某大型煤油氣資源綜合利用項目消防給水系統(tǒng)選擇

【摘 要】本文分析了某大型煤油氣資源綜合利用項目（以下簡稱“該項目”）消防給水系統(tǒng)的設(shè)置及其存在的問題，介紹了常用消防給水系統(tǒng)的分類和區(qū)別。通過對各消防給水系統(tǒng)的適用性分析，結(jié)合該項目的實際情況，選擇出最適合于該項目的消防給水系統(tǒng)，并對工程項目選擇常高壓消防給水系統(tǒng)提出了建議。

【關(guān)鍵詞】項目；消防給水系統(tǒng)；常高壓；穩(wěn)高壓；臨時高壓

該項目位于陜西北部，占地面積約161.46公頃。項目共建有氣化、凈化、甲醇、輕油加工利用、DMTO、PE、PP等10套生產(chǎn)裝置以及配套的公用工程和輔助設(shè)施，屬于大型煤油氣資源綜合利用項目。

該項目占地面積較大，場地范圍內(nèi)一條河流由東北向西南方向流過，將廠區(qū)分割為東、西兩個主要區(qū)域，10套生產(chǎn)裝置分別布置在東、西兩個區(qū)域內(nèi)。東區(qū)位于河流的左岸，場地地貌單元跨越河漫灘、河流一級階地和河流二級階地三個地貌單元，整平后的場地標(biāo)高約為895.00～890.00m。西區(qū)位于河流的右岸，場地地形起伏較大，地貌單元屬黃土粱峁，整平后的場地標(biāo)高約為955.00～950.00m，東西區(qū)場地高差約60m。

1 該項目高壓消防給水系統(tǒng)參數(shù)確定

該項目占地面積約161.46公頃，根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》（GB50160-2008）的要求，廠區(qū)占地面積大于100公頃應(yīng)按2處著火計算消防水量。故該項目的消防給水系統(tǒng)按同一時間內(nèi)工藝裝置區(qū)（含罐區(qū)）和公用輔助生產(chǎn)區(qū)各自同時發(fā)生一處火災(zāi)考慮。

經(jīng)計算，東區(qū)最大消防設(shè)計流量550L/S，一次最大消防用水5940m3；西區(qū)最大消防設(shè)計流量660L/S，一次最大消防用水11880m3。

供水壓力：在最不利點處壓力約為0.8MPa；

火災(zāi)延續(xù)時間：工藝裝置區(qū)、公用工程及輔助生產(chǎn)設(shè)施區(qū)為3小時，罐區(qū)為6小時；

由此可見，全廠消防最不利為西區(qū)，最大消防設(shè)計流量為660L/S，一次最大消防用水量為11880m3。

2 原有消防給水系統(tǒng)設(shè)置

全廠原有消防給水系統(tǒng)采用穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)，一次高壓消防水水量全部儲存于生產(chǎn)消防蓄水池內(nèi)，蓄水池的補充水由生產(chǎn)水供給。

該項目在西區(qū)凈水場區(qū)域設(shè)生產(chǎn)消防蓄水池2座，單座有效容積為20000m3，總有效容積為40000m3，其中包括8小時生產(chǎn)水量及約12000 m3的消防用水量，消防儲水不得它用。

由于西區(qū)高于東區(qū)約60m，東、西區(qū)各設(shè)一套消防給水系統(tǒng)。消防水池共用，消防主泵、穩(wěn)壓裝置、消防水管網(wǎng)及消火栓、消防水炮等設(shè)施均獨立設(shè)置。

西區(qū)：設(shè)有電動消防泵水3 臺，單臺流量為250L/S，揚程為120m，柴油消防水泵1 臺（備用），流量為250L/S，揚程為120m。主要供給西區(qū)消防冷卻用水及泡沫滅火用水。采用變頻泵穩(wěn)壓，變頻泵1 用1 備，流量為20L/S，揚程為80m。

東區(qū)：設(shè)有電動消防水泵3 臺，單臺流量為200L/S，揚程為80m，柴油消防水泵1 臺（備用），流量為200L/S，揚程為80m，主要供給東區(qū)消防冷卻用水及泡沫用水。采用變頻泵穩(wěn)壓，變頻泵1 用1 備，流量為20L/S，揚程為20m。

