沿海新建炼厂场地设计标高探讨

袁 明 江

（中国石油工程建设公司华东设计分公司， 山东 青岛 266071）

随着国民经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，全社会对油品的需求在未来仍较保持较快增长。我国炼油企业需要不断扩大生产规模，一是为了满足不断增长的社会需求，二是为了进一步提高企业的规模效益。在沿海区域集中布局大型炼油基地，可以利用和依托海外资源，进一步降低原油和产品运送成本，提高企业盈利能力。新建炼油产能园区化集中布局以及现有城市中心炼油厂区搬迁入园已经成为未来大型炼油项目工程建设的必然趋势。由于沿海城市经济基础相对较好，土地资源相对紧张，加之结合城市和土地使用规划方面的考虑，大型炼油基地的选址场地通常对一定近海海域进行吹填或回填，场地标高的确定是其中一件非常重要的工作。

场地标高的确定需要坚持科学、合理、经济的原则，设计标高应满足规划、生产工艺及运输、排水及防洪等方面要求，并力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小。

1 项目概述及区域潮位、波浪情况

本项目为新建1 200万t/a原油加工程，加工原油为中东中质含硫原油。项目选址于北方沿海石化工业园区，征地面积4 km2，坡度为1‰。

所在区域数据（根据85国家高程基准面）：

潮位特征值：最高高潮位1.49 m，最低低潮位-2.1 m，平均高潮位0.43 m，平均潮位-0.06 m，平均低潮位-0.61 m。

设计水位：设计高水位 1.03 m，设计低水位-1.09 m。

极端高水位：（重现期：50 a）2.08 m，极端低水位：（重现期：50 a）-2.72 m，100年一遇极端高水位2.12 m，200年一遇极端高水位 2.25 m。

水工工程高程系统采用的理论最低潮面与各基准面关系如图1。

图1 各基准面之间的关系Fig.1 Relationship of different base levels

2 防潮、防浪规范对设计标高的要求

2.1 《工业企业总平面设计规范》[1]相关条文

《工业企业总平面设计规范》第6.2.2条规定：受江、河、湖、海的洪水、潮水或内涝水威胁的工业企业，场地设计标高应符合下列规定：场地设计标高，应高于设计频率水位0.5 m，当有波浪侵袭和雍水现象时，尚应加波浪侵袭高度和雍水高度。

2.2 《石油化工厂区竖向布置设计规范》[2]相关条文

《石油化工厂区竖向布置设计规范》第 3.0.1条规定：厂区竖向布置应综合考虑下列要求；应使厂区不受洪水、潮水及内涝威胁：受洪水、潮水威胁的厂区，场地最低设计标高应高于设计频率水位0.5 m。

以上两个规范对场地高程要求一致：场地最低设计标高应高于设计频率水位 0.5 m。以本项目为例，设计频率水位按照特大型工矿企业标准取用，取用200年重现期的防潮标准2.25 m，场地高程应为：2.25 m +0.5 m =2.75 m。

2.3 《海港总平面设计规范》[3]

有掩护港口的码头前沿高程为计算水位与超高值之和，应按照基本标准和复核标准分别计算，并取较大者。

计算基本标准：设计高水位+(1.0～1.5) m；复核标准：极端高水位+（0～0.5）m；

依据本规范计算基本标准：1.03+(1.0～1.5)=2.03～2.53 m，复核标准：2.08+（0～0.5）=2.08～2.58 m。两者比较，选取数值较大的复核标准2.08～2.58 m，若极端高水位采用200年一遇的年极值高水位2.25 m，则2.25+（0～0.5）=2.25～2.75 m。

