储油罐设计规范（运行尺度若干问题探讨）
随着我国原油战略储备项目实行，储罐发展趋于大型化。研讨借鉴美国API 650《焊接钢制石油储罐》、日本JIS B8501《焊接钢制石油储罐》等国外尺度中单双盘浮顶选用、罐壁厚度、抗风圈设计和抗震设计等做法，我国已控制15104 m3大型储罐的设计建设技巧。但近年来储罐事故时有产生，例如2010年7月16日大连油库产生火灾爆炸事故、2006年8月7日仪征输油站油罐产生雷击火灾事故。为了从根源上杜绝储罐事故，应连续研讨国外储罐设计和运行尺度的先进经验，运用于改良我国尺度，特殊是美国和俄罗斯等管道行业发达国度。本文重点针对储罐运行管理和安全消防，选择了美国、俄罗斯等国度以及美国石油学会（AmericanPetroleum Institute，API）、美国消防协会（National Fire Protection Association，NFPA）等尺度化组织的储罐设计和运行尺度，并与我国的相干尺度进行了比较。研讨成果对于改良我国储罐设计尺度和晋升储罐运行管理程度具有参考价值。
2国内外储罐设计和运行尺度
我国储罐设计和运行国度尺度有GB 50183-2004《石油天然气工程设计规范》、GB 50341-2014《立式圆筒型钢制焊接油罐设计规范》、GB 50074-2014《石油库设计规范》、GB 50351-2014《储罐区防火堤设计规范》，行业尺度SY/T 4080-2010《管道、储罐渗漏检测办法》等。
美国石油学会API储罐尺度有API Std650-2013《钢制焊接石油储罐》、API Std2610-2610《转运油库和储罐设施的设计、施工、操作、保护和检验》、APIRP2016—2001（R2006）《进入与清算储油罐指南与程序》、API Std 653-2014《油罐检验、修理、改革和翻建》、APIRP2021—2001（R2006）《常压储罐的灭火处置》、API RP12R1-1997（R2008）《采油用储罐的安装、保护、检验、操作和维修的推举作法》。此外，美国消防协会NFPA尺度NFPA30-2012《易燃和可燃液体规范》也具有较高威望性和通用性。俄罗斯代表性储罐尺度的是 153-39.4-078-2001《干线石油管道和油库的储罐的技巧运营的准则》、-2004《储罐技巧运营规矩》等。
3储罐安全附件设计
3.1 储罐钢材
目前国内浮顶罐罐壁和罐底边沿板均应用屈从强度为490MPa的高强度钢板，国产12MnNiVR钢板和进口SPV490Q钢板在化学成分、力学和工艺性能等方面根本一致。低温焊接工艺评定、清除焊后热应力以及进步钢板综合质量稳固性（外观、平整度、内应力等）是未来发展方向。以储罐钢材设计温度为例，国外尺度比我国的尺度更为严厉。例如，API Std650规定设计温度应比储罐所在地域最冷日平均环境温度高8℃，GB 50341规定设计温度应比储罐所在地域最低日平均温度值高13℃。中俄原油管道通过高寒冻土地域，应借鉴国外尺度进步储罐钢材设计条件。
3.2 储罐液位计
一般采取浮磁式液位计联合人工检尺的办法肯定储罐液位。由于储罐区范围大、人工检尺不及时，加上液位计在低温条件下的机械故障、误报警等原因，可能导致储罐液位过高事故。储罐液位计一般设有低液位、高液位和高-高液位开关，但仅具有报警功效。我国尺度对储罐是否设置冗余液位计无相干规定。例如，GB 50183规定储罐液位计的高液位报警信号应与输油泵设定为主动联锁掩护状况，报警信号触发紧迫停泵以切断供油。俄罗斯尺度规定储罐应至少采取2个最高液位报警器，以确保发送吸收、切断油品以及停滞泵运行的信号；浮顶罐至少安装3个可同时工作的信号报警器，如不能满足，则应设置溢流装备、备用储罐或泄放管道等。针对液位计冗余配置，俄罗斯尺度更为严厉。针对新建储罐应借鉴俄罗斯尺度，强迫设定储罐液位联锁掩护，确保液位计的正常工作和故障状况下均可以精确检测储罐液位数据。
3.3 储罐掌握阀
国外储罐掌握阀一般在防火堤外且为电动阀门，而我国的储罐掌握阀较多位于防火堤内且多为手动阀门，在火灾事故状况下难以切断油源，进而导致灾害性效果。建议我国尺度明白规定储罐掌握阀安装在防火堤外部，已安装在防火堤内的储罐紧迫切断阀，应具备在防火堤外部操作的功效，并选用耐火耐高温铠装电缆等。
3.4 内浮顶储罐浮盘状况监督
