石化企業某項目甲醇罐區的消防設計

張晗

摘 要：本文介紹了石化企業某項目甲醇罐區的消防設計思路，闡述了甲醇罐區泡沫滅火系統、消防冷卻水系統及滅火器的設計計算，并提出一些需要注意的問題。

關鍵詞：甲醇罐區;泡沫站;消防設計

本項目為石化企業50萬t/a煤基乙醇項目，該項目中設有甲醇罐區，甲醇為無色透明液體，易溶于水，燃點為385℃，閃點為11℃，沸點為64.8℃，蒸氣爆炸極限為5.5%～44%，最小點火能為0.215mJ，具有流動性、擴散性、易揮發、受熱易膨脹等特性，在其生產和儲存中極易發生安全事故，對生命財產安全造成很大威脅。

1 甲醇罐區概況

甲醇罐區長82m，寬26.5m，設有4個甲醇儲罐，容積都為1000m3，直徑都為11.5m，其中兩個為固定頂立式粗甲醇儲罐，高10.65m，另外兩個為內浮頂立式精甲醇儲罐，高12m，4個甲醇儲罐設于防火堤內，成一字型排列，如下圖1所示：

根據規范[1-3]，本罐區需設置泡沫滅火系統、消防冷卻水系統及配置一定數量的滅火器。

2 消防系統設計計算

由于廠區占地面積小于1000000m2，因此同一時間發生火災數為一處[2]。

2.1 泡沫滅火系統

甲醇的火災危險類別為甲B類，4個甲醇儲罐都應設固定式泡沫滅火系統[2]，甲醇為水溶性液體，4個甲醇儲罐都采用固定式低倍數泡沫滅火系統、液上噴射，并配置一支用于撲救液體流散火災的輔助泡沫槍。由于內浮頂式精甲醇罐不是鋼制單盤式、雙盤式、敞口隔艙式，且不設泡沫緩沖裝置，因此設計時可按固定頂對待，但其泡沫混合液連續供給時間按固定頂的1.5倍計[3]。

2.1.1 罐區泡沫消防管道設計

固定頂儲罐的保護面積應按其橫截面積確定，四個甲醇儲罐的保護面積都為103.82m2，泡沫混合液供給強度都為12L/（min·m2）[3]，則泡沫混合液的流量都為：103.82×12/60=20.77L/s。

每個儲罐可設置2個PCL16（16L/s）型或3個PCL8（8L/s）型泡沫發生器[3]，考慮3個PCL8型泡沫發生器的泡沫混合液流量更接近計算值，所以選擇3個PCL8型泡沫發生器，因此每個儲罐泡沫混合液的實際流量為：24L/s，輔助泡沫槍流量為4L/s[3]，所以泡沫滅火系統總設計流量為28L/s，泡沫干管總管徑為DN150。

泡沫干管沿防火堤外埋地敷設，其上布置2座泡沫消火栓，間距小于60 m[3]。

3個PCL8型泡沫發生器沿罐周均勻布置，每個泡沫發生器均使用獨立的泡沫管道引至防火堤外，接入防火堤外的泡沫干管，并在防火堤外離儲罐外壁大于15m的位置設置控制閥和半固定式低倍數泡沫滅火系統的管牙接口（KY-65）[3]，控制閥設在管牙接口前（沿泡沫混合液流向方向），管牙接口距離地面0.7m;泡沫混合液管道管徑均為DN65，其上均設有放空閥，管道有2‰ 的坡度坡向放空閥。

2.1.2 壓力式泡沫比例混合裝置的選擇

4個甲醇儲罐固定式泡沫滅火系統泡沫混合液的實際流量均為：24L/s，其中粗甲醇儲罐的連續供給時間為25min，精甲醇儲罐為37.5min[3]，因此，系統所需泡沫混合液量按精甲醇儲罐計算。輔助泡沫槍混合液流量為4L/s，供給時間為20min[3]，則撲救一次火災泡沫混合液用量為：（24×37.5×60+4×20×60）/1000=58.8m3，由泡沫站至甲醇罐區的管道總體積為2.20m3，所以罐區所需泡沫混合液總量為58.8 +2.20=61m3，本設計采用泡沫液含量為3%的泡沫混合液，因此所需泡沫液儲量為61×0.03=1.83 m3，系統考慮20%的安全裕量，則泡沫液儲罐容積為1.83× 1.2=2.20 m3。根據廠家資料，設壓力式泡沫比例混合裝置1套，采用穩高壓消防水進行驅動，泡沫混合液流量為4～32L/s，裝置使用壓力為0.6～1.2MPa，混合比為3%，泡沫液儲罐容積為2.5m3。

