石油化工装置防雷设计

1 总 则

1.1 为防止和减少雷击引起的设备损坏和人身伤亡, 规范石油化工装置及其辅助设施的防雷设计, 特制订本规范。
1.2 本规范适用于新建、改建和扩建石油化工装置及其辅助生产设施的防雷设计。
本规范不适用于原油的采集、长距离输送、石油化工装置厂区外油品储存及销售设施的防雷设计。

1.3 石油化工装置的防雷设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 一般规定

2.1 厂房房屋类场所
2.2 石油化工装置厂房房屋类场所的防雷设计, 应符合《建筑物防雷设计规范》GB 50057 的有关规定。
2.3 户外装置区场所
2.4 石油化工装置的户外装置区,遇下列情况之一时,应进行防雷设计。
1 高大、耸立(坐地)的生产设备；
2 通过框架或支架安置在高处的生产设备和引向火炬的主管道等；
3 安置在地面上的大型压缩机、成群布置的机泵等转动设备；
4 在空旷地区的火炬、烟囱和排气筒；
5 安置在高处易遭受直击雷的照明设施。
3  石油化工装置的户外装置区,遇下列情况之一时,可不进行防直击雷的设计。
3.1 在空旷地区分散布置的水处理场所(重要设备除外)；
3.2 安置在地面上分散布置的少量机泵和小型金属设备( 在罐区)；
3.3 地面管道和管架。
4防直击雷的接闪器设计,应符合下列规定：
4.1 应利用生产设备的金属实体作为防直击雷的接闪器；
4.2 用作接闪器的生产设备应为整体封闭、焊接结构的金属静设备；转动设备不应用作接闪器；
4.3 用作接闪器的生产设备应有金属外壳, 其易受直击雷的顶部和外侧上部应有足够的厚度, 钢制设备的壁厚应大于或等于 4mm, 其他金属设备的壁厚见表 6.1.5 中的厚度 t 值。
4.4 易受直击雷击且在附近高大生产设备、框架和大型管架(已用作接闪器)等的防雷保护范围之外的下列设备, 应另行设置接闪器。
1 转动设备；
2 不能作为接闪器的金属设备；
3 非金属外壳的静设备。
在确定接闪器的防雷保护范围时, 应采用下列方法之一:
1 《建筑物防雷设计规范》GB50057 规定的滚球法。此时, 滚球半径取 45m。
2 《雷电防护 第 3 部分: 建筑物的物理损坏和生命危险》GB/T21714.3 规定的保护角法或直接使用表 4.2.5 中的数据。

防直击雷的引下线设计,应符合下列规定：

1 高大、耸立(坐地)的生产设备应利用其金属壳体作为引下线；
2 生产设备通过框架或支架安置时, 应优先利用金属框架作为引下线；
3 高大炉体、塔体、桶仓, 大型设备、框架等应至少使用两根引下线, 引下线的间距不应大于 18m；
4 在高空布置、较长的卧式容器和管道（如送往火炬的管道）应在两端设置引下线，长度超过 18 m 时应增加引下线数量；
5 引下线应以尽量直的和最短的路径直接引到接地体去，应有足够的截面和厚度，并在地面以上加机械保护；
6 利用柱内纵向主钢筋作为引下线时，柱内纵向主钢筋应采用箍筋绑扎或焊接。
防感应雷的设计,应符合下列规定：
1 在户外装置区场所，所有金属设备、框架、管道、电缆金属保护层(铠装、钢管、槽板等)和放空管口等, 均应连接到防感应雷的接地装置上；设专用引下线时，钢筋混凝土柱子的钢筋，亦应在最高层顶和地面附近分别引出接到接地线(网)；
2 平行敷设的金属管道、框架和电缆金属保护层等,当其间净距小于 100mm 时应每隔 30m 进行金属连接,相交或相距处净距小于 100mm时亦应连接。
防雷的接地装置设计,应符合下列规定：
1 利用金属外壳作为接闪器的生产设备,应在金属外壳底部分两处接到接地体去；
2 本规范第 4.2.4 条规定另行设置的接闪器(针状、线状和网状的), 均应有引下线直接接到接地体去；
3 防直击雷用的每根引下线所直接连接的接地体, 其冲击接地电阻不应大于 10Ω；在接地电阻计算中,每处接地体各支线的长度应小于或等于接地体的有效长度 le； le 的计算和冲击接地电阻的换算应按照《建筑物防雷设计规范》GB50057 的有关规定执行

