海上油田陸岸終端消防系統能力校核

胡徐彥 中海石油（中國）有限公司湛江分公司

為使某海上油田陸岸終端外輸含水達標和系統平穩運行，滿足銷售計量之要求，在正常生產和檢修時，外輸油中含水要滿足達標要求，并滿足原油儲備和事故時原油儲存的要求。需對原油儲罐區進行改擴建，并對已建海水消防站進行遷建設計。其主要的工程設計包括：新建2座5 000m3原油儲罐后需增設消防設施，原有消防管網需進行改建；該陸岸終端南圍墻外海水消防站搬遷后室外消防需重新設計。原有罐區擴建后，從該陸岸終端到某區1#注水站和2#注水站的2條注水管線需改線。新建的這2座5 000m3原油儲罐分別位于千方罐區和萬方罐區。根據《石油天然氣工程設計防火規范（GB50183—2004）》，原油儲罐區消防用水量即為撲救儲罐區最大一次火災滅火用水量和消防冷卻用水量之和。罐區擴建后，該陸岸終端罐區原油總儲存能力為4.4×104m3，根據規范中第3.2.2條對廠、站、庫分級之規定，該陸岸終端屬于二級站。原陸岸終端原油罐區最大一次滅火用水量以萬方罐區為主，本文對萬方罐區中消防用水量最大的儲罐進行核算。經計算，該陸岸終端原有罐區擴建后，原有消防系統消防能力能夠滿足使用之要求。

1 按10 000m3油罐計算

（1）泡沫滅火用水量。10 000m3油罐為外浮頂儲罐，固定式液上噴射泡沫滅火系統。根據現行《泡沫滅火系統設計規范（GB 50151—2010）》4.3.2條，油罐滅火泡沫混合液供給強度為q=12.5 L/min·m2，連續供給時間30 min。油罐保護面積：10 000m3油罐直徑28.5m，高15.83m。泡沫堰板與罐壁間距設為1.0m，則油罐的保護面積為86.36m2。泡沫混合液流量：Q泡=64.8m3/h。泡沫產生器數量及型號：目前，10 000m3油罐上已有4個PC8型泡沫產生器（泡沫混合液流量為8 L/s）。根據現行規范，PC8產生器的最大保護周長為24m（堰板高度0.9m），則4個泡沫產生器的保護周長為96m，大于罐周長（89.54m），滿足規范要求。輔助泡沫槍數量及連續供給時間：根據規范，按10 000m3儲罐直徑28.5m考慮，需配備撲滅液體流散火災PQ8型泡沫槍2支，單支流量8 L/s，連續供給時間為20min。泡沫混合液設計總流量：Q總=48 L/s。計算一次滅火泡沫混合液設計總量：泡沫液連續供給時間30 min，泡沫槍供給時間20 min。泡沫混合液量V混=118.25m3；泡沫液儲備量 V泡=7.10 m3。泡沫滅火用水量 V水=V混-V泡=111.15m3。

（2）消防冷卻用水量。10 000m3油罐采用半固定式消防冷卻水系統。根據《石油天然氣工程設計防火規范（GB 50183—2004）》，10 000m3油罐發生火災時，著火罐冷卻水供給范圍為罐周全長，供給強度為0.6 L/s·m（采用?19mm水槍）。根據《石油天然氣工程設計防火規范（GB 50183—2004）》中8.4.6條第2項，著火的浮頂罐應冷卻，其相鄰罐可不冷卻。消防冷卻水連續供水時間設計為4 h。已知10 000m3油罐周長L=89.49m，經計算：冷卻水流量Q冷=193.30m3/h；冷卻水用量V冷=773.2m3。

（3）萬方罐區總的消防用水量。V總=V冷+V水=884.35m3。

（4）萬方罐區消火栓設置數量。N萬=Q冷/3.6/15≈3.5（個），取N萬=4（個）。

2 按5 000m3油罐計算

（1）泡沫滅火用水量。5 000m3油罐為固定頂儲罐，固定式液上噴射泡沫滅火系統。根據現行《泡沫滅火系統設計規范（GB 50151—2010）》第4.2.2.1條，油罐滅火泡沫混合液供給強度為q=5 L/min·m2，連續供給時間45min。油罐保護面積：5 000m3油罐直徑D1=23.7m，保護面積為其橫截面積S=440.93 m2。泡沫混合液流量：Q泡=132.3m3/h。泡沫產生器數量及型號：PC16（按現有5 000m3油罐所設置泡沫發生器16 L/s）型泡沫產生器數量N=36.74/16≈3個。輔助泡沫槍數量及連續供給時間：根據《泡沫滅火系統設計規范（GB 50151—2010）》第4.1.4條，按5 000m3儲罐直徑為23.7m考慮，撲滅液體流散火災PQ8型泡沫槍2支，單支流量8 L/s，連續供給時間20min。泡沫混合液設計總流量：Q總=64 L/s。計算一次滅火泡沫混合液設計總量：泡沫連續供給時間45min，泡沫槍供給時間20min；泡沫混合液量V混=191.25m3；泡沫液儲備量V泡=191.25×6%=11.48m3。泡沫滅火用水量V水=V混-V泡=179.77m3。

