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地下工程油料应急供给系统总体方案梳理研究

添加时间:2021-11-10 11:22 来源:能源技术与管理 作者:杨潞锋 杨晓静 张晓萍
  摘要:通过对国内某大型地下工程的油料应急供给系统总体方案进行梳理和总结,对地下应急油库防火安全、油料储运系统、防腐、消防及通风等进行了详细、具体的设计,并对关键设备、设施的材料及选型提出了相关要求,为类似地下油料工程建设提供了借鉴和参考。
 
  关键词:地下工程;油料;应急供给系统;总体设计;
 
  0 引言
 
  我国有许多大型地下工程,如地下排水工程、地下防护工程、地下隐蔽工程等,为达到一定设计指标或目的都设在地下或者山洞之中。在这些工程中都要用到大量的电气设备,这些设备的电源一般都是从城市电网引入10~35 k V高压线到地下,再通过专门的变配电系统供地下电气设备使用。这些地下用电设备往往需要连续运行,一旦出现断电情况,可能会造成设备损害或重大经济损失。因此,在论证规划之初,需要考虑地下应急备用电源措施,当市电断电情况下,能自动切换到备用应急电源。地下备用应急电源一般采取移动式或固定式柴油发电机组,应急时间一般在24~96 h,同时要为柴油发电机配套相应规模的应急油库,以便能够安全、可靠、快速地为柴油发电机组提供油料保障。本文以国内某大型地下工程总体设计为例,对地下工程的油料应急供给系统总体方案进行梳理和总结。当城市电网停电时,该地下工程的应急供油系统为多台大型柴油发电机组提供应急供油,应急供油时间为96 h,满足设备抢修需求,地下油库等级为五级石油库。
 
  1 防火安全设计
 
  柴油发电机组普遍使用轻柴油作为燃料,轻柴油闪点>45℃、<60℃,火灾危险性等级为乙B类。在总体规划布局时,一定要考虑柴油储存区的防火和安全设计。由于柴油长期储存在地下或山洞中,常年温度变化范围不大,基本处于恒温状态,且操作温度<40℃。按照GB50074《石油库设计规范》,此类轻柴油在设计时可按丙类火灾危险性等级考虑[1]。
 
  柴油储罐形式可为钢质立式圆筒形储罐或卧式储罐,选用何种形式储罐,需要根据具体情况综合分析比较确定。要充分考虑工程地质条件、施工难度和成本、油料保障的安全性和可靠性,以及后续维修保养的便捷性等因素,合理选择储罐形式。
 
  选用钢制立式圆筒形储罐,油罐数量少,储油效率高,考虑到备用及倒罐功能,一般设2个立式储罐较为合适。选用钢制立式圆筒形储罐时,考虑到柴油机数量、油耗、应急时间以及油罐现场加工制做难度,油罐单罐容积定在300~500 m3较为适宜。罐室开挖可设计为1个罐室设置1个油罐,或1个罐室设置2个油罐的方式。在单罐室设置时,2个油罐室间的岩壁厚度不应小于较大罐室的毛洞直径或跨度的1.2倍;在罐室双罐设置时,罐室内罐与罐之间的间距不应小于1.5 m[2]。
 
  当地质条件不允许大直径或大跨度开挖罐室,或开挖大跨度罐室费用较高,以及要求油料保障有高可靠性、油罐数量多备份性、后续油罐维修、防腐、更换等便捷性时,可采用卧式储罐形式。选用钢制卧式油罐,虽然油罐数量相对较多、占用空间大,但使用灵活,可靠性高,备用性好,土建开挖施工难度小,后续维修、防腐、更换便捷,目前已被普遍采用。卧式油罐单罐容量一般在25~100 m3,油罐直径在2.5~3.2 m,可采用成品购买方式,在厂家制造和检验,保证油罐质量。
 
  卧式油罐在洞内可单排布置也可双排布置,在单排布置时,洞宽为6 m较为合适;在双排布置时,洞宽为12 m较为合适。卧罐混凝土基础布置在地面,罐底距地面净高约为0.5 m,以便于阀门安装和弯头设置。罐顶入孔表面距罐室顶内表面净距离在1.2~1.5 m,便于量油孔、液位计及通气管路的安装和检修。卧式油罐封头之间净距离宜为1倍油罐直径,要满足罐前阀组、排污管路及现场直读磁翻版液位计安装。油罐壁距罐室内壁净距离不小于0.8 m。在罐室建筑面积<300 m2,或洞长度<50 m时,可只设1个出入口;在罐室建筑面积>300 m2,或洞长>50 m时,考虑人员紧急逃生需要,应设2个或2个以上出入口。每个出入口均设向内开的防火密闭门,为起到拦截溢油作用,门槛高度不小于0.3 m。
 
  油罐室距卸油泵房和供油泵房距离一般不小于15 m。如条件限制,且油泵功率较小(单台功率一般小于10 k W),油泵数量不大于4台,柴油泵房可与油罐室相邻布置,之间需设耐火时限不小于2 h的无窗无洞防火墙。泵房设外开式防火密闭门。
 
  日用油箱间与柴油发电机房应毗邻布置,并设置在单独的房间内,与发电机房之间设防火隔墙。
 
  油库储油罐间与柴油发电机房之间距离不小于30 m,其间供油管道宜埋地敷设,或充沙管沟敷设。如受地质条件限制,可在主坑道内的地面管墩(或者管架)上敷设,但必须设置防撞设施和警示牌。
 