4 防感应雷用的接地体，其工频接地电阻不应大于 30Ω。

5 防直击雷用的接地体应与防感应雷和电力设备用的接地体连接成一个整体的接地系统。但是,防直击雷用的接地体, 其接地电阻应单独按本条第 3 款计算。

户外装置区的排放设施
石油化工装置内安装有多种排放设施, 包括放散管、 排风管、安全阀、 呼吸阀、放料口、 取样口、排污口等等, 其中, 安装在生产设备易受直击雷的顶部和外侧上部,并直接向大气排放的排放设施(以下称放空口), 应根据排放的物料和浓度、排放的频率或方式、正常或事故排放、手动或自动排放等生产操作性质和安装位置分别进行防雷保护。
属于下列情况之一的放空口, 应设置接闪器加以保护。此时,放空口外的爆炸危险气体空间应处于接闪器的保护范围内,且接闪器的顶端应高出放空口3m,水平距离应远离4m～5m。
1 储存闪点低于或等于 45°C 的可燃液体的设备, 在生产紧急停车时连续排放, 其排放物达到爆炸危险浓度者(包括送火炬系统的管路上的临时放空口，但不包括火炬) 。
2 储存闪点低于或等于 45°C 的可燃液体的贮罐, 其呼吸阀不带防爆阻火器者。
属于下列情况之一的放空口, 应利用放空管口(金属制)作为接闪器。此时, 放空管口的壁厚应大于或等于表6.1.5中的厚度t’值,并且应在放空管口附近将放空管与最近的金属物体进行金属连接。
1 储存闪点低于或等于 45°C 的可燃液体的设备, 在生产正常时连续排放, 其排放物可能短期地或间断地达到爆炸危险浓度者(例如某些大型压缩机专用的排风机出风系统) 。
2 储存闪点低于或等于 45°C 的可燃液体的设备, 在生产波动时,设备内部超压引起的自动或手动短时排放, 其排放物达到爆炸危险浓度者 (安全阀等) 。
3 储存闪点低于或等于 45°C 的可燃液体的设备, 在生产停止或进入维修时短期排放者(手动放料口等) 。
4 储存闪点低于或等于 45°C 的可燃液体的贮罐, 其呼吸阀带有防爆阻火器者。

5 在空旷地点孤立安装的排气塔和火炬。

5.1 其他措施

5.1.1 当出现厂房房屋和户外装置区两类的场所混合布置时, 应按
下列原则进行设计:

1 上部为框架下部为厂房布置----按户外装置区的要求进行;

2 上部为厂房下部为框架布置----按厂房房屋类的要求进行;

3 厂房和框架相拼布置---各自分开进行。
5.1.2 装置控制室、户内装置变电所等, 均应作为厂房房屋类按照《建筑物防雷设计规范》GB50057 的规定进行防雷设计。

6 具体规定

6.1 炉区
6.1.1 对于金属框架支撑的炉体，炉体的框架应用连接件与接地装置相连。
6.1.2 对于混凝土框架支撑的炉体，应在炉体的加强板（筋） 类附件上焊接接地连接件， 引下线应采用沿柱明敷的金属导体或直径不小于10mm 的柱内主钢筋。
6.1.3 对于直接置于地面上的小型炉子，应在炉体的加强板（筋）上焊接接地连接件，接地线与接地连接件连接后，沿框架引下与接地装置相连。
6.1.4 每台炉子应至少设两个接地点，且接地点间距不应大于18m。
6.1.5 炉子上接地连接件应安装在框架柱子上高于地面不低于450mm的位置。
6.1.6 炉子上的金属构件均应与炉子的框架作等电位连接。

