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柴发机房储油罐容积算式和设计规范
发布时间:2022-10-31 05:16:49  ▏阅读:

摘要:当柴油发电机组机房内日用油箱容量超过1立方米或需满足长时间连续运行要求时,应在室外设置埋地储油罐作为主供油源。本文系统阐述室外储油罐的设置原因与标准依据,涵盖《建筑设计防火规范》GB 50016、《民用建筑电气设计标准》GB 51348等防火与建筑安全核心标准,以及AQ 3020、SH/T 3177等油罐制造与防腐专业标准。详细说明埋地储油罐在防火间距友好性及安全风险降低方面的突出优势。从罐体主体、功能附件(、进出油管路及基础保护结构四方面解析储油罐的完整构成。给出容量估算方法,并明确覆土厚度≥0.5m、通气管高出地面≥4m并设阻火器、地下水位高时锚固防浮、外壁加强级防腐、接地电阻≤10Ω等安装技术要求。最后指出防火间距应从严按GB 50016第4.2章节执行,并建议设计前与当地消防局咨询确认,为工程设计与施工提供完整的技术依据。

 

一、设置室外储油罐的原因与标准

 

1. 设置原因与容量配置原则

在不经常或短时间停电的工况下,机房内设置的日用油箱通常足以满足发电机组的燃料需求。按照规范要求,机房或专用贮油间内应配置可供机组连续运行 3~8 小时 的日用油箱。然而,当计算得出的日用油箱容量超过 1000 L(即 1 m³) 时,出于防火安全考虑,不应再扩大机房内储油容积,而应在室外另设埋地储油罐作为主供油源,机房内日用油箱仅作为中转缓冲罐使用。

在项目前期或负荷尚未最终明确的条件下,为兼顾经济性与供油保障能力,室外埋地储油罐的容量可暂按 15 m³ 进行规划预留。该容量对应的典型罐体尺寸为 3000 mm(直径)× 6000 mm(长度)× 3200 mm(高度),如图1所示。总储油量通常可满足单台或两台机组在满负荷工况下连续运行 24 小时以上

2. 引用标准与依据

(1)防火与建筑安全核心标准

这是决定室外油罐能否设置、如何布局的根本依据。

● 《建筑设计防火规范》GB 50016:这是最核心的标准。它规定了油罐与建筑物的防火间距、储油总容量上限(如主体外储油罐不宜大于15m³)等关键安全要求。当储油需求超过规范限制时,就需要在室外设置储油罐。

● 《民用建筑电气设计标准》GB 51348:针对发电机房的储油设施做了补充规定,比如明确机房内储油间总储量不应超过1m³,并指出当机组较多、容量较大时,宜在建筑物主体外设置储油罐。

(2)油罐制造与产品标准

这些标准规定了油罐本身的结构、材料和工艺,确保其物理安全性。

● 储罐结构设计:对于钢制埋地卧式储罐,其结构设计可参考行业标准《钢制常压储罐 第一部分:储存对水有污染的易燃和不易燃液体的埋地卧式圆筒形单层和双层储罐》AQ 3020。该标准对罐体钢板厚度、设计内压(不应低于0.08MPa)等有具体要求。

● 材料与工艺:若采用双层罐等特殊材质,还有更细化的标准,如《加油站用埋地玻璃纤维增强塑料双层油罐工程技术规范》SH/T 3177、《加油站在役油罐防渗漏改造工程技术标准》GB/T 51344,以及产品标准《用于石油产品、乙醇汽油的玻璃纤维增强塑料地下贮罐》GB/T 32380。

(3) 防腐、安装与配套标准

这些标准关注油罐的长期耐用性和辅助系统的安全性。

● 防腐要求:与土壤接触的钢制油罐外表面,防腐设计应遵循《石油化工设备和管道涂料防腐蚀设计标准》SH/T 3022,且防腐等级不应低于加强级。

● 安装与管道:涉及埋地管道的防腐可参考《埋地钢制管道石油沥青防腐层技术标准》SY/T 0420;管道系统的设计与施工还需符合《工业金属管道设计规范》GB 50316和《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB 50236等通用标准。