2.1 原有消防給水系統(tǒng)存在問題

（1）根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》GB50160-2008，第8.3.8 條中的規(guī)定要求，消防水泵為雙動力電源，即消防水泵的供電方式應(yīng)滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB 50052所規(guī)定的一級負(fù)荷供電要求。

由于該項目專用110kV總變電站的2回110kV電源僅從一座330kV變電站引入，故消防供電電源不滿足一級負(fù)荷供電要求，應(yīng)設(shè)置柴油機作為第二動力源。原有消防給水系統(tǒng)設(shè)計有誤。

（2）即使該項目消防供電電源滿足一級負(fù)荷供電要求，原有消防給水系統(tǒng)無需設(shè)置柴油消防水泵，合理的分區(qū)設(shè)置應(yīng)為：

東區(qū)配4臺電動消防水泵（3用1備）：Q=200 L/S，H=80m；

西區(qū)配4臺電動消防水泵（3用1備）：Q=250 L/S，H=120m；

東、西區(qū)變頻穩(wěn)壓泵參數(shù)維持不變。

2.2 消防給水系統(tǒng)的正確設(shè)置

該項目若采用穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)，東西區(qū)各設(shè)一套消防給水系統(tǒng)，在不滿足一級負(fù)荷供電要求的前提下，消防水泵正確的設(shè)置應(yīng)為：

東區(qū)配3臺電動消防水泵、3臺柴油消防水泵及2臺變頻穩(wěn)壓泵。

電動消防泵參數(shù)（2用1備）：Q=305 L/S，H=96m（450kW）；

柴油消防水泵參數(shù)（3臺同時運行）：Q=200 L/S，H=80m；

西區(qū)配3臺電動消防水泵、3臺柴油消防水泵及2臺變頻穩(wěn)壓泵。

電動消防泵參數(shù)（2用1備）：Q=347 L/S，H=125m（710kW）；

柴油消防水泵參數(shù)（3臺同時運行）：Q=250 L/S，H=120m；

東、西區(qū)變頻穩(wěn)壓泵參數(shù)維持不變。

3 常用消防給水系統(tǒng)的分類

按照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50016—2006和《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50045—95（2005年版）中關(guān)于消防給水系統(tǒng)的規(guī)定，我國消防給水系統(tǒng)按壓力區(qū)分有常高壓給水系統(tǒng)、臨時高壓給水系統(tǒng)和低壓給水系統(tǒng)三類。對于設(shè)有穩(wěn)壓裝置（穩(wěn)壓泵、氣壓水罐等）的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)也按臨時高壓給水系統(tǒng)處置，技術(shù)措施與臨時高壓給水系統(tǒng)一樣對待。

3.1 各高壓消防給水系統(tǒng)的區(qū)別

3.1.1 常高壓給水系統(tǒng)與穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)的區(qū)別

（1）常高壓給水系統(tǒng)不設(shè)消防主泵和穩(wěn)壓裝置。

（2）常高壓給水系統(tǒng)在準(zhǔn)工作狀態(tài)和消防時，消防給水系統(tǒng)的水壓和流量要求都能滿足，而穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)在準(zhǔn)工作狀態(tài)，消防用水所需水壓要求能滿足，而流量不能完全滿足。只在消防時，消防主泵啟動后其消防用水所需水壓和流量才能全部滿足。

3.1.2 穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)與臨時高壓給水系統(tǒng)的區(qū)別

（1）穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)的特點之一就是設(shè)有穩(wěn)壓裝置，而臨時高壓給水系統(tǒng)一般不設(shè)穩(wěn)壓裝置，只有當(dāng)高位消防水箱不能滿足最不利點頂層消火栓0.07MPa靜水壓力要求時，才設(shè)置增壓設(shè)施。

（2）穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)在準(zhǔn)工作狀態(tài)時，消防用水的水壓是可以保證的，流量由穩(wěn)壓裝置供給，其值一般小于消防設(shè)計流量，而大于管網(wǎng)漏失水量。臨時高壓給水系統(tǒng)在準(zhǔn)工作狀態(tài)時，消防用水的水壓和流量都不能保證，而兩者在消防時對滿足消防用水的水壓和流量要求是完全一致的。

