3.6 常規(guī)小圍郾區(qū)對(duì)工程設(shè)計(jì)的影響
①?gòu)S站圍墻范圍內(nèi)的占地面積
《油規(guī)》中要求圍堰邊界距建筑界限(一般為廠站圍墻)的距離為30m，則在總圖布置時(shí)罐外壁距圍墻不小于30m+20.5m＝50.5m。若為雙容罐和全容罐，由于無(wú)圍堰擴(kuò)距的要求，則距圍墻的距離僅為不小于30m。相比之下本例的圍堰區(qū)增加了廠站的占地面積。
②熱輻射距離和蒸氣云擴(kuò)散距離
《油規(guī)》規(guī)定，在總平面設(shè)計(jì)中，除了控制防火間距之外，還應(yīng)按要求進(jìn)行圍堰區(qū)熱輻射距離和蒸氣云擴(kuò)散距離的計(jì)算，使得被保護(hù)建構(gòu)筑物或場(chǎng)所與圍堰邊界的距離不小于限定值。
熱輻射距離計(jì)算公式為：
?
式中dr——建構(gòu)筑物或場(chǎng)所到圍堰邊界的最小距離，m
|——熱通量校正系數(shù)，對(duì)不同性質(zhì)的場(chǎng)所其數(shù)值不同，取值見(jiàn)《油規(guī)》的規(guī)定
A——圍堰區(qū)的面積，m2
由式(2)可以看出，圍堰區(qū)面積越大，熱輻射距離就越大。
本例中，在相同的熱通量校正系數(shù)情況下(假設(shè)為l)，按圍堰擴(kuò)距形成的小圍堰區(qū)面積得出其熱輻射距離
?
而按規(guī)范要求的圍堰容積(基本條件)值推出的圍堰區(qū)面積得出的熱輻射距離
?
由此可見(jiàn)，所形成的小圍堰區(qū)對(duì)被保護(hù)建構(gòu)筑物或場(chǎng)所的熱輻射距離太大，約為按基本要求設(shè)置圍堰時(shí)的l.5倍。
蒸氣云的擴(kuò)散距離是以圍堰區(qū)面積作為基數(shù)的，圍堰區(qū)面積越大，擴(kuò)散距離越大。由于其計(jì)算是通過(guò)復(fù)雜的計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)的，本文不做論述。
③對(duì)安評(píng)和環(huán)評(píng)的影響
安評(píng)和環(huán)評(píng)由特定的專業(yè)部門(mén)承擔(dān)，它是以設(shè)計(jì)成果為依據(jù)的。也就是說(shuō)，評(píng)估結(jié)果是在設(shè)計(jì)完成后才呈現(xiàn)的，因此它可能會(huì)給廠站設(shè)計(jì)帶來(lái)難以預(yù)料的后果。以下為兩個(gè)工程實(shí)例。
a．山西某天然氣液化工程
設(shè)計(jì)中按本文式(1)的要求設(shè)置了常規(guī)圓形圍堰。此工程儲(chǔ)罐外壁距居民區(qū)距離為l63m，滿足《油規(guī)》中儲(chǔ)罐與居民區(qū)最小距離為l00m的要求(二級(jí)廠站)。但由于圍堰區(qū)無(wú)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得圍堰區(qū)面積較大，在按圍堰區(qū)面積進(jìn)行熱輻射距離和蒸氣云擴(kuò)散距離驗(yàn)算時(shí)，得出對(duì)居民區(qū)的最小保護(hù)距離為200m。故此設(shè)計(jì)未通過(guò)安評(píng)。問(wèn)題恰恰出在按常規(guī)設(shè)計(jì)的圍堰區(qū)面積，雖已滿足防火間距的要求，但不能滿足安評(píng)的要求。
b．大連某LNG工程
