采用泡沫比例混合裝置固定泡沫站在粗甘油原料罐區(qū)的應(yīng)用

魏姍姍/中國中輕國際工程有限公司化工設(shè)計工程部

采用泡沫比例混合裝置固定泡沫站在粗甘油原料罐區(qū)的應(yīng)用

魏姍姍/中國中輕國際工程有限公司化工設(shè)計工程部

通過對粗甘油罐區(qū)儲罐性質(zhì)進行分析 ，提出采用固定式泡沫滅火系統(tǒng)及固定式冷卻系統(tǒng)。通過對消防泵房與原料罐區(qū)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(qū)距離過遠、泡沫混合液到發(fā)生火災(zāi)點超過5min的問題，有效保證了原料罐區(qū)消防安全。

粗甘油；罐區(qū)；固定式泡沫滅火系統(tǒng)；泡沫站

引言

隨著大型石油化工企業(yè)相繼建成投產(chǎn)，工藝裝置、儲罐向大規(guī)模化發(fā)展，要求消防供水系統(tǒng)的流量加大、壓力提高、安全保護等級升級。根據(jù)規(guī)范要求，大規(guī)模的工藝裝置區(qū)、罐區(qū)需要固定式消防設(shè)施保護，如固定冷卻水系統(tǒng)、固定泡沫滅火系統(tǒng)等。

為保證及時有效的進行消防滅火，規(guī)范規(guī)定：發(fā)生火災(zāi)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(yè)為保證生產(chǎn)線的便捷實用，在進行廠區(qū)布置時優(yōu)先考慮布置生產(chǎn)建筑、構(gòu)筑物，而將消防泵房放置在廠區(qū)邊緣區(qū)域。這有可能造成消防設(shè)施距離被保護區(qū)域較遠、發(fā)生火災(zāi)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(qū)周圍設(shè)置泡沫站的方法來解決。

本文以某石油化工企業(yè)大型儲罐的固定泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計為例，介紹泡沫站的設(shè)置方法、固定泡沫滅火系統(tǒng)的構(gòu)建及應(yīng)用效果。

一、工程分析

本工程為新建年產(chǎn)60萬噸油脂化學(xué)品項目，主要生產(chǎn)原料是粗甘油和棕櫚油。甘油是重要的化工原料，棕櫚油經(jīng)過精煉分提，可以得到不同熔點的產(chǎn)品，分別在餐飲業(yè)、食品工業(yè)和油脂化工業(yè)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(shè)用地面積約21萬平米，包括生產(chǎn)設(shè)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(chǎn)設(shè)施（原料罐區(qū)、產(chǎn)品罐區(qū)、導(dǎo)熱油爐間、配電室、動力中心等）以及生活服務(wù)設(shè)施（綜合辦公樓、生活樓等）。

二、泡沫滅火系統(tǒng)泵房和泡沫站設(shè)置建議方案比較

（一）消防防護要求

原料罐區(qū)內(nèi)設(shè)有6個固定頂罐，單罐容積6000m3，罐體直徑22m，高16.5m。儲存物質(zhì)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(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定，需要采用固定式泡沫滅火系統(tǒng)和固定式冷卻消防系統(tǒng)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(shè)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(shè)置在消防泵房內(nèi)，對罐區(qū)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(chǎn)生泡沫混合液后再出泵房，由廠區(qū)泡沫管道輸送至原料罐區(qū)，在進入罐體上方的泡沫發(fā)生器。

2.方案二（分開布置方案）

方案二消防泵房內(nèi)獨立設(shè)置泡沫水泵，在靠近原料罐區(qū)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(shè)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(nèi)的壓力式比例混合裝置，產(chǎn)生泡沫混合液輸送至原料罐區(qū)進行保護。

（三）方案比選

方案一的優(yōu)點是泡沫水泵和泡沫混合裝置布置在一起，便于消防設(shè)備統(tǒng)一管理，節(jié)省用地；缺點是泡沫混合液輸送到原料罐區(qū)的時間比較長。方案二的優(yōu)點是地下泡沫供水管道中一直充滿水，當(dāng)泡沫水泵開啟時，可以在短時間內(nèi)立刻產(chǎn)生泡沫混合液，對原料罐區(qū)進行保護，節(jié)省了輸送時間。

結(jié)合該項目具體情況，消防泵房設(shè)置在距離罐區(qū)較遠的位置，泡沫管道從消防泵房到原料罐區(qū)管道距離約700m，根據(jù)《泡沫系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》4.1.10規(guī)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(tǒng)設(shè)置困難。如將泡沫比例混合裝置設(shè)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(yīng)增大。當(dāng)泡沫系統(tǒng)干管采用管徑DN200時，可以保證輸送時間和流速，經(jīng)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(jīng)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(tǒng)設(shè)備核算及選型

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

（一）消防泡沫液總供給流量計算

泡沫滅火系統(tǒng)撲救儲罐區(qū)一次火災(zāi)的泡沫混合液設(shè)計用量應(yīng)按罐內(nèi)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(nèi)用量Q1

儲罐內(nèi)為水溶性液體，泡沫液供給強度采用12L/(min.m2)，連續(xù)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(shè)計混合液流量q1設(shè)=12 x 380/60=76L/s

根據(jù)實際選型，需采用4個PC24的泡沫發(fā)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(tǒng)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，儲罐直徑大于20m且小于等于30m時，輔助泡沫槍配備數(shù)量為2支，連續(xù)供給時間20min，泡沫混合液流量240L/min。

設(shè)計泡沫液Q2=240 x 20 x 2/1000=9.6 m3

設(shè)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(shè)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(tǒng)干管管徑可按照正常流速設(shè)計。

泡沫主管：DN250，L=400m；泡沫支管：DN100，L=110

則Q3=19.63+0.86=20.49m3

設(shè)計需泡沫液量Q3泡沫=20.49 x 6%=1.23m3

4.泡沫滅火系統(tǒng)撲救儲罐區(qū)一次火災(zāi)的泡沫液總量

Q泡=10.37+0.576+1.23=12.2m3

泡沫滅火系統(tǒng)所需供水泵流量為Q水=90.24+7.52=97.76 L/s

（二）泡沫消防設(shè)備選型

1.消防泡沫水泵選型

根據(jù)上述計算結(jié)果，結(jié)合實際廠家設(shè)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(tǒng)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(shù)量為2臺，儲存泡沫總?cè)萘繛?6m3，滿足泡沫系統(tǒng)的泡沫液容量需求。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，報警系統(tǒng)發(fā)報警信號，同時將啟動消防水泵，當(dāng)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(nèi)，擠壓膠囊，將膠囊等量的泡沫液從出液管內(nèi)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(chǎn)生（或）噴射設(shè)備，產(chǎn)生空氣泡沫進行滅火。

四、結(jié)束語

設(shè)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(yè)罐區(qū)滅火問題，實現(xiàn)第一時間滅火。同時也能解決消防泵房距離被保護區(qū)域太遠，泡沫混合液輸送時間過長的問題。該系統(tǒng)在原始集中設(shè)置消防設(shè)施的方案上進行優(yōu)化，保證了火災(zāi)救護的及時性。同時該方案也適合在其他石油化工行業(yè)推廣使用。

[1]GB50160 - 2008 ,《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》

[2]GB50151 - 2010,《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》