液化烴儲罐消防設計探討

馮梅

（茂名瑞派石化工程有限公司，廣東 茂名525000）

液化烴儲罐為壓力式，儲存液化烴屬于易燃易爆的化工物料，火災危險性為甲A類。我國某廠新建2個400m3LPG球罐為Φ9200mm×7000mm，外涂保溫漆。

1 冷卻水系統(tǒng)得冷卻水量計算

《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》GB50160-1999（以下簡稱《規(guī)范》）第7.9.2條規(guī)定：液化烴罐容積>100m3時應設置固定式消防冷卻水系統(tǒng)或固定水炮和移動式消防冷卻供水系統(tǒng)。第7.9.4條規(guī)定固定式消防冷卻水系統(tǒng)的用水量計算，應符合下列規(guī)定：一、著火罐冷卻水供水強度9L/（min·m2）；二、距著火罐1.5倍著火罐直徑范圍內(nèi)的鄰近罐冷卻水供水強度，不應小于4.5L/（min·m2）；著火罐和鄰近罐冷卻面積，應按其表面積計算。第7.9.5條規(guī)定移動式消防冷卻用水量，應按罐區(qū)內(nèi)最大一個儲罐用水量確定，并應符合下列規(guī)定：一、儲罐容積小于400m3時，不應小于30L/S，大于或等于400m3時，不應小于45L/S。

該工程以2個400m3液化烴球罐（Φ9200mm×7000mm）進行計算確定，具體布置見附圖。

球罐表面積：S=265.8m2，1個著火球罐的消防 用 水 量：Q=9×3.14×9.22=2391.93L/min=143.5m3/h，1個鄰近罐的消防用水量：Q=4.5×3.14×9.22=1195.97L/s=71.75m3/h，消防總用水量：215.3m3/h，移動式消防用水量：45L/s=162m3/h。

球罐區(qū)消防用水量為377.3m3/h。則罐區(qū)四周環(huán)管管徑DN250，對應的v=2.04m/s。

單個球罐設2路立管上水，每路管徑DN125，對應的v=2.3m/s。

附圖

2 消防給水系統(tǒng)的確定

2.1 該工程是舊廠區(qū)的擴建項目，廠區(qū)已有比較完善的消防配套設施，經(jīng)過核算，已有的消防設施的消防能力可以滿足擴建項目的消防要求，可利用已有消防，無需新增加消防設施，節(jié)約工程造價，施工方便。

廠區(qū)現(xiàn)有獨立的消防水系統(tǒng)和泡沫滅火系統(tǒng)。現(xiàn)在的相關消防滅火設施包括：穩(wěn)高壓消防水系統(tǒng)包含兩臺消防水主泵，一用一備，直接從海水中取水，流量612m3/h，壓力1.06MPa，消防水穩(wěn)壓泵，一用一備，流量60m3/h，壓力1.06MPa，。廠區(qū)消防管道已成環(huán)狀布置，主管徑為DN300。廠區(qū)鄰近海邊，考慮防腐，消防水埋地主管材質(zhì)采用PVC管，消防水地上管線采用碳鋼管。

2.2 該工程的消防給水系統(tǒng)包括消防水池、消防水泵、管網(wǎng)、消防水炮及水噴淋。

儲罐消防總用水量為固定式消防冷卻與移動式消防冷卻水量之和，消防水的延續(xù)時間為6h，球罐區(qū)消防用水量為377.3m3/h，消防水池的有效容積為2265m3。現(xiàn)有的消防系統(tǒng)以海水做為消防水源，滿足擴建項目的消防要求。本項目無需增加消防水池。

消防水泵選用額定流量為380m3/h，揚程1.0MPa。廠區(qū)現(xiàn)有消防泵流量、揚程已滿足要求，無需新增消防水泵。

消防給水管道為DN300的管道，呈環(huán)狀布置在罐區(qū)圍堤四周，兩根進水管從罐區(qū)的西南角接入，當其中一條發(fā)生事故時另一條仍能通過全部消防用水量，環(huán)狀管道用閥門分成若干管段，當某個環(huán)段發(fā)生事故時其余環(huán)段仍能通過全部的消防用水量。在環(huán)狀管道上設置一定數(shù)量的地上式消火栓移動式消防設施，消火栓的間距≤60m。

穩(wěn)高壓消防水管網(wǎng)的控制，無火災事故發(fā)生時，消防水管有穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)維持0.65MPa的壓力，發(fā)生火災時管網(wǎng)壓力下降0.5MPa，啟動消防水主泵增壓力至1.06MPa，同時停止穩(wěn)壓泵。

3 消防水炮、消火栓的選擇和設置

3.1 液化烴儲罐的火災危險性大，加強滅火撲救的機動性，確保初期火災不至于漫延造成重大火災。在球罐區(qū)設置消防水炮，由以上計算可得到單個著火罐消防冷卻水用量為39.87L/s，根據(jù)罐組數(shù)量、確保水炮從各個方位覆蓋罐組，選用PS40水炮4門，每門水炮流量是40L/s，在額定工作壓力（1.0MPa）下射程為60m，故消防水炮的射流能完全覆蓋罐組，消防水炮均為固定式手動直流--噴霧型，根據(jù)滅火需要可以噴射直流或者噴霧，水平回轉(zhuǎn)角為3600，俯仰角為-300~+700，并可以任意角度鎖定方向。消防水炮布置在防火堤外，且距罐壁不宜小于15m，保證使用者安全。具體布置見附圖。