可見，對室外消防給水系統(tǒng)的“常高壓”和“臨時高壓”的界定同時強調(diào)消防主泵啟動前系統(tǒng)內(nèi)的水壓和流量。

3.1.3 三類消防給水系統(tǒng)對比表，詳見表1所示。

表1 三類消防給水系統(tǒng)對比表

通過以上比較，可以認(rèn)定穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)既有別于常高壓給水系統(tǒng)，也有別于臨時高壓給水系統(tǒng)，是介于兩者之間的消防給水系統(tǒng)。介于兩者之間既指它在消防體系中的位置，也指它的安全度指標(biāo)。

3.2 各高壓消防給水系統(tǒng)的適用性分析

3.2.1 從系統(tǒng)的安全可靠度及滅火成功率來分析

常高壓給水系統(tǒng)>穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)>臨時高壓給水系統(tǒng)

常高壓給水系統(tǒng)管網(wǎng)的流量和壓力在火災(zāi)初期及火災(zāi)持續(xù)時間內(nèi)均能保證，即一分一秒都能夠保證流量和壓力。臨時高壓給水系統(tǒng)在準(zhǔn)工作狀態(tài)時，由于消防用水的水壓和流量不能完全滿足，因此一旦發(fā)生火災(zāi)，不能有效地、及時地?fù)錅缁馂?zāi)。而穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)不論在準(zhǔn)工作狀態(tài)和消防時，對火災(zāi)初期和發(fā)展階段，都能滿足相應(yīng)的消防用水的水壓和流量要求，其滅火成功率高于臨時高壓給水系統(tǒng)。

3.2.2 從工程投資角度來分析

常高壓給水系統(tǒng)>穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)>臨時高壓給水系統(tǒng)

嚴(yán)格意義上的常高壓消防給水系統(tǒng)僅限于有利的自然地形條件（例如山區(qū)或丘陵地區(qū)）便于設(shè)置高位水池，或者市政給水管網(wǎng)可以時刻保持滿足滅火時所需要的壓力和流量。可見，常高壓消防給水系統(tǒng)具有一定的局限性，一般工程難得具備這種有利條件。相比之下穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)在工程實際中較容易實現(xiàn)，這也是大部分工程采用穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)的主要原因。

相對于臨時高壓給水系統(tǒng)來講，穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)增加的設(shè)施僅僅只有穩(wěn)壓裝置，所耗費用不多，工程投資略高于臨時高壓給水系統(tǒng)。

由此可見，工程項目消防給水系統(tǒng)選擇上，若有條件，優(yōu)先考慮采用常高壓給水系統(tǒng)，其次為穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)（臨時高壓給水系統(tǒng)一般不予考慮）。

4 該項目消防給水系統(tǒng)選擇

該項目地處陜北地區(qū)，在西區(qū)高處有可利用的自然地形條件。經(jīng)核算，在西區(qū)高處設(shè)置高位消防水罐，利用自然高差完全可以滿足全廠消防給水系統(tǒng)的要求。故該項目消防給水系統(tǒng)采用常高壓給水系統(tǒng)。東、西區(qū)無需設(shè)置消防水泵及變頻穩(wěn)壓泵。一方面原有生產(chǎn)消防蓄水池容積可適當(dāng)減小，另一方面可節(jié)省6臺電動消防水泵、6臺柴油消防水泵及2套變頻穩(wěn)壓設(shè)備。

4.1 常高壓給水系統(tǒng)最初的設(shè)置

西區(qū)1072m處設(shè)置2座有效容積為6000m3的高位消防水罐，總有效容積為12000m3，滿足全廠一次最大消防用水11880m3的要求。2座消防水池相互連通，并在水池連通管上設(shè)置切斷閥。

高位消防水池的補充水由生產(chǎn)水供給，在西區(qū)綜合水泵房內(nèi)設(shè)置消防補水泵2臺（一用一備），高位消防水池的補水時間按小于48h計。

由于西區(qū)高于東區(qū)約60米，東、西區(qū)共用一套高位消防水罐時，東區(qū)消防給水設(shè)施承受的靜壓過大，約1.90MPa。要解決此問題，可考慮采取以下2種辦法：

