【正文】 低溫常壓法儲(chǔ)存中轉(zhuǎn)液化石油氣便具有占地少、投資省、經(jīng)濟(jì)效益好的優(yōu)點(diǎn)。 因此 ,根據(jù)介質(zhì)種類(lèi)以及最高工作溫度 ,選取球罐的設(shè)計(jì)壓力為 MPa。其次考慮到在我國(guó)，由于液化石油氣產(chǎn)品中所含的 H2S 量較高，因此在選用盛裝液化石油氣球罐的材質(zhì)時(shí)，除要求具有足夠的強(qiáng)度外，鋼材的抗應(yīng)力腐蝕性能也是不可忽視的因素。 β1極中板球心角 176。 液化石油氣密度 3580 kg m? ? ， 16MnR 常溫下許用應(yīng)力為 ? ? 163MPa? ? ， 取焊縫系數(shù) ?? ， 液化石油氣球罐區(qū)的安全設(shè)計(jì) 11 腐蝕裕量 2 mm? （腐蝕性較強(qiáng)），鋼板負(fù)偏差 1 0C mm? ， 附加壁厚 12C C C??, 12300iD mm? ， 1 MPa? ， 1 325h mm? ， 2 7158h mm? ， 3 9892h mm? 。降低鋼板中的 P 含量 ,可有效防止冷裂紋。當(dāng)采用手工電弧焊時(shí) ,采用規(guī)格為 f312mm,f410mm 的堿性低氫焊條 ,禁止 采用 f510mm的焊條。上下人孔環(huán)焊縫各 1 處。人孔結(jié)構(gòu)在球罐上最好采用回轉(zhuǎn)蓋及水平吊蓋兩種。因?yàn)榻朴谇蛎媛菥€(xiàn)型盤(pán)梯具有以下特點(diǎn)：第一，由赤道處中轉(zhuǎn)平臺(tái)可以一直連接到容器頂部的圓形平臺(tái)，中間不再需要增加中轉(zhuǎn)平臺(tái)，行程較短行走舒適，沒(méi)有陡升陡降的感覺(jué)；第二，耗用鋼材較少；第三，梯子與球面的距離始終保持不變。 液化石油氣球罐區(qū)的安全設(shè)計(jì) 15 壓力表 為了測(cè)量容器內(nèi)壓力，球罐應(yīng)設(shè)置壓力表。保護(hù)管的插入長(zhǎng)度應(yīng)對(duì)溫度計(jì)的敏感元件是足夠的。對(duì)有毒、易燃或如制冷劑等對(duì)大氣造成污染和危害的工作介質(zhì)的壓力容器，應(yīng)選用封閉式安全閥，對(duì)壓縮空氣、蒸汽或如氧氣、氮?dú)獾炔粫?huì)污染環(huán)境的氣體，采用開(kāi)放式或半開(kāi)放式安全閥。安全閥的公稱(chēng)壓力只表明安全閥閥體所能承受 的強(qiáng)度，并不代表安全閥的排氣壓力，排氣壓力必須在公稱(chēng)壓力范圍內(nèi)，不同的壓力容器對(duì)安全閥的排氣壓力有不同的要求。 ①隔熱用淋水裝置的要求 液化石油氣或可燃性液化氣的球罐本體采用淋水裝置進(jìn)行隔熱時(shí)，要求淋水裝置可以向球罐整個(gè)表面 均勻淋水，其淋水量按球罐本體表面積每平方米淋水 2L/min 進(jìn)行計(jì)算。pi 為球罐消防冷卻水供給強(qiáng)度 , L/(minA 為水霧噴頭的噴霧錐角 ,(176。HV 為環(huán)管圈的垂直間距 ,mm。 單 根供水豎管的直徑用下式表示 : vst qD 10 3v?? （ 172） 式中 Dst 為單根供水豎管的直徑 ,mm。這里主要考慮的是儲(chǔ)罐區(qū)及其相應(yīng)機(jī)構(gòu)的布置。球罐與防火堤間的間距如下圖所示，為 。 （ 6） 防火堤（土堤除外）應(yīng)該采取在堤內(nèi)側(cè)培土或噴涂隔熱防火涂料等保護(hù)措施。堤外側(cè)和堤頂?shù)拇u墻部分抹灰，堤頂設(shè)為素土層部分鋪砌預(yù)制水泥板塊。 （ 1） 隔堤的高度 根據(jù)規(guī)范的要求， 液化烴全壓力式或半冷凍式儲(chǔ)罐組宜設(shè)不高于 的防火堤，防火堤內(nèi)的隔堤不宜高于 （ 2） 隔堤的選型與斷面尺寸 高度確定為 。 （ 2）面積大于 30000m2的可燃材料堆場(chǎng)，應(yīng)設(shè)置與環(huán)形消防車(chē)道相連的中間消防車(chē)道，消防車(chē)道的間距不宜大于 。盡頭式消防車(chē)道應(yīng)設(shè)置回車(chē)道或回車(chē)場(chǎng)，回車(chē)場(chǎng)的面積不應(yīng)小于 ；供大型消防車(chē)使用時(shí)，不宜小于 。該罐區(qū)選用 20m 作為消防車(chē)道和儲(chǔ)罐中心的距離。