5.2 塔区

5.2.1 独立安装或安装在混凝土框架内，顶部高出框架的钢制塔 体，其壁厚大于或等于 4mm 时，塔体本身应用作接闪器。
5.2.2 安装在塔顶和外侧上部的放空管等突出物体，应符合本规范表5.11.2 的规定。
5.2.3 塔体作为接闪器时，引下线不应少于两根，并应沿塔体周边均匀布置，引下的间距不应大于 18m。引下线应用螺栓与塔体金属底座上预设的接地耳相连。

与塔体相连的非金属物体或管道，当处于塔体本身保护范围之外时，应在合适的地点安装接闪器加以保护。
5.2.4 每根引下线的冲击接地电阻不应大于 10?。接地装置宜围绕塔体敷设成环形接地体。
5.2.5 用于安装塔体的混凝土框架，每层平台金属栏杆应连接成良好的电气通路，并应通过引下线与塔体的接地装置相连。引下线应采用沿柱明敷的金属导体或直径不小于 10mm 的柱内主钢筋。利用柱内主钢筋作为引下线时，柱内主钢筋应采用通长焊接或用箍筋连接，并在每层柱面预埋 100mm×100mm 钢板，作为引下线引出点，与金属栏杆或接地装置相连。

5.3 静设备区

5.3.1 独立安装或安装在混凝土框架顶层平面，位于其他物体的防雷保护范围之外的封闭式钢制静设备，其壁厚大于或等于 4mm 时，应利用设备本体作为接闪器。
5.3.2 非金属静设备、壁厚小于 4mm 的封闭式金属静设备，当其位于其他物体的防雷保护范围之外时，应设置接闪器加以保护。
5.3.3 安装在静设备上的放空管等突出物体，应符合本规范表 5.11.2的规定。
5.3.4 金属静设备本体作为接闪器时，接地点不应少于两处，并应沿静设备周边均匀布置，接地点的间距不应大于 18m。引下线应用螺栓与静设备底座预设的接地耳相连。
5.3.5 每根引下线的冲击接地电阻不应大于 10Ω，接地装置宜围绕静设备敷设成环形接地体。
5.3.7 当金属静设备近旁有其他防雷引下线或金属塔体时，应将静设备的接地装置与后者的接地装置相连，且静设备与引下线或金属塔体的距离应满足本规范第 4.2.5 条 2 款的要求。
5.3.7 安装有静设备的混凝土框架顶层平面，其平台金属栏杆应被连接成良好的电气通路，并应通过沿柱明敷的引下线或柱内主钢筋与接地装置相连。
5.4 机器设备区
5.4.1 机器设备和电气设备应位于防雷保护区内，避免遭受直击雷击。
5.4.2 机器设备和电动机如安装在同一个金属底板上，应将金属底板接地；安装在单独混凝土底座上或位于其它低导电材料制作的单独底板上，则应将此二者用接地线连接在一起并进行接地。

5.4 罐区

5.4.1 金属罐体应作防雷接地，接地点不应少于两处，间距不应大于18m，并应沿罐体周边均匀布置。每根引下线的冲击接地电阻不应大于 10Ω。
5.4.2 储存可燃物质的储罐，其防雷设计应符合下列规定：

1 钢制储罐的罐壁厚度大于或等于 4mm，在罐顶装有带阻火器的呼吸阀时，应利用罐体本身作为接闪器。

2 钢制储罐的罐壁厚度大于或等于 4mm，在罐顶装有无阻火器的呼吸阀时，应在罐顶装设接闪器，且接闪器与呼吸阀的距离应满足本规范表 5.11.2 的要求。

3 钢制储罐的罐壁厚度小于 4mm 时，应在罐顶装设接闪器，使整个储罐在保护范围之内。罐顶装有呼吸阀（无阻火器）时，接闪器与呼吸阀的距离还应满足满足本规范表 5.11.2 的要求。

4 非金属储罐应装设接闪器，使被保护储罐和突出罐顶的呼吸阀等均处于接闪器的保护范围之内，接闪器与呼吸阀的距离应满足本规范表 5.11.2 的要求。

5 覆土储罐当埋层不小于 0.5m 时，罐体应不考虑防雷设施。呼吸阀露出地面的储罐，应采取局部防雷保护，接闪器与呼吸阀的距离还应满足本规范表 5.11.2 的要求。

