防爆墙说明14.01.24.doc

江苏XX岸基式LNG加注站防爆墙设计说明（总则）本设计说明中提到的术语解释：LNG：液化天然气岸基式LNG加注站：建设在码头或锚地上，供船舶加注LNG的加气站防爆墙：本设计文件中的防爆墙是指汽车加油加气站设计与施工规范GB50156-2012中的钢筋混凝土实体墙一、本设计说明采用的相关规范及标准汽车加油加气站设计与施工规范GB 50156-2012；建筑设计防火规范GB50016-2006；危险化学品重大危险源辩识GB18218-2009；常用化学危险品储存通则GB15603-1995；爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定GB50058-1992；建筑抗震设计规范GB50011-2010；二、本设计说明所涉及的内容及范围本设计主要针对岸基式LNG加注站的防爆墙进行设计说明。本设计中所指的岸基式LNG加注站为三级LNG加气站，站内设计1台60m3的LNG储罐，站区位于京杭大运河与码头河堤内侧之间的码头或锚地上，堤外侧地平面标高均低于京杭大运河历史洪水位标高。三、汽车加油加气站设计与施工规范GB50156-2012对防爆墙的设置的相关规定储气瓶（组）的管道接口端不宜朝向办公区、加气岛和临近的站外建筑物。不可避免时，储气瓶（组）的管道接口端与办公区、加气岛区和临近的站外建筑物之间应设厚度不小于200mm的钢筋混凝土实体墙隔离，并应符合下列规定：1、固定储气瓶（组）的管道接口端与办公区、加气岛区和临近的站外建筑物之间设置的隔墙，其高度应高于储气瓶（组）顶部1m及以上，隔墙长度应为储气瓶（组）宽度两端各加2m及以上。2、车载储气瓶组的管道接口端与办公区、加气岛区和临近的站外建筑物之间设置的隔墙，其高度应高于储气瓶组拖车的高度1m及以上，长度不应小于车宽两端各加1m及以上。3、固定储气瓶（组）管道接口端与站外建筑物之间设置的隔墙，可作为站区围墙的一部分。四、LNG加气站对汽车加油加气站设计与施工规范GB50156-2012中防爆墙的适用性分析1、汽车加油加气站设计与施工规范GB50156-2012对LNG加气站防爆墙未提出设置要求：（1）LNG加气站设计为1台60m3的LNG储罐，且LNG储罐四周已经设置有围堰作为围挡措施（材料为砖墙或钢筋混凝土墙），因此一旦出现最紧急情况（例如爆炸），围堰承受了LNG的绝大部分冲击，站区围墙承受的是因距离远而产生的小部分冲击。（2）LNG泄漏后形成气态天然气，天然气的燃点为 650，比汽柴油、LPG（液化石油气）的燃点高。天然气的爆炸极限为 4.614.57%，且密度只有空气的一半左右，稍有泄漏即挥发扩散；而 LPG 的爆炸极限为 2.49.5%，燃点为 466，且气化后密度大于空气，泄漏后不易挥发；汽油爆炸极限为1.07.6%，燃点为 427；柴油爆炸极限为 0.54.1%，燃点为 260。由此可见，在某种意义上天然气比 LPG、汽油、柴油更安全。（3）LNG 加气站工作介质LNG的低温（-146）低压（约0.4 MPa），相对于CNG 加气站的常温高压（25MPa），储存容器及生产设备相对都要安全，事故状态下对周边环境所造成的危险性相对较小。因此汽车加油加气站设计与施工规范GB50156-2012上没有单独的LNG加气站设置防爆墙的规范条文及文字说明。2、本项目液化天然气最大储存量为24.3t，储存压力在0.40MPa时，温度约为146，燃烧热为55.42103kJ/kg。根据重大危险源辨识依据，可知它未构成重大危险源，但如果发生爆炸事故，危害后果也较大。由于本设计中涉及的岸基式LNG加注站的位于水陆之间，站外的河堤外侧高程普遍低于京杭大运河历史洪水位，本身具有一定的特殊性，由于本项目涉及到的具有爆炸性、可燃性危险化学品只有液化天然气，为避免LNG储罐发生爆炸时对河堤的影响，本设计考虑在站区LNG储罐与河堤之间设置防爆墙，防爆墙的强度计算满足一旦发生爆炸，对河堤基本没有影响。