某火電廠液氨罐區事故廢液池設計變更的合理性分析

劉皓磊

摘 要： 本文對液氨罐區防火堤及事故廢液池的相關設計規范進行了綜述，總結出計算液氨罐區消防廢水量的相關參數的最保守取值，并結合某電廠的液氨罐區事故廢液池設計，按照承納最保守的消防廢水水量的要求對其設計合理性進行了分析。

關鍵詞： 液氨儲罐；事故廢液池；消防廢水

0 前言

某新建火電廠設有液氨儲罐區，建設3×60m3液氨儲罐。該工程環評批復要求氨區設置一座150m3事故廢液池、圍繞氨區設置1260m3防火堤、圍繞儲罐設置300m3圍堰，并要求上述設施兼做事故廢液池，總容量達到1410m3。在實際設計中，未將整個氨區用防火堤包圍，導致1410 m3的事故廢液儲存能力無法實現。為滿足環評批復，對事故廢液儲存設施進行設計變更：

①圍繞3個液氨儲罐修建1m高的防火堤，堤內總有效容積350 m3。

②氨區外另建有效容積30m×17m×2.5m=1275m3的事故廢液池。

本文收集了與氨區防火堤及消防廢水有關的設計規范，并結合規范對氨區事故廢液池變更設計合理性進行了論證。采用本文結論的環境影響報告書已得到了相關主管部門的批復，因此本文的論證方法可用作類似項目的設計合理性論證或環境影響評價的參考。

1 防火堤的設計合理性

1.1 防火堤設計方案

圍繞3個液氨儲罐修建防火堤，并將3個儲罐以隔堤分開，防火堤及隔堤高度均為1m，如圖1。

1.2 防火堤設計合理性

與氨區防火堤尺寸相關的規范及其條文見表1。[1]～[6]

上述規范主要歸納為以下四點：

（1）防火堤容積應≥堤內最大儲罐容積。

（2）《建筑設計防火規范》（GB50016-2014）要求防火堤高1.0～2.0m，《石油化工企業設計防火規范》（GB 50160-2008）要求防火堤高≤0.6m，《火力發電廠煙氣脫硝設計技術規程》（DL/T5480-2013）要求防火堤高1.0m。

（3）防火堤內側基腳線至儲罐水平距離應≥3m。

（4）相鄰罐間距應≥1.5m。

本設計方案防火堤及隔堤均高1m，考慮0.1m預留高度，則每個隔堤容積為118.3m3，除去隔堤內儲罐基礎體積1.7m3，則隔堤內有效容積為116.6m3，大于一個儲罐的容積（60 m3）。堤內基腳線至儲罐水平距離3040mm，大于3m，相鄰兩罐間距大于1.5m。防火堤尺寸滿足上述規范要求，其設計合理。

2 事故廢液池設計合理性

上述規范均未規定氨區事故廢液池的設計方法，對事故廢液池設計合理性的分析從是否滿足消防廢水水量及其布置、排水系統是否滿足規范要求的角度出發。

2.1氨區消防廢水水量

消防給水包括冷卻噴淋水及消防水炮水?；馂难永m時間、消防水炮水量及冷卻噴淋水量的計算主要參考表2。[3][6][7]

由上述規范可知，若對各參數取最嚴格的取值，則消防時間為6h、噴淋冷卻水供水強度為9 L/min·m2，消防水炮供水強度為30L/s。著火罐冷卻面積應為罐體表面積（91.5 m2），鄰近罐冷卻面積應為半個罐體表面積，但結合類似工程實際情況可知，各罐在噴淋冷卻時往往不會按著火罐與臨近罐區別噴淋，而是將各個儲罐均以同樣的噴淋強度噴淋，因此較為保守的取值是，不區分著火罐或臨近罐，均按其罐體表面積（91.5 m2）計算冷卻噴淋水量。