2.4 《海堤工程设计规范》[4]相关条文

由于防波堤建成后，工程区域亦存在一定的波浪，需沿厂区前沿线设置防浪护岸，堤顶高程 Zp确定如下：

式中: hp—200年一遇极端高水位；

RF—波浪爬高，按100年一遇波高，计算得2.2 m；

A—允许越浪高度。

依据本规范，本项目中hp取2.25 m，RF取2.2 m，A取0.5 m。

计算得：Zp= 2.25+2.2+0.5=4.95(m)。

此时，越浪量能够满足《海堤工程设计规范》（SL 435-2008）中表6.6.1越浪量要求。取波浪较大处堤顶高程4.95 m。

3 需要综合考虑的影响因素

3.1 炼油企业的三级防控

针对石油炼化企业的生产原料、中间产品及生产特点，需要建立安全有效的综合预防体系，以防止事故状态的污染物进入周边水域或陆域。石油炼化企业在装置或储罐周围建围堰或防火堤作为一级预防控制措施；在排水系统建事故缓冲池作为二级预防控制措施；在排水进入江、河、湖、海等水体前建终端防控设施作为三级预防控制措施［5，6］。三级防控措施包括污水的初分水池、隔油池，在北方这些设施需要建在地表面以下，即靠重力自流也能回收污水。新建炼化企业的三级防控措施已成为获得消防安全评估准许的必要条件。

以本项目1 200万t/a炼油工程为例，需要的事故水池大小约为3万m3，需要的雨水收集池大小约为3万m3。如果每个收集池以100 m×100 m平面面积计算，需要高度约为3 m。如果高度不足，在设计时需要采取防止上浮措施，以应对可能出现的水池底板上浮现象，这些措施都将增加项目的总费用。

3.2 炼油地下管网需要

大型炼油项目的污水、水冷系统，在北方地区也要铺设地下。考虑到管线冬季防冻问题，本项目所在地要有1.2 m冻结深度，加之管线直径尺寸和伴热层厚度，应该留有2 m高度，以防止管线浸水。

3.3 炼厂节能降耗要求

国家大型固定资产投资项目还需要通过节能专项评估。如果三级防控水池和冷却水管网未能布置在地下，带来的问题一是需要大量的蒸汽以防冬季冻结，二是由于无法靠重力自流，需要的水泵提升量很大，日处理量预计在2万t左右，需要24 h连续工作，能耗过高不仅降低企业的经济效益，而且直接影响整个的节能评估审查。

3.4 排水影响

确定场地设计标高时，还要满足排水及防洪要求。厂区应有安全、可靠的排水去向，以保证整个场地不出现大面积积水，从而影响正常生产，造成财产损失。项目所在地年平均降水量578.3 mm，年最大降水量877.9 mm，日最大降水量142.2 mm。本项目的坡度定为 1‰，考虑到在厂区出现瞬时最大降水时，厂区内的雨水能够通畅排泄到厂区两侧的排洪沟内。

3.5 与周边衔接

场地标高应与码头前沿高程协调，以方便运输道路、管网等的连接；场地标高也应保证与项目所在地的铁路、公路连接符合规范要求；场地标高的确定应符合该区域土方处理原则、山体开挖应符合环评有关要求。

4 结 论

场地标高不但事关石化企业的安全生产和环境保护，而且直接影响项目的总投资费用。据估算每平方公里场地的标高每增高0.5 m，造价就增加1500万，标高越高，需要开山取土越多，破坏山体、绿化也就越多。考虑到联动效应，周边项目的标高也需调整，相应投资更高。

综合考虑以上标准规范以及炼油企业需要考虑的各种因素，本项目最后确定场地设计标高 4.2 m（85国家高程系），防浪堤堤顶标高4.95 m。

影响场地设计标高确定的因素多而杂，而且各因素之间是相互联系、相互制约。场地标高确定首先要遵守国家和行业相关标准规范，符合石化企业总图竖向布置规范，并考虑炼油企业的安全、环保、节能以及三级防控的要求。确定标高时应因地制宜，以节约土石方量、节省投资和保护环境，对各种因素进行详细分析、比较，综合考虑确定合理的场地设计标高，只有这样才能做出最好的设计。

［1］ GB50187-93《工业企业总平面设计规范》[S].

［2］ SH/T3013-2000《石油化工厂区竖向布置设计规范》[S].

［3］ JTJ211-99《海港总平面设计规范》[S].

［4］ SL435-2008《海堤工程设计规范》[S].

［5］ Q/SY1190-2009 事故状态下水体污染的预防与控制技术要求[S]．

［6］ GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》[S].