储罐生产厂家提供。 储罐外径d为22.3m，储罐制定液位为16m，储罐的操作压力为l5kPa，LNG密度约430kgm3。由以上参数可以得出以下数据： 最高液位y：式(1)中的最高液位是由制定液位和支承储罐的承台高度相加而得。承台高度约3m(施行经验)，则y19m。 当量压头x：由操作压力和LNG密度
7、可得当量压头x3.5m。 3.3不同平面形状的围堰区及其特性 围堰区的平面形状可分为圆形和矩形两种基本形状。按规范要求设置的未做特别优化处理的围堰区称为常规围堰区。 将已知的制定参数代入式(1)可得出： L+hy+x19m+3.5m22.5m，记为定值(1)。 依施行经验，常规围堰内高度h为2m，故得出常规围堰扩距L为20.5m。 常规圆形围堰区：围堰是储罐外壁的同心圆，其圆半径为20.5m+11.15m31.65m，特性是围堰扩距保持不变，为20.5m。所形成的围堰区域面积为5166m2。由于圆形的钢筋砼围堰在实际工程中较难施工，且不具备做特别优化处理的可能性，工程中不常采纳。 常规矩形围堰
8、区：将常规圆形围堰边界作为基准线，以矩形平面将常规圆形围堰全部包涵于内，形成常规矩形围堰。特性是围堰扩距为变值，L20.5m。 3.4常规矩形围堰区的分类 常规矩形围堰的围堰扩距是变值，它直接影响了围堰区的长和宽，从而影响围堰区面积和围堰区容积。 围堰区的长度是由围堰扩距和两个储罐之间的间距d1决定的，由于对d1的设置方法不同，形成两种大小不同的围堰区。 大围堰区：两个储罐间距d1l.533.45m，取34m。由于大围堰区占地面积大而带来许多弊端，本案例不采纳。 小围堰区：两个储罐间距d11.5d时，所形成的围堰区称为小围堰区。这时喷淋水量必需合计相邻储罐，从而增大了消防水池容积和其他消防设施
9、的容量，但可大大减小围堰区的面积。本例选择小围堰区进行分析。 3.5常规小围堰区的形成 围堰区的形成方法为先确定其长和宽，然后求得其面积和容积。参见图1。 围堰区的长度：按油规中要求的储罐之间的最小间距为相邻储罐直径之和的l4，得d111.15m，取11.2m。可得围堰区的长度： L+d+d1+d+L20.5m+22.3m+11.2m+22.3m+20.5m96.8m。 围堰区的宽度：L+d+L20.5m+22.3m+20.5m63.3m。 6130m2。 围堰区有效容积的验证： 围堰区有效容积等于围堰区面积与计算高度之积，即6130m21.8m11034m3，此值大于5000m3，满足规范对围堰区要求的基本条件。 由此可见，虽然为小围堰区，但由于必需满足式(1)的要求，使得围堰区的面积仍远远超出规范对其的基本要求值。此种围堰区仍留有较大空间可进行优化制定。