（2）消防冷卻用水量。5 000m3油罐采用半固定式消防冷卻水系統。根據《石油天然氣工程設計防火規范（GB 50183—2004）》，5 000m3（直徑23.7m）油罐發生火災時，著火罐冷卻水供給范圍為罐周全長，供給強度為0.8L/s·m（采用?19mm水槍），相鄰罐(保溫)冷卻水供給范圍為罐周半長，供給強度為0.2 L/s·m。消防冷卻水連續供水時間設計為6 h。已知10 000m3油罐直徑為28.5m，周長L=89.49m，5 000m3油罐直徑為23.7m，周長L=74.42 m，經計算：冷卻水流量Q冷=75.927 L/s=276.34m3/h；冷卻水用量V冷=1768.89m3。

（3）5 000 m3罐區總的消防用水量。V總=V冷+V水=1 948.66m3。由計算比較得，5 000m3罐區消防總用水量為1 948.66m3。

3 消防能力校核

（1）消防水源能力核算。由上述計算得，該陸岸終端萬方罐區一次滅火總用水量為1 948.66m3，火災延續時間6 h。其中消防冷卻水量為1 768.89m3，泡沫滅火用水量為179.77m3。現有的兩座500m3消防水罐，進出口液位差為7m，實際最大存儲量874.43m3。水罐補水經現場與生產單位共同實測，每小時補水量193m3，則在6 h的火災延續時間內，總補充水量為1 158m3。稠聯實際的一次滅火供給水量為2 033m3＞1 948.66m3。

（2）泡沫消防泵能力核算。撲救萬方罐區最大一次火災時，其泡沫混合液設計總流量為64 L/s（230.4 m3/h）。泡沫消防泵共3臺，參數為Q=164.4m3/h，H=90.8m，N=75 kW，2用1備，一次滅火泡沫混合液供給量328.8m3/h＞230.4m3/h。

（3）清水消防泵能力核算?，F行《石油天然氣工程設計防火規范（GB50183—2004）》規定著火油罐冷卻水供給強度為0.8 L/s·m。撲救萬方罐區最大一次火災時，其冷卻水量為76 L/s（273.6m3/h）。另外，原油儲罐區設置了PSD40型消防水炮，撲救初期火災時，需使用3門消防水炮，水炮額定流量40 L/s（144m3/h），則冷卻水量為120L/s（432m3/h）。目前已有的2臺消防水泵型號為XBD8/110—200SLW （Q=437.7m3/h， H=86m，N=132 kW）（1用1備），可滿足使用要求。

綜上所述，該陸岸終端原有罐區擴建后，原有消防系統消防能力能夠滿足使用要求。

4 結語

（1）某海上油田陸岸終端原油儲罐改擴建工程具體的設計內容包括：將原有罐區防火堤外已有消防冷卻水管線和泡沫消防管線拆除，并在新建防火堤外重新敷設；每座5 000m3油罐罐頂設PC16型泡沫產生器3套，共6套；罐區周圍新增室外地上消火栓3套，消防水炮3套，泡沫栓3套；將該陸岸終端至某區1#注水站和2#注水站的注水管線進行改線。經計算，該陸岸終端原有罐區擴建后，原有消防系統其消防能力能夠滿足使用要求。

（2）管材選擇情況。消防管線采用鋼管，管徑≤DN150 mm采用普通焊接鋼管（GB/T 3091—2001）；管徑≥DN150 mm采用螺旋縫焊接鋼管（SY/T5037—2000）。埋地部分管外壁做瀝青加強級防腐，地上部分管外壁刷樟丹及綠色調和漆各二道；注水管線采用玻璃鋼管，管線規格為DN100mm，設計壓力16MPa。

（3）海水消防站內有4座40m3海水高架罐，2臺海水提升泵。站內值班室及庫房建筑體積約為500m3，其室外消防用水量為10 L/s，火災持續時間為2 h，最大一次火災用水量為72m3。站內共設置1具室外地上式消火栓，消火栓供水由陸岸終端內消防系統供給。海水消防站火災類型屬于A類輕危險級，站內配手提式MF/ABC5磷酸銨鹽干粉滅火器8具，推車式MFT/ABC35磷酸銨鹽干粉滅火器2具。