五、防爆墙的强度计算天然气泄漏后与空气可形成爆炸性混合物，在爆炸极限范围遇明火能引起燃烧爆炸。下面采用“蒸气云爆炸伤害模型”，计算1个60m3LNG储罐全部泄漏并爆炸，造成的人员伤亡和财产损失的范围，对爆炸危险情况加以说明。1、爆炸性化学品天然气的TNT当量的计算：WTNT = aWfQf/QTNT= 0.0324300Kg55420KJ/Kg4500KJ/Kg =8.98103Kg=8.98t式中a 蒸汽云的TNT当量系数，取a=3%；WTNT 蒸汽云的TNT当量，Kg；Wf 蒸汽云中燃料的总质量，取Wf =24300Kg；Qf 燃料的燃烧热，取Qf=55420KJ/Kg； QTNT 1kgTNT爆炸所释放的能量，取QTNT=4.50103KJ/Kg。2、防火墙所在位置受到的爆炸冲击波计算：方法一：爆炸冲击波简化计算方法本计算方法引自山西建筑2010年7月第36卷21期冯海龙的爆炸冲击波的简化计算方法概述，爆炸等效冲击波公式可以表示为：=其中：=1.316+0.369=4.010式中 空气冲击波波阵面上的峰值超压，kPa； 等效冲击波侧向峰值超压，106Pa； 爆炸发生时间，s； 等效冲击波作用时间，s； 蒸汽云的TNT当量，Kg； 测点距离爆炸中心的距离，m。经计算，=1.316+0.369=97.7（kPa）,当爆炸瞬间发生，趋于无限小，则=97.7106（kPa）。方法二：根据现有各大、中专业学校爆炸与冲击动力相关学科内容可知，在平坦的地形条件下，可按下式计算超压：式中 空气冲击波波阵面上的峰值超压，kPa； TNT的装药量，kg； 测点距离爆炸中心的距离，m。经计算，=108.4106（kPa）结论，由于以上两种方法计算初始条件及建立的模型不同，得出的结果也不尽相同，但综合两种结果可以看出，本设计假定防爆墙距离LNG储罐5米位置处，假设防爆墙与储罐之间没有任何阻挡，爆炸空气冲击波对防爆墙处的最大冲击压力按两种方法计算结果基本相同，这同时证明了本结果的可靠性。本设计以上述空气冲击波波阵面上的峰值超压108.4kPa计算并设计防爆墙。3、防爆墙结构计算：防爆墙配筋计算 QJM-1- 计算条件 执行规范 混凝土结构设计规范GB50010-2010 计算条件 墙体厚度(mm): 240 墙面宽度(mm): 3000 暗柱高度(mm): 240砼强度等级: C30弯矩(kN.m): 0.00 剪力(kN): 0.00 轴力(kN): 150.00=108.4KN/ m2x1.4150暗柱纵筋级别: HRB335水平分布筋级别: HRB335 水平分布筋间距(mm): 300竖向分布筋级别: HRB335 竖向分布筋配筋率: 0.25%抗震等级: 一 级(8度) 计算结果 轴压比: 0.015单侧暗柱纵筋面积: 923(mm2)暗柱纵筋配筋率小于构造配筋率 Usx=-1.906% Usx_min=0.800%暗柱纵筋面积小于构造配筋面积 Usx=0.800% Usx_min=1.602%水平抗剪分布筋面积: 180(mm2)抗剪分布筋构造配筋 Uv=-0.25% Uv_min=0.25%选筋结果 暗柱配筋(mm2): 四角纵筋: 4D14(实配面积 616(mm2)其它纵筋: 2D14(实配面积 308(mm2)六、防爆墙设置方法及设置位置说明防爆墙，采用钢筋及混凝土作为基本材料，造价高，抗压及抗冲击能力强，常用于CNG加气站25Mpa的高压CNG拖车尾端，作为紧急事故时的防冲击设施，而岸基式LNG加注站LNG压力远小于CNG加气站，也没有高压卸气端，因此设置要求区别于CNG加气站。考虑到LNG储罐的长度约为12米，宽度约为3米，岸基式LNG加注站防爆墙在LNG储罐与内侧河堤之间设置，根据上述计算可知，防爆墙的长宽高分别为：。防爆墙基础深度根