中小型石油儲(chǔ)罐消防設(shè)計(jì)研究

張友先

（山西省商業(yè)設(shè)計(jì)院 山西省太原市 030000）

0 引言

隨著我國能源戰(zhàn)略的不斷實(shí)施，石油成為了國家最重要的戰(zhàn)略儲(chǔ)備資源。為了能夠有效地節(jié)約成本，石油儲(chǔ)罐的體型變得越來越大。我國已建的儲(chǔ)罐容量基本都已經(jīng)超過100*104m3了，甚至還有1500*104m3以上容量的儲(chǔ)罐。然而，中小型油罐在石油的儲(chǔ)存中仍然起著最重要的作用，石油庫規(guī)模的擴(kuò)大造成儲(chǔ)存風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增加。為了有效遏制石油儲(chǔ)罐火災(zāi)的發(fā)生，在進(jìn)行油罐設(shè)計(jì)時(shí)必須減少消防上的先天不足，降低安全隱患，因此需要從工藝設(shè)計(jì)、布局、防火滅火等角度進(jìn)行考慮。

1 中小型型石油庫與消防系統(tǒng)

1.1 中小型石油庫

中小型石油庫與大型石油庫的區(qū)別主要在選址、容量和消防設(shè)置方面。大型油庫一般設(shè)置在沿海地區(qū)，儲(chǔ)存的規(guī)模很大，進(jìn)出的管線很多，而且單罐的儲(chǔ)存量巨大，但是中小型油罐相對(duì)可以設(shè)置在內(nèi)陸地區(qū)，而且規(guī)模較小，由于使用的罐體較小，油庫可能排列較多的油罐，因此管線排布復(fù)雜。

1.2 消防系統(tǒng)

中小型石油庫的消防設(shè)置主要是按照我國的現(xiàn)行規(guī)范，設(shè)計(jì)了消防給水系統(tǒng)、水噴淋冷卻系統(tǒng)和泡沫滅火系統(tǒng)、火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)等，還配置了一定數(shù)量的移動(dòng)消防設(shè)備，即使這樣，油罐的安全隱患仍然很高。

2 中小型石油儲(chǔ)罐的火災(zāi)分析

通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)中小型石油儲(chǔ)罐的火災(zāi)危險(xiǎn)性主要來自管線復(fù)雜，難以管理，而且放置密集。由于罐體較多，空間不足，一旦起火很難撲滅，發(fā)生火災(zāi)后罐體的輻射熱很強(qiáng)，容易引發(fā)爆炸，罐體多清理也不及時(shí)，因此石油中的一些化學(xué)物質(zhì)容易腐蝕管道等等。

2.1 中型油罐的輻射熱較高

我國建設(shè)的中小型石油儲(chǔ)罐中，中型油罐罐體的直徑往往達(dá)到20m左右，如果發(fā)生敞開式油罐燃燒，產(chǎn)生的熱輻射會(huì)影響到周圍。通過研究發(fā)現(xiàn)，容積2*104m3的儲(chǔ)罐燃燒時(shí)產(chǎn)生的輻射熱已經(jīng)可以達(dá)到1500*104kW以上，因此一旦發(fā)生燃燒，輻射熱會(huì)按指數(shù)增加，對(duì)周邊產(chǎn)生毀滅性破壞。

2.2 儲(chǔ)罐密集可能造成地基沉降

由于儲(chǔ)罐較多，如果罐區(qū)選擇的位置地基條件較差，儲(chǔ)罐群就會(huì)產(chǎn)生巨大的壓力，一旦發(fā)生自然災(zāi)害可能會(huì)引起地基不均勻沉降，導(dǎo)致油罐破裂，油品泄露。比如日本三棱水島煉油廠發(fā)生的沉降事故，我國也曾經(jīng)發(fā)生過類似的事故。

2.3 腐蝕的影響

油罐會(huì)泄露的一個(gè)重要原因是油罐的腐蝕，常用的防腐手段只能夠延緩罐體的腐蝕卻不能根治。油罐中的油品越多，腐蝕成分越高，因此油罐的腐蝕更加劇烈，一些反應(yīng)會(huì)放熱，這些熱量增加了火災(zāi)事故的危險(xiǎn)。

2.4 油罐密集

中小型石油儲(chǔ)備庫隨著社會(huì)的發(fā)展不斷擴(kuò)張，目前一般儲(chǔ)備的油量都在百萬級(jí)以上，因此所需要的儲(chǔ)罐也很多，這樣大規(guī)模的儲(chǔ)罐一旦發(fā)生火災(zāi)，撲滅的難度非常之大，一般都是毀滅性的，固定消防設(shè)施也起不到任何作用。