兩組 儲(chǔ)罐之間的 7m 消防空地也設(shè)置 4m 寬的消防車(chē)道與環(huán)形消防通道貫通。 消防車(chē)道可利用交通道路，但應(yīng)滿(mǎn)足消防車(chē)通行與停 靠的要求。 （ 3）材料堆場(chǎng)堆垛的最小距離不應(yīng)小于 。再根據(jù)儲(chǔ)罐區(qū)防火堤規(guī)范，選擇不宜小于 400mm 的毛石隔堤。如下圖所示。 在進(jìn)行防火堤選型時(shí)除考慮承受靜壓力外，還應(yīng)考慮當(dāng)油罐瞬間破裂時(shí)，防火堤能否承受一定的罐內(nèi)液體的沖擊載荷。根據(jù)《儲(chǔ)罐區(qū)防火堤設(shè)計(jì)規(guī)范》 （ GB503522020),防火堤的選擇符合下列規(guī)定： （ 1） 土筑防火堤在占地、土質(zhì)等條件能滿(mǎn)足需要的地區(qū)選用。因此，本設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮罐區(qū)本身及相關(guān)廠(chǎng)區(qū)的安全。 ⑧各層噴淋環(huán)管圈直徑 液化石油氣球罐區(qū)的安全設(shè)計(jì) 21 根據(jù)各層上水霧噴頭的數(shù)量及流量確定環(huán)管直徑。 沿經(jīng)線(xiàn)方向各相鄰層噴淋環(huán)管圈與球心形成的夾角β （圖 110） ,用下式表示 : 18 0 / N = 18 0 / 7 25 .7 1? ? ? ? ? （ 170） 1 液化石油氣球罐設(shè)計(jì) 20 式中 ,β為相鄰層噴淋環(huán)管圈與球心形成的夾角 ,(176。的中速水霧噴頭 。 m2)。消防用的淋水裝置要求設(shè)置有能保證連續(xù)噴射 20min 以上的水源，并能在 5m以上距離外的安全位置進(jìn)行操作。 圖 18 壓力容器的安全泄放量是指當(dāng)壓力容器出現(xiàn)超壓時(shí)，為了保證其壓力不再繼續(xù)升高而在單位時(shí)間內(nèi)所泄放的氣量。高壓容器以及安全閥泄放量較大而壁厚又不太富裕的中、低壓容器，最好采用全啟式安全閥。 安全附件及水噴淋裝置 安全閥 安全閥的選用應(yīng)根據(jù)壓力容器的工作壓力、工作溫度、介質(zhì)特性（毒性、腐蝕性、粘性、和清潔程度等）及容器有無(wú)震動(dòng)等綜合考慮。壓力表的最大刻度為正常運(yùn)轉(zhuǎn)壓力的 倍以上（不要超過(guò) 3 倍）。 圖 17 液位計(jì) 儲(chǔ)存液體和 液化氣體的球罐中應(yīng)裝液位計(jì)。 2. 球罐開(kāi)孔應(yīng)盡量設(shè)計(jì)在上、下極帶上，便于集中控制，并使接管焊接能在制造廠(chǎng)完成，便于進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理，保證接管焊接部位的質(zhì)量。熱處理后的硬度以小于或等于 HB200 為合 格 ,硬度的測(cè)定在接觸介質(zhì)的一側(cè)。并應(yīng)局部超聲檢測(cè)復(fù)驗(yàn) ,復(fù)驗(yàn)長(zhǎng)度不得少于焊縫總長(zhǎng)度的 50%,復(fù)驗(yàn)部位應(yīng)包括球殼全部環(huán)焊縫和距環(huán)焊縫 500mm內(nèi)的交叉焊縫、上下極帶 Y 形焊縫及射線(xiàn)檢測(cè)有缺陷和疑問(wèn)的部位 ,超聲檢測(cè)以 I 級(jí)合格。 （ 2）球殼板超聲檢測(cè) 通過(guò)球殼板超聲檢測(cè)可發(fā)現(xiàn)鋼板中的裂紋和氣孔等有害缺陷 ,避免將有缺陷的鋼板用到球罐上。 本設(shè)計(jì)中， 1000m3液化石油氣的球形儲(chǔ)罐確定采用赤道正切 U 形柱結(jié)構(gòu) ,支柱與球殼連接端部采用半球式結(jié)構(gòu)。 β3極邊板球心 角 176。 （ 2） 16MnR 鋼板是我國(guó)目前 使用最多、最普遍的一種低合金高強(qiáng)度壓力容器用鋼。 