由此可計算得到消防給水量：

①噴淋冷卻水量：9（L/min·m2）×91.5（m2）×60（min/h）×6（h）×3÷1000=889（m3）。

②消防水炮水量：30（L/s）×3600（s/h）×6（h）=648（m3）。

③總消防給水量：889（m3）+648（m3）=1537（m3）。

而消防廢水量還應加上進入消防水中的儲存物料量及雨水量。

④進入消防廢水中的存儲物料量：一個液氨儲罐的容積60m3，填充系數0.85，按照所有液氨均泄露進入消防水中考慮，并忽略液氨溶于水中體積的變化，則儲存物料量為60（m3）×0.85=51（m3）。

⑤初期雨水量：氨區防火堤配備有擋雨棚，邊緣超出防火堤外0.8m，可有效防止雨水落入防火堤中被泄漏液氨污染，故氨區不考慮初期雨水水量。

綜上所述，氨區消防廢水總量為1537（m3）+51（m3）=1588（m3）。

2.2事故廢液池承納消防廢水的有效性

防火堤總有效容積116.6（m3）×3=350（m3），事故廢液池有效容積30（m）×17（m）×2.5（m）=1275（m3），總有效容積1625m3，大于1588m3的消防廢水水量，因此從有效容納消防廢水水量的角度，事故廢液池的設計是合理的。

2.3事故廢液池位置及排水設施設置的合理性

《石油化工企業設計防火規范》（GB 50160-2008）[3]對事故廢液池有如下規定：

（1）事故廢液池距防火堤的距離不應小于7m。

（2）設有事故廢液池的罐組應設導液管（溝），使溢漏液體能順利地流出罐組并自流入存液池內。

（3）事故廢液池應有排水設施。

事故廢液池建在氨區以北，距氨區圍墻15m，因此距防火堤距離已滿足不小于7m的要求。氨區底部標高0m，排水管道埋深-1.32m，事故廢液池底深度至少為-3m，因此防火堤底部與事故廢液池底部高差至少為3m，排水管道與事故廢液池底部底高差至少為1.68m，可保證消防廢水從氨區自流至事故廢液池。防火堤及設備區域都單獨設置排水系統與事故廢液池互通，見圖2。

消防廢水落入防火堤內，通過排水管自流至事故廢液池，排水管道設有隔斷閥，日常工況隔斷閥處于常開狀態，當事故廢液池中存水達到1275 m3、水深達到2.5m后，隔斷閥關閉，余下的313 m3消防廢水將存于防火堤中，從而防止過量消防廢水進入事故廢液池引發其溢流。

綜上所述，在氨區外設置有效容積30m×17m×2.5m的事故廢液池在容量方面、位置方面及排水系統設置方面均符合相關要求，其設置是合理的。

3 結論

（1）本文對氨區防火堤及消防廢水相關的設計規范進行了總結歸納，并對條文進行了逐條綜述與對比，可知液氨罐區的設計中，各關鍵參數較為保守嚴格的取值應為：消防時間6h、冷卻噴淋水強度9 L/min·m2、消防水炮水強度30L/s、冷卻面積取所有罐的表面積之和。

（2）事故存液池距防火堤的距離不應小于7m且應設置導流排水設施。

（3）綜合以上各規范，本工程氨區消防廢水水量為1588m3，防火堤加事故廢液池總有效容積1625 m3，大于消防廢水水量，且事故廢液池距防火堤的距離大于7m并設置有排水設施，因此本事故廢液池的設計是合理的。

參考文獻

[1] 國能安全[2014]328號，《國家能源局關于印發<燃煤發電廠液氨罐區安全管理規定>的通知》[S].

[2] GB50016-2014，《建筑設計防火規范》[S].

[3] GB 50160-2008，《石油化工企業設計防火規范》[S].

[4] HJ562-2010，《火電廠煙氣脫硝工程技術規范 選擇性催化還原法》[S].

[5] GB50351-2014，《儲罐區防火堤設計規范》[S].

[6] DL/T5480-2013，《火力發電廠煙氣脫硝設計技術規程》[S].

[7] GB50974-2014，《消防給水及消火栓系統技術規范》[S].