3. 室外储油罐的防火优势

将油罐设在室外,本身就是一种被动的防火安全策略,主要优势体现在:

(1)防火间距友好:规范对室外储油罐与建筑物的距离有详细规定。特别是当采用直埋式储油罐,且总容量不大于15立方米时,只要满足一定条件(如面向油罐的一面4米范围内的建筑外墙为防火墙),其与建筑物的防火间距可以不限。这为空间紧张的项目提供了可能性。

(2)安全风险更低:室外埋地储油罐损耗低,着火危险性也相对较小。它把潜在的火灾风险从人员密集或设备昂贵的建筑内部,转移到了外部。一些大型项目(如数据中心、通信枢纽)的储油需求可达24-72小时,总储量远超15立方米,室外储罐是唯一可行的解决方案。

柴油发电机储油罐结构图.png

图1  柴油发电机组室外储油罐外形尺寸图

二、室外储油罐结构与辅件组成

 

柴油发电机组配套的室外储油罐,为保证长时间安全、稳定地供油,其结构主要由罐体主体、核心安全附件、管路系统以及基础固定装置几大部分组成,如图2所示。

1、罐体主体结构

这是储油罐的基础,用来储存柴油并承受各种压力。

(1)罐体形状:室外储油罐大多采用卧式圆柱形结构,这种设计受力均匀,且便于埋地安装。

(2)主体材质:通常由钢板焊接而成,筒体和封头(两端的盖子)有各自的厚度标准。例如,一个20-30立方米的储罐,其筒体壁厚通常为6mm,封头壁厚为8mm。

(3)结构加强:为了防止大容积储罐因土压或内压变形,罐体内部可能设置加强圈,特别是对于容积较大的储罐,这一设计尤为重要。

2、功能附件

这些附件是保障储罐安全运行的关键,如同给油罐配备了多重保险。

(1)人孔与操作井:人孔是供人员进入罐内进行安装、检修和清洗的通道,通常设置在罐体顶部,并配有坚固的操作井,井盖需使用不会产生火花的材料制成。

(2)呼吸阀与通气管:这是维持罐内压力平衡的核心部件。它能让油罐在进油或温度升高时向外排气,在出油或温度降低时吸入空气,防止罐体因压力异常而变形或损坏。通气管口必须安装阻火器,并高出地面4米以上,以确保安全。

(3)液位计与量油孔:液位计用于实时监测罐内柴油的液位高度,方便掌握油量。量油孔则用于人工测量和取样,其材质需选用铜、铝等有色金属,以防止操作时产生火花。

(4)防爆与接地系统:埋地油罐必须做好防雷接地和防静电接地,接地点通常不少于两处,接地电阻需符合规范要求(通常不大于10Ω),以消除静电和雷击风险。

3、进出油管路系统

这部分负责油料的输送,是连接储油罐与发电机房的桥梁。

(1)进油管:用于从外部向储油罐注油。

(2)出油管:将柴油从储油罐输送至发电机房的日用油箱。

(3)排液管与积液包:罐体底部通常会设计一定的倾斜角度或设置积液包(集液槽),并安装排污阀,用于收集和排放油品中沉积的水分和杂质。

4、基础与保护结构

这是储油罐能够长期稳定埋于地下的保障。

(1)储罐基础:储罐并非直接埋入土中,而是安放在经过夯实的素土层、灰土层、沥青砂垫层等构成的坚实基础上,以防止沉降。

(2)防腐与保护层:埋地钢制油罐外壁必须做加强级的防腐处理,例如涂覆环氧煤沥青漆并缠绕玻璃布形成保护层,同时外加一层保护层以防尖锐物刺穿。有些设计甚至采用双层罐壁结构,进一步降低泄漏风险。

 

柴油发电机组室外储油罐结构示意图.png

图2  柴油发电机组室外储油罐结构示意图

 

三、 埋地储油罐的设计与安装规范

 

当日用油箱容量不能满足长时间运行需求,或计算油量超过1m³时,应设置室外埋地储油罐。柴发机房储油罐必须采用埋地方式,通常要求罐内最高油面液位低于相邻区域最低标高0.2m以上,且罐顶覆土厚度不小于0.5m。地下油罐的突出优势是损耗低、着火的危险性小,可有效隔离外部火源和雷击风险。其安装示例如图3所示,输油管路连接如图4所示。