圍堰為常規(guī)矩形圍堰。設(shè)計(jì)中儲(chǔ)罐外壁距相鄰的企業(yè)圍墻為l00.11m，滿足了《油規(guī)》中儲(chǔ)罐與相鄰企業(yè)間距為l00m的要求(二級(jí)廠站)。但以圍堰區(qū)面積進(jìn)行環(huán)評(píng)驗(yàn)算時(shí)，要求最小距離為118m。因此未通過(guò)環(huán)評(píng)。
3.7 常規(guī)圍堰存在的問(wèn)題
圍堰擴(kuò)距越大，圍堰區(qū)的面積越大，首先使圍墻內(nèi)占地面積增尤然后使熱輻射和蒸氣云的最小保護(hù)距離增大，從而使得廠站到站外建構(gòu)筑物的安全間距增大，使工程建設(shè)程序的順利進(jìn)行難度增大。
故設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)在滿足《油規(guī)》和《堤規(guī)》要求的前提下，求得圍堰的合理設(shè)置。也就是在式(1)中尋求圍堰擴(kuò)距三的最小值，最大限度地減小圍堰區(qū)的面積，以達(dá)到減少?gòu)S站用地和對(duì)站外的安全和環(huán)境的保護(hù)距離。
3.8 圍堰區(qū)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.8.1圍堰局部豎向起拱
圖1表示了圓形和矩形圍堰兩種常規(guī)平面形式，并著重圖解了優(yōu)化矩形平面的設(shè)置方法。
①優(yōu)化圍堰的平面描述
與常規(guī)矩形圍堰不同，優(yōu)化矩形圍堰未將圓形圍堰全部包含于內(nèi)。由于其區(qū)域面積的縮小，切去了部分圓形圍堰區(qū)域，如圖l所示的陰影部分。
②豎向起拱的產(chǎn)生
由圖l，每臺(tái)儲(chǔ)罐對(duì)應(yīng)3處相同的陰影部分，這些區(qū)域所銜接的圍堰范圍內(nèi)圍堰擴(kuò)距已不滿足L+h≮22.5m和L≮20.5m的要求，即不滿足定值(1)的要求，減小的是陰影區(qū)域?qū)?yīng)的數(shù)值。那么，將此在平面中不足的區(qū)域?qū)?yīng)折加到圍堰豎向高度上，即將L值的不足由加大h值來(lái)補(bǔ)充，就仍能滿足定值(1)的要求。繼而就產(chǎn)生了位于以儲(chǔ)罐中心軸(儲(chǔ)罐直徑垂直于圍堰處)為中心的圍堰豎向起拱。
在起拱部位的圍堰，起拱高度為h1，圍堰內(nèi)高度h＝2m+h1。隨著L由最大20.5m到最小16.5m的逐漸減小，起拱高度h1從最小0到最大4.0m，始終滿足定值(1)的要求。
③豎向起拱的參數(shù)
豎向起拱的參數(shù)包括弧半徑、拱高和弦長(zhǎng)。首先確定弧半徑為11.15m+20.50m＝31.65m。
a．豎向起拱的弦長(zhǎng)和起終點(diǎn)
如圖1中G和G1兩點(diǎn)處。此時(shí)圍堰擴(kuò)距與基準(zhǔn)擴(kuò)距相同，L＝FG＝20.5m，豎向起拱高度h1＝0。滿足定值(1)的要求。
在直角三角形△ODG中，OG＝31.65m，OD＝27.65m，計(jì)算得(半弦長(zhǎng))DG＝15.4m，故弦長(zhǎng)為30.8m，∠DOG＝29°。
b．最大拱高
如圖l中D點(diǎn)處，與圍堰基準(zhǔn)擴(kuò)距相比，被切去了陰影區(qū)域部分。圍堰擴(kuò)距最小，L＝ED＝16.50m，豎向起拱為最大起拱高度(4m)，滿足定值(1)的要求。
c．其他位置
如圖l中B點(diǎn)處，此時(shí)圍堰擴(kuò)距L＝AB，AB+BC＝20.5m；為保持圖而簡(jiǎn)潔，圖1中線段ON未畫(huà)出。由于0B+BN>ON，ON＝OB+BC，則OB+BN>OB+BC，得BN>BC，即拱高h(yuǎn)1≮BC，則AB+2m+h1≮22.5m。滿足定值(1)的要求。