5.5 非钢制金属储罐的顶板厚度大于或等于表 6.1.5 中的厚度 t值时，应利用罐体本身作为接闪器；顶板厚度小于表 6.1.5 中的厚度t 值时，应在罐顶装设接闪器，使整个储罐在保护范围之内。
5.5.1 浮顶储罐（包括内浮顶储罐）应利用罐体本身作为接闪器，浮顶与罐体应有可靠的电气连接。浮顶储罐的防雷设计应按《石油库设计规范》GB 50074 的有关规定执行。
5.6 可燃液体装卸站
5.6.1 露天装卸作业者，可不装设接闪器，但应将金属构架接地。
5.6.2 在棚内进行装卸作业者，应装设接闪器，它的保护范围应为爆炸危险1区。
5.6.3 进入装卸站台的可燃液体输送管道应在进入点接地，冲击接地电阻不应大于 10Ω。
5.7 粉、粒料桶仓
5.7.1 独立安装或成组安装在混凝土框架上，顶部高出框架的金属粉、粒料桶仓，当其壁厚满足表 6.1.5 中的厚度 t 值的要求时，应利用粉、粒料桶仓本体作为接闪器，并应作良好接地。
5.7.2 独立安装或成组安装在混凝土框架上，顶部高出框架的非金属粉、粒料桶仓，应装设接闪器，使粉、粒料桶仓和突出桶仓顶的呼吸阀等均处于接闪器的保护范围之内，并应接地。接闪导线网格尺寸不应大于 10m×10m 或 12m×8m。
5.8 框架、管架和管线
5.8.1 钢框架、管架应通过立柱与接地装置相连，其连接应采用接地连接件， 连接件应焊接在立柱上高于地面不低于450mm的地方，接地点间距不应大于18m。每组框架、管架的接地点不应少于两处。

5.8.2 混凝土框架、管架上的爬梯、电缆支架、栏杆等钢制构件，应与接地装置直接连接或通过其它接地连接件进行连接, 接地间距不应大于18m。
5.8.3 高度低于9m的非金属结构不要求防雷保护或接地。如果高度大于18m，应设置防雷保护。高度位于9m?18m之间非金属结构的防雷保护设置，应考虑其它临近结构的高度、与可燃性材料的距离、损害的后果等，是否装设防雷保护按《建筑物防雷设计规范》GB50057的有关规定执行。
5.8.4 管线的防雷设计应符合下列规定：
1 每根金属管线均应与已接地的管架作等电位连接， 其连接应采用接地连接件；多根金属管线可互相连接后，应再与已接地的管架作等电位连接。
2 平行敷设的金属管道，其间净距小于100mm时应每隔30m进行金属线连接。管道交叉点净距小于100mm时，其交叉点应用金属线跨接。
3 管架上敷设的金属输油管道，在始端、末端、分支处以及直线段每隔200m?300m处，均应设置防雷电感应的接地装置,其工频接地电阻不应大于30Ω。
4 进出生产装置的金属管道,在装置的外侧应接地,并应与电气设备的保护接地装置和防雷电感应的接地装置相连接。