3.2 據(jù)《規(guī)范》第7.3.16條規(guī)定工藝裝置區(qū)、罐區(qū)，宜設公稱直徑150mm的消火栓；第7.3.15條規(guī)定宜選用地上式消火栓；由此可確定本罐區(qū)的消火栓需采用公稱直徑150mm的地上式消火栓，出水量取30L/S。消火栓沿罐區(qū)道路敷設，距離路邊距離為1.5m，消火栓的大口徑出水口面向道路，布置間距不超過60m，距離罐壁大于15m。增加消防機動性，每個消火栓配備消火栓箱，箱內(nèi)配備φ65消防水帶1條(25m含接頭)、Φ19水槍。

4 噴淋方式、控制閥門的選擇

4.1 球罐消防冷卻設消防固定噴淋裝置，噴淋裝置常用的有穿孔管噴淋冷卻和固定式噴淋噴霧消防冷卻裝置。穿孔管噴淋冷卻方式施工難度大，很難做到均勻噴水，且防腐較差，易生銹，該工程采用海水消防不建議使用。該工程考慮施工方便、均勻噴水，海邊防腐等原因選用了目前常用的固定式噴淋噴霧消防冷卻裝置。固定式噴淋噴霧消防冷卻裝置選用銅合金水霧噴頭，排管進行內(nèi)外熱鍍鋅防腐，大大降低了銹蝕、堵塞噴頭等現(xiàn)象，可延長使用壽命；噴頭按噴淋水量要求均布，噴霧強度完全覆蓋球罐表面，噴霧均勻，隔離、冷卻效果較好。

為防止消防噴淋管堵塞，在每次消防結(jié)束后盡可能排空環(huán)管內(nèi)存水，在環(huán)管底部均勻地預留放空口。

4.2 球罐消防冷卻水系統(tǒng)控制閥選用遙控，閥門后設置帶旁通閥的過慮器。手動控制閥門，緊急情況時開啟速度慢，一旦發(fā)生火災不利于及時搶救、撲滅。遙控控制閥門，開啟速度快，能及時搶救、撲滅初期火災，人員安全系數(shù)高。考慮該已有廠區(qū)的滅火系統(tǒng)為自動化控制，且罐區(qū)設置火災探測器，自動化控制程度較高。該工程的球罐消防冷卻水系統(tǒng)控制閥可選用遙控，遙控控制閥選用雨淋報警閥（自動復位型-3D、防爆）。單個球罐設2路立管上水，管徑DN125，每路上水管安裝一個雨淋報警閥(DN125、1.6MPa)，共4座。球罐罐組四周設置自動火災報警器、可燃氣體探測器，當火災信號傳至消防控制室，控制室即可啟動控制閥門，打開固定消防噴淋裝置進行滅火。雨淋報警閥布置在防火堤外，且距罐壁不宜小于15m，保證使用者安全。

5 夏季降溫及安全注水確定

《規(guī)范》第5.2.3條規(guī)定：甲B類液體固定頂罐或壓力儲罐除有保溫層的原油罐外，應設防日曬的固定式冷卻水噴淋系統(tǒng)或其他設備。沒有強制性提出液化烴壓力式罐的夏季降溫要求，在該工程中，對于液化烴壓力式罐的夏季降溫措施，，考慮了工藝操作要求，業(yè)主操作要求，當?shù)氐┧闆r，采取涂刷優(yōu)質(zhì)的隔熱涂料。

《規(guī)范》第5.2.3條規(guī)定：全壓力式儲罐，應安裝為儲罐注水用的管道及閥門。該工程的安全注水泵參數(shù)根據(jù)工藝要求而得出，流量50m3/h，揚程H=~150m，采用水池供水，供應時間1h計，則水池有效容量不小于50m3。采用2臺水泵，一用一備。

6 材料的選取及安裝

考慮廠區(qū)現(xiàn)有埋地DN300消防水環(huán)管為PVC，海邊腐蝕性強，罐區(qū)埋地DN300消防水環(huán)管采用PVC，與現(xiàn)有的消防水環(huán)管材質(zhì)相同，施工、管理方便。管道連接采用粘結(jié)。管道選取壓力為1.6MPa，敷設在非過車段，敷設深度以現(xiàn)有管線為準。

《規(guī)范》第7.9.9條規(guī)定：控制閥后及儲罐上設置的管道應采用鍍鋅管。本工程采用內(nèi)外熱鍍鋅鋼管，這樣可以解決控制閥至罐體上面環(huán)管、直管的防腐問題。管徑＜DN100的內(nèi)外壁熱鍍鋅鋼管可采用螺紋連接管道連接，采用法蘭連接，管徑≥100mm的管道水平管道上法蘭間的管道長度不宜大于20m，凈空高度＞8m時，立管上應有法蘭。

高壓注水管線均為地面上敷設管線，所以采用無縫鋼管（20#），焊接連接，管線安裝好后，刷防銹漆和面漆。

7 消防水源選擇

擴建廠區(qū)建于沿海地區(qū)，當?shù)氐慈狈Γ浪催x用海水。選用海水消防時有如下建議：

采用海水消防管道腐蝕過快，需要定期更換，消防水管在火災結(jié)束后采用淡水沖洗，這樣可減少海水對管道、噴頭的腐蝕。

8 防火堤高度的建議

在罐區(qū)的防火設計中，防火堤的作用非常重要。為確保事故時將流淌液體全部暫時保留于防火堤內(nèi)以避免火災蔓延，防火堤內(nèi)的有效容積應能容納罐組內(nèi)最大儲罐的物料。如果防火堤高度增加過高，會有以下不利因素：1）影響消防水炮的使用；2）增加圍堤的受壓，從而增加投資。如果降低圍堤高度就會增加罐區(qū)的占地面積，建議防火堤高度不宜小于1.5m，同時為了不影響消防水炮的使用，防火堤高度不宜大于2.0m。

[1]池沙農(nóng).煉油廠液化烴儲罐消防系統(tǒng)的設置[J].長江大學學報(自然科學版)理工卷，2008-12-15.