采用泡沫比例混合裝置固定泡沫站在粗甘油原料罐區的應用

魏姍姍

【摘 要】通過對粗甘油罐區儲罐性質進行分析 ，提出采用固定式泡沫滅火系統及固定式冷卻系統。通過對消防泵房與原料罐區位置與距離的分析，提出采用貯罐壓力式泡沫比例混合裝置建立固定式消防泡沫站 ，解決了消防泵房與需保護罐區距離過遠、泡沫混合液到發生火災點超過5min的問題，有效保證了原料罐區消防安全。

【關鍵詞】粗甘油；罐區；固定式泡沫滅火系統；泡沫站

引言

隨著大型石油化工企業相繼建成投產，工藝裝置、儲罐向大規模化發展，要求消防供水系統的流量加大、壓力提高、安全保護等級升級。根據規范要求，大規模的工藝裝置區、罐區需要固定式消防設施保護，如固定冷卻水系統、固定泡沫滅火系統等。

為保證及時有效的進行消防滅火，規范規定：發生火災時，將泡沫混合液輸送到保護對象的時間不能超過5min。然而在實際情況中，大中型石油化工行業為保證生產線的便捷實用，在進行廠區布置時優先考慮布置生產建筑、構筑物，而將消防泵房放置在廠區邊緣區域。這有可能造成消防設施距離被保護區域較遠、發生火災時泡沫混合液不能及時到達的問題。針對此問題，我們可以采用在大型儲罐區周圍設置泡沫站的方法來解決。

本文以某石油化工企業大型儲罐的固定泡沫滅火系統設計為例，介紹泡沫站的設置方法、固定泡沫滅火系統的構建及應用效果。

一、工程分析

本工程為新建年產60萬噸油脂化學品項目，主要生產原料是粗甘油和棕櫚油。甘油是重要的化工原料，棕櫚油經過精煉分提，可以得到不同熔點的產品，分別在餐飲業、食品工業和油脂化工業擁有廣泛的用途。因此市場需求旺盛，銷量逐年增加。

本工程建設用地面積約21萬平米，包括生產設施（油脂水解車間、加氫制氫車間、脂肪酸造粒車間等）、輔助生產設施（原料罐區、產品罐區、導熱油爐間、配電室、動力中心等）以及生活服務設施（綜合辦公樓、生活樓等）。

二、泡沫滅火系統泵房和泡沫站設置建議方案比較

（一）消防防護要求

原料罐區內設有6個固定頂罐，單罐容積6000m3，罐體直徑22m，高16.5m。儲存物質為粗甘油和棕櫚油，粗甘油為丙B類可燃液體，與水混溶，閃點177℃，棕櫚油為丙B類可燃液體，與水不溶，閃點大于120℃，本次以甘油為例進行討論。根據《建筑設計防火規范》規定，需要采用固定式泡沫滅火系統和固定式冷卻消防系統對其進行保護。由于甘油與水混溶，故需采用抗溶性泡沫。

（二）消防泵房和泡沫站設置的幾種方案

1.方案一（集中布置方案）

方案一將泡沫水泵和壓力式比例混合裝置（帶泡沫儲罐、膠囊、比例混合器等）同時設置在消防泵房內，對罐區進行保護。泡沫水泵從消防水池吸水之后立即將水輸送至壓力式比例混合裝置，產生泡沫混合液后再出泵房，由廠區泡沫管道輸送至原料罐區，在進入罐體上方的泡沫發生器。

2.方案二（分開布置方案）

方案二消防泵房內獨立設置泡沫水泵，在靠近原料罐區防火堤，并且與各甲、乙、丙類液體儲罐罐壁間距大于20m的地方設置壓力式比例混合裝置（泡沫站）。泡沫水泵從消防水池吸水加壓后，可以及時將水輸送至泡沫站內的壓力式比例混合裝置，產生泡沫混合液輸送至原料罐區進行保護。

（三）方案比選

方案一的優點是泡沫水泵和泡沫混合裝置布置在一起，便于消防設備統一管理，節省用地；缺點是泡沫混合液輸送到原料罐區的時間比較長。方案二的優點是地下泡沫供水管道中一直充滿水，當泡沫水泵開啟時，可以在短時間內立刻產生泡沫混合液，對原料罐區進行保護，節省了輸送時間。