表 11混合液化石油氣的設(shè)計(jì)壓力 混合液化石油氣 50℃飽和蒸氣壓力， MPa 設(shè)計(jì)壓力， MPa 無(wú)保冷措施 有可靠保冷措施 《異丁烷 50℃飽和蒸氣 壓力 等于 50℃異丁烷飽和蒸氣壓力 可能達(dá)到的最高工作溫度下異丁烷的飽和蒸氣壓 〉異丁烷 50℃飽和蒸氣壓力，《丙烷 50℃飽和蒸氣壓力 等于 50℃丙烷飽和蒸氣壓力 可能達(dá)到的最高工作溫度下丙烷的飽和蒸氣壓 〉丙烷 50℃飽和蒸氣壓力 等于 50℃丙烯飽和蒸氣壓力 可能達(dá)到的最高工作溫度下丙烯的飽和蒸氣壓 液化石油氣球罐區(qū)的安全設(shè)計(jì) 3 液化石油氣球罐罐體的基本設(shè)計(jì) 罐體球殼分為三層，內(nèi)層為合金鋼材料，夾層為保溫材料，外層為防腐材料。無(wú)法大規(guī)?；?,而且投資大 ,經(jīng)濟(jì)效益較低。但儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低 ,就會(huì)使罐內(nèi)的 LPG 飽和溫度低于當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度 ,需增設(shè)一套制冷系統(tǒng)以滿(mǎn)足要求。 （ 1）常溫高壓法 此工藝較簡(jiǎn)單也較成熟 ,目前為我國(guó)主要儲(chǔ)存方式。 1 液 化石油氣球罐 設(shè)計(jì) [1][2][3][4][5][6][7][8] 針對(duì) 1000m3 液化石油氣大型球罐設(shè)計(jì)中的幾個(gè)關(guān)鍵部分：球罐選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安全附件等方面進(jìn)行了研究。但即便是球型罐同樣存在罐壁越厚 ,焊接應(yīng)力消除越困難的問(wèn)題。 （ 3）低溫常壓法 1 液化石油氣球罐設(shè)計(jì) 2 由于我國(guó)沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)普遍能源緊張 ,全年溫度又較高 ,低溫壓力儲(chǔ)存中轉(zhuǎn) LPG 仍無(wú)法大幅度地增大儲(chǔ)罐容積 ,因此用低溫壓力法大規(guī)模地儲(chǔ)存中轉(zhuǎn) LPG 顯然不是最經(jīng)濟(jì)的方式。綜上所述，選用 低溫壓力 儲(chǔ)存方式。 罐體材料的選擇 （ 1）球罐用鋼的選擇原則是在滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的前提下，應(yīng)保證有良好的成型性、優(yōu)良的焊接性能、足夠好的缺口韌性值和長(zhǎng)期可靠的使用性能。該結(jié)構(gòu)的極板尺寸大 ,赤道板數(shù)量少 ,充分利用了板材的長(zhǎng)度與寬度 ,因而減少了焊縫長(zhǎng)度。 按照 TSG R0004— 2020，固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程第 條款的規(guī)定，儲(chǔ)存液化石油氣的壓力容器應(yīng)當(dāng)規(guī)定設(shè)計(jì)儲(chǔ)存量，裝量系數(shù)不得大于 。為了降低邊緣處的應(yīng)力集中系數(shù) ,適當(dāng)增加了接管壁厚 ,加大了過(guò)渡圓弧半徑。 I 級(jí)板用于受力復(fù)雜的極帶中板和與支柱焊接的赤道板。球罐水壓試驗(yàn)后 ,氣密性試驗(yàn)之前對(duì)以上所規(guī)定的所有焊接接頭的表面、工卡具焊跡打磨和殼體缺陷焊接修補(bǔ)和打磨后的部位按 JB473094 進(jìn)行了 100%磁粉檢測(cè)復(fù)驗(yàn) ,合格級(jí)別為 I 級(jí)。一般選用 DN500mm 較適宜。 1 液化石油氣球罐設(shè)計(jì) 14 梯子和平臺(tái) 大型球罐，一般采用每一臺(tái)球罐一個(gè)單獨(dú)的梯子。連通管要求采用大于 DN40mm 的鋼管制成，并與球罐操作用梯子平臺(tái)配合裝設(shè)，便能較易觀(guān)測(cè)液位情況。 溫度計(jì) （ 1）在球罐上安裝 1 個(gè)以上的溫度計(jì)，此溫度計(jì)可以測(cè)量比最低使用溫度低 10℃的溫度。一般壓力容器宜選用彈簧式安全閥，因其結(jié)構(gòu)緊湊、輕便，也可比較靈敏可靠 。 （ 2）規(guī)格的確定 安全閥是根據(jù)公稱(chēng)壓力標(biāo)準(zhǔn)系列進(jìn)行設(shè)計(jì)制造的。