2.1.3 泡沫站位置校核

由泡沫站至甲醇罐區的管道總體積為2.20m3，泡沫滅火系統總設計流量為28L/s，管道充滿時間為2.2×1000/ 28/60=1.31min，則壓力式泡沫比例混合裝置啟動5min內可將泡沫混合液輸送至任意一個著火罐[3]，滿足規范要求，泡沫站位置設置合理。

2.2 消防冷卻水系統

甲醇罐區設置移動式消防冷卻水系統，消防冷卻水水量為著火罐及距著火罐罐壁1.5倍著火罐直徑范圍內的臨近罐的消防冷卻水量之和，供水范圍為：著火罐按罐周全長計算，臨近罐按罐周半長計算[2];根據罐區的布置，當位于中間粗甲醇罐或精甲醇罐著火時消防冷卻水量最大（有兩個臨近罐），由于粗甲醇儲罐為固定頂罐，精甲醇儲罐為內浮頂罐，固定頂罐的供水強度大于內浮頂罐[2]，因此假設位于中間的粗甲醇儲罐為著火罐來設計消防冷卻水量，計算過程如下：

粗甲醇儲罐及兩個臨近罐周長為：3.14×11.5=36.11m;

粗甲醇儲罐供水強度為：0.8L/s·m，消防冷卻水量為：0.8×36.11=28.89L/s;

臨近罐供水強度為：0.7L/s·m，兩個臨近罐消防冷卻水量之和為：0.7×36.11/2×2=25.28L/s;

甲醇罐區一次消防冷卻水量為：28.89+25.28=54.17L/s，火災延續時間為4h，消防用水量為54.17×4×3.6=780.05m3。

罐區消防總用水量應為火災時消防用水量最大罐組的冷卻用水量及配置泡沫混合液用水量之和[2]，配置泡沫液用水流量為：28×0.97=27.16L/s，罐區消防總水量為27.16+54.17=

81.33L/s;配置泡沫液用水量為：58.8×0.97=57.04m3，罐區消防總用水量為780.05+57.04=837.09m3。

廠區設穩高壓消防給水管網，干管管徑為DN450，供水壓力不低于1.0MPa，沿甲醇罐區周圍敷設DN450的消防管道，與廠區消防給水管網連通呈環狀布置，在環網上每隔60m設置一個SS150/80-1.6 型室外消火栓（流量為30L/s），及PS50+PZ150-1.6 型室外消防水炮（流量為50L/s）[4]，全面覆蓋保護甲醇罐區，使距被保護儲罐15m外可使用的室外消火栓及消防炮流量之和滿足火災時的消防水量要求。整個罐區共設有6座室外消火栓、5座室外消防炮。

2.3 滅火器配置

可燃氣體、液化烴和可燃液體的地上罐組宜按防火堤內面積每400m2配置1具手提式滅火器，但每個儲罐配置的數量不宜超過3具[2]，因此甲醇罐區內配置8具8kg手提式磷酸銨鹽干粉滅火器，滅火器放在滅火器箱內。

3 需要注意的問題

①由于甲醇為水溶性有機物，應選用抗溶泡沫液;②固定泡沫滅火系統設計計算時，需對每個儲罐進行單獨計算，以確定穩高壓消防水泵的流量和揚程;③泡沫發生器進液口法蘭材質和焊接在罐壁上的用于固定管道的鋼板材質，應與儲罐罐壁材質一致;④按規范計算出的消防水量或泡沫混合液用量均為規范規定的最小值，設計時可根據實際情況留有一定余量。

4 結語

甲醇罐區的消防系統設計關系到石化企業的利益、廠區工作人員及周邊居民的生命財產安全，因此在設計過程中要引起設計人員的高度重視，不能出任何紕漏。

參考文獻：

[1] GB 50016-2014.建筑設計防火規范[S].北京：國家住房和城鄉建設部，2014.

[2] GB 50160-2008.石油化工企業設計防火標準（2018年版）[S].北京：國家住房和城鄉建設部，2018.

[3] GB 50151-2010.泡沫滅火系統設計規范[S]. 北京：國家住房和城鄉建設部，2010.

[4] GB 50338-2003.固定消防炮滅火系統設計規范[S].北京：國家質量監督檢驗檢疫總局，2003.