  日用油箱间与柴油发电机之间的管道应充沙管沟埋地敷设。
 
  油罐和工艺管线应设防静电接地装置。每台卧罐接地点不少于2处,供油管线进入泵房前和进入日用油箱间前应设接地。油泵间出入口、油罐间出入口和日用油箱间出入口均应设防静电触摸球。液位计信号电缆金属外皮及液位计本体均应接地。油泵金属外壳、防爆电动阀外壳均应设保护接地。如防静电接地、工作接地、保护接地及通信接地共用接地网或接地极,接地电阻不应大于4Ω。
  2 油料储运系统
 
  地下工程油料应急保障系统应具备油料接卸、油料储存、油料倒罐、油罐切水和油料供给等功能。
 
  油料接卸宜采用密闭卸油方式,油料通过卸油泵将汽车油槽车中的柴油卸至固定储罐中,同时将固定储罐中的气象空间与汽车油罐车中气象空间通过管路相连通,使固定储罐中的油气能够通过管路回到汽车油槽车中,尽可能地减小油气泄漏。
 
  在油料储存过程中,通过油罐安装的磁致伸缩液位计,实时监控储罐中的液位高度。液位计具备油水分离界面检测和检漏功能,同时现场安装磁翻板液位计,液位可现场直读。
 
  系统还应具备倒罐功能,当某一台储罐需要检修清空时,能通过油泵将储罐中的油料倒致另一台储罐中。油罐间工艺管线设置双管路系统,以便满足倒罐功能。
 
  当油料经过长期存储,罐底出现积水、杂质时,能通过排污管线和排污阀门将储罐中积水和杂质排出。在安装储罐时,应满足罐底有不小于3‰的坡度,坡向排污口。
 
  系统应具备自动向日用油箱供油的功能。日用油箱上设有高液位报警开关和低液位报警开关,并与进油管线上的电动阀和供油泵相联锁。当日用油箱内液位低至低液位报警值时,发出触点信号,启动供油泵并打开电动阀,给日用油箱供油;当液位上升至日用油箱高液位报警值时,发出触点信号,关闭供油管线电动阀,并停泵。
 
  日用油箱利用高差通过自流方式为柴油发电机供油,供油管线上应安装阀门和过滤器。柴油发电机溢出的多余油品,通过回流管线送至日用油箱。
 
  每台储罐和日用油箱均设有通气管线,汇入通气总管后通至地面或洞外。通气总管出地面前应安装管道阻火器,通气管口应高出地面或洞口至少1.5 m,并设置呼吸阀,呼吸阀口部应设置不锈钢丝滤网,以防蚊虫进入。冬季环境温度低于0℃时,应设全天侯呼吸阀。
 
  3 防腐、消防及通风
 
  油罐外壁防腐做法:喷砂除锈,除锈等级为Sa2.5级,共喷涂环氧富锌底漆1道、铝粉沥青船底漆2道、沥青船面漆2道,每道漆干膜厚度≥60μm,涂层总厚度≥300μm。卧式油罐内壁不做防腐。
 
  日用油箱外壁做手工除锈,除锈等级为St3.0级,采用环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+聚氨酯面漆,各2遍。防腐层总厚度不低于300μm。内壁不做防腐。
 
  地面管线防腐:手工除锈,除锈等级为St3.0级,采用环氧底漆+环氧云铁中间漆+聚氨酯面漆,各2遍。防腐层总厚度不低于300μm。
 
  埋地敷设管线:手工除锈,除锈等级为St3.0级,采用环氧煤沥青特加强级防腐,或者3层PE防腐。
 
  油罐间和油泵间消防主要通过防火密闭门窒息法灭火,不设消防冷却水和泡沫系统,并按照规范GB50140《建筑灭火器配置设计规范》配备干粉灭火器和灭火毯。
 
  油罐间设机械排风,通风次数在3~5次/h。油泵间和日用油箱建设机械排风,通风次数为10次/h。
 
  4 关键设备设施选型
 
  卧罐采用成品直接采购,并满足行业标准AQ3020《钢制常压储罐第1部分》的相关要求。钢制油罐的罐体厚度不小于8 mm,封头厚度不小于10 mm,设计内压不应低于0.08 MPa。
 
  日用油箱现场加工制作,高差满足柴油发电机自流供油需求。
 
  磁致伸缩液位计应具备检漏检测功能,检漏检测分辨率不宜大于0.8 L/h。
 
  呼吸阀工作正压在2~3 k Pa,工作负压宜在1.5~2 k Pa[3]。
 
  根据项目特点,油泵宜选用管道离心泵、自吸离心泵或者转子泵,材质为碳钢,流量、扬程须满足工艺要求。
 
  罐前及主要供油阀门选用平板闸阀,参与联锁控制的阀门应为防爆电动闸阀,其他阀门选用普通闸阀或球阀,材质为碳钢。
 
  钢管管材选用20#普通碳钢热轧无缝钢管,其技术性能符合GB/T8163《输送流体用无缝钢管》规定要求。
 
  参考文献
 
  [1]中华,人民共和国住房和城乡建设部石油库设计规范: GB 50074-2014[S].北京:中国计划出版社, 2014.
 
  [2]总后勤部后方油料仓库设计规范: GJB 5758-2006[S].北京:总后勤部,2006.
 
  [3]中华人民共和国住房和城乡建设部汽车加油加气站设计与施工规范: GB 50156 -2012[S].北京:中国计划出版社, 2012.
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