5.9   冷却塔
5.9.1 根据不同的冷却塔形式，防雷设计应符合下列规定：
1 自然通风开放式冷却塔和机械鼓风逆流式冷却塔应将塔顶平台四周金属栏杆连接成良好电气通路，应在塔顶平面用接闪导线组成金属网格，在爆炸危险环境 2 区其网格尺寸不大于 10m×10m 或12m×8m，在非爆炸危险区域为不大于 20m×20m 或 24m×16m；
2 自然通风风筒式冷却塔（双曲线塔）应在塔檐上装设接闪器；
3 机械抽风逆流式或横流式冷却塔应在风筒檐口装设避雷网，塔顶平台四周金属栏杆连接成良好电气通路，每个风筒至少用二根引下线连至两侧金属栏杆；
4 建筑物顶附属的小型机械抽风逆流式冷却塔，如处在建筑物的防雷保护范围之内，则不另装接闪器。
5.9.2 引下线应沿冷却塔建、构筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于 18m。自然通风风筒式冷却塔宜利用塔体主筋作为引下线。其他型式冷却塔可以利用柱内钢筋作为引下线，也可沿柱面敷设圆钢或扁钢作为引下线。
5.9.3 对于划分为爆炸危险环境 2 区的冷却塔，每根引下线的冲击接地电阻不应大于 10Ω。对于非爆炸危险环境的冷却塔，每根引下线的冲击接地电阻不应大于 30Ω。接地装置宜围绕冷却塔建构筑物敷
设成环形接地体。
5.9.4 冷却塔钢楼梯、进水、出水钢管应与冷却塔接地装置相连。
5.10 烟囱和火炬
5.10.1 钢筋混凝土烟囱，宜在烟囱上装设接闪器保护。多支接闪杆（避雷针）应连接在闭合环上。
5.10.2 当钢筋混凝土烟囱无法采用单支或双支接闪杆（避雷针）保护时，应在烟囱口装设环形接闪导线（避雷带、线、网），并应对称布置三支高出烟囱口不低于0.5m的接闪杆（避雷针）。
5.10.3 钢筋混凝土烟囱的钢筋应在其顶部和底部与引下线和贯通连接的金属爬梯相连。宜利用钢筋作为引下线和接地体，可不另设专用引下线。
5.10.4 高度不超过40m的烟囱，可只设一根引下线，超过40m时应设两根引下线。可利用螺栓连接或焊接的一座金属爬梯作为两根引下线用。
5.10.5 金属烟囱应作为接闪器和引下线。
5.10.6 金属火炬筒体应作为接闪器和引下线。

5.11    户外装置区的排放设施
5.11.1 放散管、呼吸阀、排风管和自然通风管等应采取防直击雷和防雷电感应的措施。
5.11.2 未装阻火器的排放爆炸危险气体或蒸气的放散管、呼吸阀和排风管等，管口外的以下空间应处于接闪器的保护范围内：当有管帽时，接闪器的保护范围应按表 5.11.2 确定；当无管帽时, 接闪器的保护范围应为管口上方半径 5m 的半球空间。接闪器与雷闪的接触点应设在上述空间之外。表 5.11.2 有管帽的管口外处于接闪器保护范围内的空间
5.11.3 未装阻火器的排放爆炸危险气体或蒸气的放散管、呼吸阀和排风管等，当其排放物达不到爆炸浓度、长期点火燃烧、一排放就点火燃烧时及发生事故时排放物才达到爆炸浓度的通风管、安全阀，接闪器的保护范围可仅保护到管帽，无管帽时可仅保护到管口。

5.11.4   未装阻火器的排放爆炸危险气体或蒸气的放散管、呼吸阀和排风管等，位于附近其它的接闪器保护范围之内时可不再设置接闪器，应与防雷装置相连。
5.11.5 排放无爆炸危险气体或蒸气的放散管、呼吸阀和排风管等，装有阻火器的排放爆炸危险气体或蒸气的放散管、呼吸阀和排风管等，符合本规范第5.11.3条规定的未装阻火器的排放爆炸危险气体或蒸气的放散管、呼吸阀和排风管等，其防雷设计应符合下列规定：
1 金属制的放散管、呼吸阀和排风管等，应作为接闪器与附近生产设备的防雷装置相连。
2 在附近生产设备（已作为接闪器）的保护范围之外的非金属制的放散管、呼吸阀和排风管等应装设接闪器，接闪器的保护范围可仅保护到管帽，无管帽时可仅保护到管口。

5.12   户外灯具和电器

5.12.1  安装在塔顶层（高塔、冷却塔）平台上的照明灯、现场操作箱、航空障碍灯等易遭受直击雷的用电设备，宜采用金属外壳；配电线路应穿镀锌钢管，镀锌钢管的一端应与用电设备的外壳、保护罩相连，另一端宜与配电盘外壳相连，保护用镀锌钢管应就近与钢平台或金属栏杆相连，并连接到接地装置上。无金属