結合該項目具體情況，消防泵房設置在距離罐區較遠的位置，泡沫管道從消防泵房到原料罐區管道距離約700m，根據《泡沫系統設計規范》4.1.10規定，泡沫混合液輸送到保護對象的時間不大于5min，造成了泡沫系統設置困難。如將泡沫比例混合裝置設置在消防泵房，為滿足輸送時間，需提高流速，則管路水頭損失必然增加，泡沫水泵揚程需相應增大。當泡沫系統干管采用管徑DN200時，可以保證輸送時間和流速，經計算得出泡沫水泵須采用1.7MPa揚程。一方面大量增加量揚程在管路水損上十分不經濟，另一方面目前泡沫比例混合裝置的最大工作壓力為1.2MPa，故方案一不可行。

三、泡沫消防系統設備核算及選型

固定式消防泡沫系統由泡沫水泵、泡沫比例混合裝置（ 附泡沫罐）、消防管線系統、泡沫消防槍（ 栓）、泡沫發生器、罐頂消防噴嘴等構成。針對本案例，泡沫水泵和泡沫罐核算選型是關鍵。

（一）消防泡沫液總供給流量計算

泡沫滅火系統撲救儲罐區一次火災的泡沫混合液設計用量應按罐內用量、輔助泡沫槍用量、管道剩余量三者之和最大的儲罐確定。計算方式如下：

1.罐內用量Q1

儲罐內為水溶性液體，泡沫液供給強度采用12L/（min.m2），連續供給時間30min，最大罐截面積為：11x11 x 3.14=380m2，采用6%混合泡沫液。

則設計混合液流量q1設=12 x 380/60=76L/s

根據實際選型，需采用4個PC24的泡沫發生口，則實際泡沫混合液流量為q1實=24 x 4=96 L/s

實際泡沫混合液用量為Q1實=96 x 30 x 60/1000=172.8 m3

按泡沫量占6%比例計算：

泡沫量為Q1泡沫=172.8x 6%=10.37 m3

所需供水流量為q1水=96 L/s x 94%=90.24 L/s

2.輔助泡沫槍用量Q2

按照《泡沫滅火系統設計規范》規定，儲罐直徑大于20m且小于等于30m時，輔助泡沫槍配備數量為2支，連續供給時間20min，泡沫混合液流量240L/min。endprint

設計泡沫液Q2=240 x 20 x 2/1000=9.6 m3

設計需泡沫液量Q2泡沫=9.6 x 6%=0.576 m3

所需供水流量為q2水=240 x 2 x 94%/60=7.52L/s

3.管道剩余量Q3

設置泡沫站后，泡沫混合液只考慮泡沫站后的管道容量，泡沫系統干管管徑可按照正常流速設計。

泡沫主管：DN250，L=400m；泡沫支管：DN100，L=110

則Q3=19.63+0.86=20.49m3

設計需泡沫液量Q3泡沫=20.49 x 6%=1.23m3

4.泡沫滅火系統撲救儲罐區一次火災的泡沫液總量

Q泡=10.37+0.576+1.23=12.2m3

泡沫滅火系統所需供水泵流量為Q水=90.24+7.52=97.76 L/s

（二）泡沫消防設備選型

1.消防泡沫水泵選型

根據上述計算結果，結合實際廠家設備資料，選用消防泡沫水泵 2 臺，一用一備，備用為柴油泵。單臺流量 100L/ s，壓力1.5MPa，滿足泡沫系統總用水量及壓力需求。

2.壓力隔膜式泡沫比例混合裝置選型

選用PHYM 80/80系列壓力式比例混合裝置 ，數量為2臺，儲存泡沫總容量為16m3，滿足泡沫系統的泡沫液容量需求。當發生火災時，報警系統發報警信號，同時將啟動消防水泵，當壓力水進入比例混合器后一部分壓力水通過進水管進入罐內，擠壓膠囊，將膠囊等量的泡沫液從出液管內擠出，通過進液管進入比例混合器，與另一部分水混合形成泡沫混合液，輸送給泡沫產生（或）噴射設備，產生空氣泡沫進行滅火。

四、結束語

設置泡沫站、將泡沫比例混合裝置與消防泵房分開的方式，能有效、高速、可靠的解決大型石油化工企業罐區滅火問題，實現第一時間滅火。同時也能解決消防泵房距離被保護區域太遠，泡沫混合液輸送時間過長的問題。該系統在原始集中設置消防設施的方案上進行優化，保證了火災救護的及時性。同時該方案也適合在其他石油化工行業推廣使用。

參考文獻 ：

[1] GB50160 - 2008 ，《石油化工企業設計防火規范》

[2] GB50151 - 2010，《泡沫滅火系統設計規范》endprint