浮盘沉没是浮顶罐运行中较常见的事故，浮盘缺点是内因，储罐操作失误是外因。在储罐操作进程中百思特网，如果能有效检测浮盘状况则可避免浮盘事故，但是对内浮顶储罐浮盘状况监督，我国尺度无规定。俄罗斯尺度 153-39.4-078规定应用罐顶通光孔检讨内浮盘状态；俄罗斯尺度规定浮顶罐浮盘上应设置有害气体远控报警器和浮盘高位报警器，应用通光孔查看浮盘状态每月至少1次。该办法简略适用，操作人员在储罐日常巡护进程中即可控制浮盘状况，值得借鉴。
浮盘制作缺点应在储罐建设进程中重点检验，但对防止外浮顶下沉办法，我国尺度无规定，美国尺度API RP2016规定防止浮盘边沿移动、防止浮回旋转和浮顶支架可靠，这是坚持浮盘稳固性的根本请求。API Std 653规定了浮盘构造完全性评定准则：在任意 645.2 cm2的面积上，罐顶板平均厚度小于2.3 mm，或浮顶板或有穿孔现象则应当进行修补或改换。API RP2021列举了外浮顶沉降原因，包含浮盘泄露、机械故障、裂纹决裂或雪、雨水或消防用水重量过多等，建议借鉴美国尺度，制订储罐浮盘稳固性评价准则，以及浮盘失效预防办法等
4 储罐消防体系设计
4.1 消防体系供电方法
储罐范围不断扩展，因此进步油库消防体系应急保障才能具有主要意义。很多油库火灾产生之初火势并不大，但由于供电体系遭到损坏，导致无备用动力源的消防体系瘫痪，造成火灾扩展。GB 50183规定油气站场消防泵应满足一级负荷供电请求，我国油库消防水泵和泡沫泵一般为双路交换供电，但是边远地域达不到一级负荷供电请求。国外应用柴油或丙烷为燃料的发电机迅速启动消防泵的技巧较成熟，规定柴油机油料储备量应满足消防泵持续运转时光不低于6 h的条件，以确保产生火灾和电力中止情形下驱动消防泵，这对进步油库消防体系应急保障才能具有借鉴意义。
4.2 储罐产生火灾时相邻储罐的冷却
GB 50183规定着火固定顶储罐以及距离着火油罐罐壁1.5倍直径规模内的相邻油罐应同时冷却；着火浮顶罐应冷却，其相邻油罐可不冷却。国外尺度对储罐产生火灾时相邻储罐的冷却比拟谨严，储罐一般不设置水喷淋冷却体系，泡沫体系和消防水体系的应急响应着重于扑灭着火储罐，仅对裸露于热辐射中的相邻储罐进行水冷却，例如API RP 2021规定应谨严应用消防水量，如果火焰直接冲击裸露的罐体或者储存易燃和低闪点液体储罐罐壁受热，则应对该罐立即冷却。NFPA 30以为，在储罐产生火灾时，如用水冷却邻近储罐，可能会影响着火储罐的灭火。目前，我国的储罐组隔堤设计一般为6个（2排3个罐，即一排3个罐排成2排，或者3排2个罐，即一排2个罐排成3排），3个储罐并排时，如果中间储罐产生火灾，则两侧相邻储罐均受热辐射的影响；国外储罐隔堤组设计一般为4个，此外防火堤容量、储罐间距较大，储罐产生火灾时对相邻储罐的影响有限。
4.3 泡沫注入方法
浮顶罐产生的火灾重要是密封圈火灾，我国的储罐广泛采取罐壁式泡沫灭火体系，这种泡沫顶部注入方法易受风力、降雨的影响，泡沫充斥环形空间须要约9 min，对密封圈火灾很可能错过灭火的最佳时光。浮盘边沿式泡沫体系尚未在我国广泛运用，近年来国外研发了CFI、TankGuard、Sef等设置在浮盘边沿的独立的灭火单元。SY/T 6306（采标API 2021）规定了液下注射、半液下注射以及投影式泡沫灭火3种方法。有文献介绍了伊朗某油田的储罐进行的液下泡沫灭火体系实验，泡沫装置安装在储罐底部，不易受到储罐燃烧爆炸而被破坏，泡沫从中央上浮至燃烧液面，可有效冷却原油，可以应用油罐进出油管道作为泡沫管线，因此还可节俭投资。
5储罐安全设施设计
5.1 储罐安全距离
对油库与居民区、工矿企业和交通线的安全距离，国外尺度比我国的尺度更为严厉过细，依据油品危险等级和储罐直径大小肯定安全距离。NFPA 30规定，操作压力不超过17.2 kPa（表压）的A级稳固液体储罐，距离公路最小间距为罐径的1/2，距离主要建筑物距离为管径的1/6；此外，还规定了操作压力超过17.2 kPa（表压）的A级稳固液体储罐、储存具有沸溢特征的液体的储罐、储存不稳固液体的储罐与居民区、工矿企业及交通线的安全距离（A级液体是闪点低于22.8 ℃、沸点低于37.8 ℃的液体）。GB 50074规定， 1～5级油库距公路的最小间距为15～20 m，距百思特网离居民区及公共建筑物的最小间距为50～100 m。