由以上各點(diǎn)得出圍堰的豎向起拱參數(shù)：拱的弧半徑為31.65m，弦長(zhǎng)為30.8m，拱的起終點(diǎn)在與儲(chǔ)罐中心軸夾角±29°、半弦長(zhǎng)為15.4m處，在儲(chǔ)罐中心軸對(duì)應(yīng)處為其最大拱高處，最大起拱高度為4m。
圍堰四角均余下12.25m的范圍可為架空管道通過(guò)和過(guò)梯設(shè)置留有足夠的空間。此豎向起拱滿足規(guī)范要求，并具有可實(shí)施性。所形成的圍堰區(qū)面積為4910m2，與常規(guī)矩形小圍堰區(qū)面積6130m2相比，大大減少了圍堰區(qū)面積。
3.8.2圍堰區(qū)下沉
圍堰區(qū)內(nèi)標(biāo)高低于區(qū)外標(biāo)高，即形成下沉式圍堰區(qū)，以此來(lái)增加圍堰內(nèi)高度九，從而減小L值，減小了圍堰區(qū)面積。
3.8.3矩形圍堰切角
在滿足距離和高度要求，為管道通過(guò)和過(guò)梯設(shè)置留有足夠的空間的情況下，將矩形圍堰切為多邊形圍堰或圓角圍堰，也可減小圍堰區(qū)面積。
3.9 優(yōu)化設(shè)置圍堰的工程實(shí)例
①山兩晉城煤層氣液化工程
一期儲(chǔ)存規(guī)模為4500m3儲(chǔ)罐1臺(tái)，2008年1月投產(chǎn)。本工程?hào)|北方向?yàn)榇迩f，西側(cè)為城市道路，且站址標(biāo)高高于城市道路約l0m。
圍堰設(shè)計(jì)采取了三項(xiàng)組合方法。圍堰最大起拱高度為6m；圍堰區(qū)下沉1m；圍堰平面轉(zhuǎn)角為圓弧形，弧半徑為14m。此圍堰區(qū)設(shè)計(jì)最大限度地縮小了圍堰擴(kuò)距，使圍堰區(qū)的面積從常規(guī)理論值約4700m2，減為約3110m2(一期面積)。減小了總平面占地面積，使工程的各項(xiàng)審批過(guò)程較順利。本工程獲得了多個(gè)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)項(xiàng)。圍堰豎向起拱、圍堰區(qū)下沉和圓角的效果圖見(jiàn)2。
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②山東科瑞鋼板有限公司LNG供氣工程
本工程北側(cè)鄰城市道路，路北為企業(yè)(非同一生產(chǎn)性質(zhì))；南側(cè)與鋼板廠貼鄰，用地非常緊張。
圍堰設(shè)計(jì)采取了兩項(xiàng)組合方法。圍堰最大起拱高度達(dá)6m，并且采取了圍堰平面局部切角的方法。圍堰不規(guī)則的平面和豎向起拱有效地控制了與路北相鄰企業(yè)的間距，從而使得本工程具有建成的可能性。
③蕪湖市LNG應(yīng)急調(diào)峰氣源工程
此工程為原門(mén)站內(nèi)改擴(kuò)建工程，周圍各側(cè)均存在既有建構(gòu)筑物。
圍堰設(shè)計(jì)采取了兩項(xiàng)組合方法。圍堰四邊均局部起拱，最大起拱高度達(dá)6m，并且圍堰區(qū)內(nèi)標(biāo)高低于外標(biāo)高，使得本工程在用地面積緊張的情況下得以成立。
4 結(jié)語(yǔ)
合理設(shè)置圍堰區(qū)，對(duì)LNG工程的選址、節(jié)約用地和順利通過(guò)職能部門(mén)對(duì)LNG工程的安全評(píng)價(jià)和環(huán)境影響評(píng)價(jià)，使工程順利建成，都是至關(guān)重要的。
