论文部分内容阅读
[摘 要]LNG储罐防火堤的设计。
[关键词]LNG储罐 单容罐 防火堤。
中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）15-0083-01
1 引言
单容罐是LNG工业发展初期最常采用的一种型式。它是从石油化工装置常用的低温双壁金属罐发展来的。这种储罐不适用于大容量LNG的儲存，随着LNG储罐向大型化发展，这种储罐很少使用。从目前国内LNG液化工厂LNG储罐应用情况以及国内对于Ni9钢尚处在研发试验阶段（无应用业绩），对于30000m3，20000m3及10000m3LNG储罐均采用单容罐型式，减少对Ni9钢的进口，这在一定程度上降低了投资。
单容罐罐顶呈拱形，内罐一般为06Cr19Ni10合金钢，外壁由普通碳钢制成。易泄漏是单容罐的一个较大的问题，因此对安全检测和操作的要求较高。由于外罐为普通碳钢，所以不能承受因内罐泄漏出LNG而造成的低温影响，一旦邻近区域发生爆炸或有其它原因引发的发射物时，很容易对钢制外罐造成损害，故单容罐应布置在远离人口密集区的地方，且适合于不容易遭受灾害性破坏的地区使用。鉴于单容罐的结构特点，在储罐布置时需要较大的安全距离及地域面积，且每个储罐都需要设置防护堤。占地面积大。
单容罐的设计压力为200～290mbar（G），投资相对较低，成本约为全容罐的70%～80%，施工周期较短，施工难度低。
2 单容罐防火堤的设计
根据石油化工企业设计防火规范（GB50160-2008）6.3.5第3条“单防罐应每1个罐一隔”及6.2.17第2条“立式储罐防火堤不应低于1.0m且不宜高于2.2m”。
根据液化天然气（LNG）生产、储存和装运（GB/T20368-2006）规范，2.2.2.6条防火堤高度按下图确定。
说明：尺寸x应等于或大于尺寸y加液面上蒸气压力的LNG当量压头，当防护堤或拦蓄墙的高度达到或超过最高液位时，x可为任意值。
尺寸x为储罐的内壁到防护堤或拦蓄墙最近切面的距离。
尺寸y为储罐中最高液位到防护堤或拦蓄墙顶部的距离。
根据以上两个规范以20000m3LNG单包容储罐为例进行防火堤的设计。
20000m3LNG储罐的参数如下：
直径：330000（内罐）/350000（外罐）
设计压力：-0.5～29kPaG
从上面公式可知，x≥y+LNG当量压头
1）正方形防火堤
（1）若防火堤完全在地坪之上
假定防火堤高为1.5m，则y=23.9m，x=27.8m
满足规范防火堤内的有效容积
①防火堤高度若取2m，那么防火堤围堰尺寸为110×110m。
②防火堤高度若取1.5m，那么防火堤围堰尺寸为125×125m。
同时考虑热辐射半径，根据公式d=FA1/2（d指离LNG拦蓄区边的距离，A指拦蓄区LNG的表面积，F指热流相关系数），按防火堤高度1.5m计算，经计算d=97m，热辐射半径较大，增加了防火间距，不利于总图布置。
（2）若防火堤设计地坪之上1.5m，地下下挖结构
采用（1）同样的计算方法，得出y=23.9m，x=27.8m，防火堤围堰尺寸设计为90×90m，考虑防火堤内有效容积需要下挖，经计算下挖深度为1.62m。
热辐射半径d=67.6m，比②缩减29.4m，有利于总图布置。
2）正八角形防火堤
根据（2），可以把正方形围堰削4个角，成为正八角形形状。这样做同样有利于减少防火间距，利于总图布置。
同样的计算后，正八角形边长为37.3m，同时下挖深度为2.37m。
热辐射半径d=61m，比（2）缩减7m。
3）圆形防火堤
目前防火堤围堰大都采用方形，且比方形占地面积额更大，所以不建议采用圆形防火堤。
3 结语
通过以上对LNG储罐单容罐防火堤围堰计算的对比，采用（2）或2）的方式布置LNG储罐，可减少土地紧张问题且可减少业主征地费用，并使总图布置更加紧凑合理，同时可利用厂区地形低洼区，这样可减少土方量，减少占地。
综上所述，通过本文旨在为今后LNG储罐布置提供借鉴和设计参考。
参考文献
[1] 石油化工企业设计防火规范GB 50160-2008.
[2] 液化天然气（LNG）生产、储存和装运GB/T 20368-2006.