对储罐之间的安全距离，国外尺度比我国尺度更为严厉过细。 NFPA 30规定，储存A级稳固液体的储罐，在罐径不大于45 m时，储罐安全距离为相邻储罐直径之和的1/6；在罐径大于45 m且设置事故蓄液池时，浮顶罐安全距离为相邻储罐直径之和的1/4，固定顶安全距离为相邻储罐直径之和的1/3。GB 50074规定，固定顶储罐安全距离为0.6D，浮顶罐安全距离为0.4D（D为相邻储罐中较大储罐的直径），如果该距离大于20 m，且相邻油罐的冷却水量之和不小于45 L/s，则安全距离可取20 m。以15104 m3浮顶罐安全距离为例，我国尺度为32 m（特别情形下取20 m），美国尺度为40 m，二者差距较大。
针对储罐安全距离，国外尺度该参数远大于我国尺度，但是储罐计划设计涉及站场选址、土地征用、社会环境、经济计划等因素，建议参照国外尺度，基于可接收风险等级对罐区进行安全剖析，合理肯定储罐间距。
5.2 防火堤有效容积
对防火堤有效容量，GB 50183规定固定顶储罐的防火堤有效容积不应小于油罐组内一个最大油罐的容量；对浮顶罐或内浮顶罐，防火堤有效容积不应小于油罐组内一个最大油罐容量的一半。API Std2610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，并斟酌蓄水池消防液容量以及降雨量；API RP 12R1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%）。换言之，我国尺度对防火堤有效容积的规定是固定顶罐区容积为最大储罐容量的100%，浮顶罐罐区容积为最大储罐容量的50%；美国尺度规定防火堤有效容积为最大罐罐容积的100%～110%。建议在条件许可的情形下，防火堤有效容积应满足1座最大储罐有效容积，并斟酌存储雨水及消防水量。
对储罐区（组）安排方法，GB 50074规定在同一个防火堤内最多可以安排6座10104 m3油罐，且不超过两排。存在的问题是处于中间的两个储罐产生火灾时，对邻近油罐安全造成威逼。NFPA 30规定一个防火堤内的大型浮顶油罐数目掌握在4个，该规定可下降储罐在火灾情形下的热辐射对相邻储罐的影响，具有借鉴意义。
建议参考国外尺度恰当增长防火堤有效容积，可斟酌采用加高储罐基本、恰当增长防火堤顶宽度、减少隔堤内储罐数目等多种办法，进步防火堤设计等级。
5.3 储罐渗漏探测
我国尺度对新建储罐工程渗漏检测较完美，例如SY/T 4080规定罐底板应用气密性试漏检讨、煤油试漏检讨和真空箱法试漏检讨，缺陷是在储罐清空和通风处置后能力进行。储罐运行进程中的泄露探测重要依附人工检尺与测量、罐周围油气浓度检测等。近年来国外储罐渗漏探测技巧发展较快，如API Std2610列举的渗漏检测新技巧包含声发射、示踪法、体积（包含质量显著变更）监控以及蒸汽传感等。其他新型的渗漏检测办法包含感官/外观探漏法、油膜探漏法、储罐基本层探漏法、地基/罐基本钻孔探漏法、电阻探漏法、地质雷达探漏法、罐基本预埋检测元件探漏法、光导纤维监测法、漏油感应电缆监测法等。
GB 50074规定储罐防火堤内宜设防渗办法，由于该条款属于非强迫性请求，我国较少进行罐区防渗设计，一旦产生储罐泄露，可能导致环境和水体污染。俄罗斯尺度规定，应在地表以下至少1 m地基处进行防渗处置，在一种合成防渗膜上面加铺一层最少150 mm厚的碎石，或者采取厚度为100 mm的混凝土材质，建议研讨在新建储罐防火堤内百思特网运用俄罗斯防渗设计办法的可行性。
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6 结论
综上所述，美国和俄罗斯储罐设计和运行尺度的先进性重要表示在以下几个方面，建议我国的尺度借鉴。
（1）对储罐技巧指标参数，国外尺度请求更加严厉，例如储罐钢材设计温度、储罐安全距离、防火堤有效容积等，应该大力借鉴。
（2）对储罐液位计冗余设计、储罐掌握阀门设置地位、储罐产生火灾时相邻储罐冷却等问题，国外尺度设计理念更为先进，应当改良我国相干规定的设计理念。
（3）对内浮顶储罐浮盘状况监督、消防体系供电方法、储罐防渗设计等问题，国外尺度有相干规定或者有相应的推举做法，我国尺度尚不明白，应进一步剖析研讨肯定其实用性。
（4）近年来储罐消防安全技巧方兴未艾，例如储罐边沿泡沫灭火体系、液下泡沫灭火技巧、储罐基本钻孔探漏技巧等，建议进行采标。