3 火災(zāi)的發(fā)生原因

引起火災(zāi)的原因可能為明火、焊接以及其他。明火一般包括靜電和雷電等，還有庫內(nèi)庫外的明火比如吸煙，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的明火來自表面發(fā)熱、火星等，其他原因包括摩擦和沖擊。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，電氣火災(zāi)的比例大約為40%，明火為20%，其他的原因多為用火不慎，所以進(jìn)行油庫的消防設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)油庫的特點(diǎn)進(jìn)行。

4 中小型油罐的消防技術(shù)

針對(duì)中小型油罐的危險(xiǎn)性和影響，設(shè)計(jì)人員主要從儲(chǔ)罐的布局、工藝設(shè)計(jì)、防滅火等角度進(jìn)行消防安全措施的研究。

4.1 油罐的工藝

4.1.1 儲(chǔ)罐的工藝設(shè)計(jì)

石油儲(chǔ)罐的常用儲(chǔ)存設(shè)備有外浮頂、內(nèi)浮頂和固定頂三種，固定頂?shù)膬?chǔ)罐有一個(gè)空間會(huì)造成油氣混合，因此不適合儲(chǔ)存大量的油品。內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐密閉性很好，能夠降低油品的蒸發(fā)，因此火災(zāi)的危險(xiǎn)性較小，安全性較高，用來儲(chǔ)存輕質(zhì)油。外浮頂?shù)膬?chǔ)罐安全性也比固定頂?shù)暮茫菀鬃龀纱笮偷膬?chǔ)罐，所以大容量的儲(chǔ)罐一般都做成外浮頂?shù)膬?chǔ)罐。

4.1.2 儲(chǔ)罐材料的選擇

目前我國的石油儲(chǔ)存主要采用金屬油罐，油罐出于密封性的考慮需要更高的抗壓能力，因此對(duì)于鋼材的性能提出了更高的要求。當(dāng)前國際上有非常成熟的鋼材生產(chǎn)技術(shù)，材質(zhì)純凈而且具有很好的韌性和塑性。我國的鋼材也可以滿足生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)罐的要求。

4.1.3 儲(chǔ)罐防腐處理

由于油品內(nèi)含有一些氯化物、硫酸鹽、硫化氫等物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)對(duì)油罐形成腐蝕，引起這些部位的腐蝕穿孔，因此需要對(duì)油罐進(jìn)行防腐處理，比如刷防腐材料，增加罐底的厚度和采用陰極保護(hù)等措施。

4.2 防滅火措施

對(duì)油罐進(jìn)行合理的消防設(shè)計(jì)才能夠保證消防安全，在進(jìn)行消防設(shè)計(jì)時(shí)，不但要考慮到日常的防火需要，還得考慮到滅火的技術(shù)保障。

4.2.1 布置防雷、防靜電措施

雷電引起火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生，在設(shè)計(jì)油罐的時(shí)候應(yīng)當(dāng)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，對(duì)于外浮頂儲(chǔ)罐來講，通常用兩根導(dǎo)線連接罐頂與罐壁，并最好合適的接地。油品與固體之間、油品與液體之間或者不同液體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，也會(huì)產(chǎn)生靜電，靜電引起的火災(zāi)占據(jù)整個(gè)火災(zāi)比例的15%，因此也需要選擇合理的靜電防護(hù)措施。

4.2.2 采用合格的電氣設(shè)備與防爆設(shè)施

油罐周圍的設(shè)備如果采用非防爆型或者防爆等級(jí)不夠的設(shè)施，比如燈具和開關(guān)等，容易在使用的時(shí)候產(chǎn)生火花，引起火災(zāi)事故，因此需要選擇合理的電氣設(shè)備，科學(xué)使用和管理。

4.2.3 設(shè)置火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)裝置

在消防設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)采用火災(zāi)報(bào)警設(shè)施對(duì)油罐進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果某處發(fā)生故障，就能夠發(fā)出報(bào)警的信號(hào)，把火災(zāi)消滅在萌芽階段。目前的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)包括光柵光纖和感溫電纜，光柵是最近新出的系統(tǒng)，比感溫電纜使用起來穩(wěn)定，更加適合大型油罐的應(yīng)用。

5 結(jié)語

通過分析我國大型石油儲(chǔ)罐的特點(diǎn)，以及火災(zāi)的原因和特點(diǎn)得知，我國的中小型油罐具有布局密集、管線復(fù)雜等特點(diǎn)，而且由于較難管理，儲(chǔ)罐發(fā)生事故的概率也高。本文通過工藝、布置以及消防設(shè)計(jì)幾個(gè)方面，結(jié)合儲(chǔ)罐的間距布置，優(yōu)化了中小型儲(chǔ)罐的消防設(shè)計(jì)。