對(duì) 于 液 體 介 質(zhì) ， 取 值 或 按 有 關(guān) 安 全 技 術(shù) 規(guī) 范 的 規(guī) 定 取 值 ；— 氣 體 摩 爾 質(zhì) 量 （ ） ；T? 安 全 閥 泄 放 溫 度 （ ） ；— 氣 體 的 壓 縮 系 數(shù) ， 對(duì) 于 空 氣 ， 。淋水環(huán)形管灑水孔的個(gè)數(shù)按下式確定： ? ?2 21 1 231121 67 10kg m i n= 0. 6 = 1. 0kg m,aQNd ppp p MP? ? ?? ? ? ???????????式 中N 灑 水 孔 數(shù) ； d 灑 水 孔 徑 ， mm ； Q 所 需 淋 水 量 ， ；流 量 系 數(shù) ， ； 膨 脹 系 數(shù) ， ；水 的 單 位 體 積 質(zhì) 量 ， ；灑 水 孔 內(nèi) 外 面 的 壓 差 ， 。K 為水霧噴頭平均特性系數(shù) ,由生產(chǎn)廠(chǎng)家提供 。體積在 1 000 m3 以上的球罐 ,間距以 ~ m為宜。 圖 110 ⑥各層噴淋環(huán)管圈噴頭數(shù)量 根據(jù) GB 5021995,水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 [S]的規(guī)定 ,水霧錐線(xiàn)沿經(jīng)線(xiàn)方向應(yīng)相交 ,則每圈噴淋管?chē)婎^的數(shù)量 n 用下式表示 : ? ? ? ?2 2Dn h H / R2 i v??????? ? ? ? ????????? (171) 式中 Σ Hv 為各層噴淋環(huán)管圈與球罐赤道線(xiàn)的垂直距離 ,mm。 圖液態(tài) 烴球罐消防管布置及管徑選擇示圖 圖 1112 總平面布置及罐區(qū)安全設(shè)計(jì) 22 設(shè)計(jì)背景：本部分設(shè)計(jì)主要進(jìn)行 LPG 球罐區(qū)防火間距、消防通道、防火堤等的設(shè)計(jì)，并繪制總平面布置圖。 合理劃分儲(chǔ) LPG罐區(qū) 罐區(qū)內(nèi)放置 6 個(gè) 1000 立方米石油氣球 罐，根據(jù)規(guī)范，采用兩排放置，每排 3 個(gè)。 （ 3） 漿砌毛石防火堤在抗震設(shè)防烈度不大于 6度且地質(zhì)條件較好、不宜造成基礎(chǔ)不均勻沉降的地區(qū)可優(yōu)先選用。從經(jīng)濟(jì)性來(lái)講，鋼筋混凝土不夠好。則 (21 )式簡(jiǎn)化為： 堤內(nèi)側(cè) m 液化石油氣球罐區(qū)的安全設(shè)計(jì) 25 jV=AH （ 21） 式中： V— 防火堤有效容積 （ 3m )； A一 由防火堤中心線(xiàn)圍成的水平投影面積 ( 2m ) jH — 設(shè)計(jì)液面高度 (m)； 本設(shè)計(jì)中防火堤高度設(shè)為 H 1 0 0 0???? LSHV j (其中 L是儲(chǔ)罐區(qū)的長(zhǎng)， S是儲(chǔ)罐區(qū)的寬 ) L=， S=（上文已提） 1 0 0 ???? jHV 解得 mHj ? 根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（ GB501602020），本設(shè)計(jì)中防火堤高度應(yīng)加上 ，所以 H=。 2 總平面布置及罐區(qū)安全設(shè)計(jì) 26 消防設(shè)計(jì) 消防車(chē)道 [5] 根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 （ GB50016— 2020）， 液化烴、可燃液體、可燃?xì)怏w的罐區(qū)內(nèi)，任何儲(chǔ)罐的中心距至少兩條消防車(chē)道的距離均不應(yīng)大于 120m；當(dāng)不能滿(mǎn)足此要求時(shí)，任何儲(chǔ)罐中心與最近的消防車(chē)道之間的距離不應(yīng)大于 80m。供消防車(chē)停留的空地，其坡度不宜大于 3%。 液化石油氣球罐區(qū)的安全設(shè)計(jì) 27 相鄰罐組防火堤的外堤腳線(xiàn)之間應(yīng)留有寬度不小于 7m 的消防空地。 再根據(jù)施洪昌的《可燃液體貯罐區(qū)消防設(shè)計(jì)見(jiàn)解》可燃液體貯罐區(qū)的消防冷卻水泵的