1. 储油罐容量估算

埋地储油罐的体积估算可采用与日用油箱相同的公式,但供给时间按连续运行天数确定:

V=P×G×TA

对于两台1200kW机组,满负荷耗油按 G=0.20 L/kW·h,T=24 h,A=0.8,则:

V=2400×0.20×240.8=115200.8=14400 L=14.4 m3

因此选用15m³埋地储油罐(常规尺寸3000×6000×3200mm)即可满足两台1200kW机组24小时满负荷运行需求。当仅考虑单台1000kW机组24小时运行时,约需7.2m³,可选用10m³油罐。

2. 储油罐安装技术要求

(1)覆土与回填:油罐埋地后,顶部覆土厚度应不小于0.5m。罐体周围应回填干净的沙子或细土,回填厚度应不小于0.5m,以提供均匀的支撑并防止尖石刺破罐体防腐层。

(2)操作井与梯子:埋地操作井是为埋地卧式油罐设计的配套构件,用于检修阀门和液位仪表。操作平台及梯子由选用单位统一配置。

(3)抗浮措施:对于地下水位高的地区,必须对埋地卧式油罐采取锚固防浮措施(如混凝土压重或地锚拉带),防止因地下水浮力造成油罐上浮、倾斜或管道断裂。

(4)防腐与内衬:内防腐应根据贮存介质(柴油)的腐蚀性确定涂层体系;外壁防腐应根据埋罐土壤的电阻率和酸碱度确定防腐等级,一般采用加强级环氧煤沥青涂层或阴极保护。

(5)通气管:通气管管口应高出地面4m及以上,且应安装阻火器。通气管公称直径应不小于50mm,以确保油罐在进出油时压力平衡畅通。

(6)底阀与出口管:埋地罐物料出口应安装底阀(单向阀)和连接管线,防止检修时燃油倒流。对于重质燃油(如重柴油),加热器需另行设计。

(7)避雷、防静电与消防:埋地油罐区必须设置防雷接地和防静电接地装置,接地电阻应符合规范要求。罐区应配置足够数量的消防器材(灭火器、砂箱等)。

3. 防火间距与设计规范适用原则

在埋地储油罐的规划设计时,应本着“尽量靠近柴油发电机组附近,且不占用大量集中室外场地”的原则进行选址。具体防火间距设计应参照以下规范:

  • 《建筑设计防火规范》GB50016-2014 第5.4.14条(民用建筑内柴油燃料设施要求);

  • GB50016-2014 第4.2章节(甲、乙、丙类液体储罐区防火间距要求);

  • 《数据中心设计规范》GB50174-2017 第13.2.7条(数据中心储油设施要求)。

需要特别注意的是,上述几项条文标准要求并不完全一致。消防审批主管部门通常明确表示:对于防火规范中表述不明确的内容,应按照规范中与之相关的最严格的规定执行。因此,工程设计中应优先以《建筑设计防火规范》GB50016-2014 第4.2章节作为设计基准——该章节对储罐区与储罐区之间、储罐组与储罐组之间、储罐与储罐之间、以及储罐区与相邻建筑、道路之间的防火间距要求最为严格。设计前应与当地消防局进行前期咨询确认,以避免因规范引用差异导致的审批延误。

 

埋地储油罐安装图-柴油发电机组.png

图3  埋地储油罐安装图

储油罐输油管连接图-柴油发电机组.png

图4  储油罐输油管连接图

 

总结:柴油发电机房储油罐的容积算式与设计规范,本质上是在“保证供电可靠性”和“确保建筑消防安全”这两个核心需求之间,找到一个平衡点。简单来说,容积算式解决的是“够不够用”的问题,而设计规范解决的是“安不安全”的问题。因此,在设计时,需要先根据机组的功率、油耗和期望的运行时间,用容积公式算出需求,再根据这个数值,参照防火规范的要求,决定是采用单纯的机房储油间方案,还是室内外结合方案。


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