（1）提高整個東區(qū)消防設(shè)施的耐壓等級。

經(jīng)過調(diào)研，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的消防設(shè)施設(shè)計壓力為1.60MPa，高于此壓力要求的消防設(shè)施需要特制或采用進口設(shè)備，這樣勢必會增加該項目東區(qū)的消防設(shè)施投資。

（2）在通往東區(qū)的2根DN500消防水管上設(shè)置減壓式消能閥。

目前市面上絕大部分減壓閥只能減動壓，不能有效的減靜壓。即東區(qū)發(fā)生火災(zāi)事故，東區(qū)消防水使用時減壓閥才起作用，而消防水平常不使用時，即水靜止的情況下，東區(qū)的靜壓是無法消除的。

有些專利產(chǎn)品，例如KY43X 型減壓恒壓閥，從原理上分析是可以減靜壓的，雖然此閥組已經(jīng)廣泛應(yīng)用在市政供水、供熱等工程中，但還沒有與該項目完全類似的工程應(yīng)用實例。因此對于設(shè)置此套閥組是否能萬無一失的保證東區(qū)消防水系統(tǒng)不會超壓，還需進一步調(diào)研。

通過以上分析，東、西區(qū)共用一套高位消防水罐時，東區(qū)消防給水系統(tǒng)超壓，尚無好的解決辦法，此方案行不通。

4.2 常高壓給水系統(tǒng)最終的設(shè)置

結(jié)合該項目當(dāng)?shù)氐匦翁攸c，全廠消防設(shè)施設(shè)于西區(qū)。由于地勢高差，該項目東、西區(qū)各設(shè)一套常高壓消防給水系統(tǒng)。消防水系統(tǒng)采用高位消防水罐儲水。東、西區(qū)高位消防水罐分別設(shè)置在西區(qū)不同標(biāo)高處。

東區(qū)高位消防水罐位于絕對標(biāo)高1010.00m 處，設(shè)置消防水罐兩臺，單臺容積為4000m3，總?cè)莘e8000m3，壓力及水量均滿足東區(qū)消防要求。平時消防水管網(wǎng)閥門處于常開狀態(tài)。

東區(qū)消防補水泵：設(shè)有電動消防補水泵2臺，單臺流量為125m3/h，揚程為100m，一用一備，消防補水時間不超過48 小時。

西區(qū)高位消防水罐地處絕對標(biāo)高1060.00m 處，設(shè)置消防水罐兩臺，單臺容積為7000m3，總?cè)莘e14000m3，壓力及水量均滿足西區(qū)消防要求。平時消防水管網(wǎng)閥門處于常開狀態(tài)。

西區(qū)消防補水泵：設(shè)有電動消防補水泵2 臺，單臺流量為250m3/h，揚程為160m，一用一備，消防補水時間不超過48 個小時。

為保證冬季運行，水罐內(nèi)采用低壓蒸汽伴熱；為保證罐內(nèi)消防水水質(zhì)，可采取定期換水及向罐內(nèi)投加漂白粉藥劑等措施。

該項目東、西區(qū)消防給水系統(tǒng)確定為各自獨立的常高壓給水系統(tǒng)，雖然工程投資上高于原設(shè)計，但從消防給水系統(tǒng)的安全可靠度及滅火成功率來講，個人認(rèn)為選擇常高壓給水系統(tǒng)是正確的，增加投資是值得的，這一觀點后來也得到集團公司領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)可。

5 問題及建議

5.1 消防給水系統(tǒng)為常高壓給水系統(tǒng)，在準(zhǔn)工作狀態(tài)時，消防管網(wǎng)及消防設(shè)備承受的壓力約為1.20MPa，遠(yuǎn)大于穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)0.80MPa的壓力。因此消防管網(wǎng)的滲漏量會增大，消防系統(tǒng)閥門及設(shè)備需選用知名廠家的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

5.2 西區(qū)1060m和1010m處的高位消防水罐區(qū)域建議地面做硬化防滲處理。當(dāng)水罐溢流、放空或發(fā)生事故時可將此部分水有組織的坡向安全地帶，不至于影響廠區(qū)的安全生產(chǎn)。

5.3 進一步尋求能夠有效減靜壓的閥組，一方面原理上可行，另一方面有工程實踐證實其安全可靠，一旦有此類減壓閥出現(xiàn)，該項目東西區(qū)即可共用一套高位消防水罐，很大程度上節(jié)省投資。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]