[关键词]LNG储罐 单容罐 防火堤。
中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）15-0083-01
1 引言
单容罐是LNG工业发展初期最常采用的一种型式。它是从石油化工装置常用的低温双壁金属罐发展来的。这种储罐不适用于大容量LNG的儲存，随着LNG储罐向大型化发展，这种储罐很少使用。从目前国内LNG液化工厂LNG储罐应用情况以及国内对于Ni9钢尚处在研发试验阶段（无应用业绩），对于30000m3，20000m3及10000m3LNG储罐均采用单容罐型式，减少对Ni9钢的进口，这在一定程度上降低了投资。
单容罐罐顶呈拱形，内罐一般为06Cr19Ni10合金钢，外壁由普通碳钢制成。易泄漏是单容罐的一个较大的问题，因此对安全检测和操作的要求较高。由于外罐为普通碳钢，所以不能承受因内罐泄漏出LNG而造成的低温影响，一旦邻近区域发生爆炸或有其它原因引发的发射物时，很容易对钢制外罐造成损害，故单容罐应布置在远离人口密集区的地方，且适合于不容易遭受灾害性破坏的地区使用。鉴于单容罐的结构特点，在储罐布置时需要较大的安全距离及地域面积，且每个储罐都需要设置防护堤。占地面积大。
单容罐的设计压力为200～290mbar（G），投资相对较低，成本约为全容罐的70%～80%，施工周期较短，施工难度低。
2 单容罐防火堤的设计
根据石油化工企业设计防火规范（GB50160-2008）6.3.5第3条“单防罐应每1个罐一隔”及6.2.17第2条“立式储罐防火堤不应低于1.0m且不宜高于2.2m”。
根据液化天然气（LNG）生产、储存和装运（GB/T20368-2006）规范，2.2.2.6条防火堤高度按下图确定。
说明：尺寸x应等于或大于尺寸y加液面上蒸气压力的LNG当量压头，当防护堤或拦蓄墙的高度达到或超过最高液位时，x可为任意值。
尺寸x为储罐的内壁到防护堤或拦蓄墙最近切面的距离。
尺寸y为储罐中最高液位到防护堤或拦蓄墙顶部的距离。
根据以上两个规范以20000m3LNG单包容储罐为例进行防火堤的设计。
20000m3LNG储罐的参数如下：
直径：330000（内罐）/350000（外罐）
设计压力：-0.5～29kPaG
从上面公式可知，x≥y+LNG当量压头
1）正方形防火堤
（1）若防火堤完全在地坪之上
假定防火堤高为1.5m，则y=23.9m，x=27.8m
满足规范防火堤内的有效容积
①防火堤高度若取2m，那么防火堤围堰尺寸为110×110m。
②防火堤高度若取1.5m，那么防火堤围堰尺寸为125×125m。
同时考虑热辐射半径，根据公式d=FA1/2（d指离LNG拦蓄区边的距离，A指拦蓄区LNG的表面积，F指热流相关系数），按防火堤高度1.5m计算，经计算d=97m，热辐射半径较大，增加了防火间距，不利于总图布置。
（2）若防火堤设计地坪之上1.5m，地下下挖结构
采用（1）同样的计算方法，得出y=23.9m，x=27.8m，防火堤围堰尺寸设计为90×90m，考虑防火堤内有效容积需要下挖，经计算下挖深度为1.62m。
热辐射半径d=67.6m，比②缩减29.4m，有利于总图布置。
2）正八角形防火堤
根据（2），可以把正方形围堰削4个角，成为正八角形形状。这样做同样有利于减少防火间距，利于总图布置。
同样的计算后，正八角形边长为37.3m，同时下挖深度为2.37m。
热辐射半径d=61m，比（2）缩减7m。
3）圆形防火堤
目前防火堤围堰大都采用方形，且比方形占地面积额更大，所以不建议采用圆形防火堤。
3 结语
通过以上对LNG储罐单容罐防火堤围堰计算的对比，采用（2）或2）的方式布置LNG储罐，可减少土地紧张问题且可减少业主征地费用，并使总图布置更加紧凑合理，同时可利用厂区地形低洼区，这样可减少土方量，减少占地。
综上所述，通过本文旨在为今后LNG储罐布置提供借鉴和设计参考。
参考文献
[1] 石油化工企业设计防火规范GB 50160-2008.
[2] 液化天然气（LNG）生产、储存和装运GB/T 20368-2006.