大型原油碼頭消防水量及泡沫液量計算淺析

周碩

摘 要：以某海港30萬噸級原油碼頭設計項目為案例，根據工程經驗及現行規范，對大型原油碼頭消防水量及泡沫液量的計算過程進行敘述，為此類工程的消防計算提供參考。

關鍵詞：30萬噸級原油碼頭;消防水量;泡沫液量

中圖分類號：U651+.4? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）04-0087-03

世界主要原油消費國家和地區是美國、西歐和日本，而出口則以中東為主。由此構成了以中東為起點的三條世界最大油運干線：一條繞過好望角到西歐、北美，這條航線上一般采用25～30萬噸級油船運輸;一條經過馬六甲海峽到日本，一般采用30萬噸級油船運輸;一條通過蘇伊士運河到歐洲，一般采用12～15萬噸級油船運輸。

目前，我國進口原油主要來自中東、非洲、東南亞及俄羅斯等地區，外貿原油船呈大型化發展趨勢，中東、西北非航線的原油船舶大多采用VLCC船型（20～30萬噸級），東南亞航線船型以10萬噸級船型為主。

本文以某海港30萬噸級原油碼頭設計項目為案例，根據工程經驗及現行規范，對大型原油碼頭消防水量及泡沫液量的計算過程進行敘述，為此類工程的消防用量計算提供參考。

1工程概述

本工程建設30萬噸級原油泊位一個（設計船型30萬噸級，兼顧船型25萬噸級，最小兼顧船型15萬噸級）以及相應配套設施，設計范圍包括碼頭、引橋、導流堤以及紅線內的管線和配套工程。其中，碼頭由工作平臺、靠船墩、系纜墩、人行橋組成，碼頭平面呈蝶形布置（圖1），工作平臺前方設置裝卸區，平臺及靠船墩上共設置4座消防炮塔（登船梯兼做1座消防炮塔），接卸油品包括沙特輕油、沙特重油、尼羅油、杰諾油、卡賓達油。

根據《油氣化工碼頭設計防火規范》[1]第3.0.1條～第3.0.2條、第7.1.1條、第7.1.3.2條及《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB50974-2014）[2]第3.1.1條第1款，本工程占地面積<100hm2，同一時間內火災起數1起，火災危險性甲B類，碼頭防火等級特級，碼頭消防設施設置采用固定式水冷卻和泡沫滅火方式，以下結合工程實例，對碼頭消防水量、泡沫液量詳細計算進行分述。

2 消防水量計算

根據《油氣化工碼頭設計防火規范》[1]第7.2.6條、、第7.2.7條及《消防給水及消火栓系統技術規范》[2]第3.4.9條，本工程碼頭消防用水量按30萬噸級油船所需冷卻水、泡沫水、水幕用水和室外消火栓用水的總和確定，根據是否配備水上消防設施進行監護，用水量見表1、表2。

序號1為船舶冷卻用水，根據《油氣化工碼頭設計防火規范》[1]第7.2.7條、第7.2.8條，30萬噸級油船最大艙的縱向長度L=51m，型寬B=60m，最大艙面積fmax=1127.1m2，冷卻范圍F=3LB-fmax=8052.9m2，冷卻水供給強度q=2.5L/min·m2，冷卻水供給時間T=6h，計算流量q計=Fq/60=335.5L/s，設計流量q設≈336L/s，用水量Q=3.6q設T=7257.6m3，均由陸上消防設施提供。

序號2-1為撲救設計船型一次火災所需泡沫混合液用水，根據《油氣化工碼頭設計防火規范》[1]第7.2.8條、第7.3.1條、第7.3.4條，設計船型最大油艙面積fmax=1127.1m2，泡沫混合液供給強度q=8.0L/min·m2，泡沫混合液的連續供給時間T=60min，泡沫液額定混合比3%，計算流量q計=0.97fmaxq/60=145.8L/s，設計流量按所選固定消防泡沫炮流量q設備=180L/s考慮，即q設=0.97q設備=175L/s。

序號2-2為消防泡沫槍用水，根據《油氣化工碼頭設計防火規范》[1]第7.3.1條、第7.5.4條，消防泡沫槍泡沫混合液流量q=8L/s，泡沫混合液的連續供給時間T=60min，泡沫液額定混合比3%，計算流量q計=0.97q=7.8L/s，設計流量q設=7.8L/s。

序號2-3為泡沫液泵（水輪機）泄水，根據《油氣化工碼頭設計防火規范》[1]第7.3.7條，泡沫混合液的連續供給時間T=60min，計算流量q計為序號2-1與序號2-2計算流量之和的20%，即30.7L/s，設計流量q設為序號2-1與序號2-2設計流量之和的20%，即36.6L/s。

序號2為序號2-1撲救設計船型一次火災所需泡沫混合液用水、序號2-2消防泡沫槍用水和序號2-3泡沫液泵（水輪機）泄水之和，計算流量q計=184.3L/s，設計流量q設=220L/s，用水量Q=3.6q設T=792m3。

序號3為水幕用水，根據《油氣化工碼頭設計防火規范》[1]第7.2.11條、《固定消防炮滅火系統設計規范》[3]第5.7.3條，裝卸設備前沿水幕：水幕供給強度q=2L/s·m，水幕的工作時間T=1h，水幕長度L=28.5m，計算流量q計=qL=57L/s，設計流量q設=58L/s，用水量Q=3.6q設T=208m3;消防炮塔或登船梯水幕：單座水幕設計流量q=10L/s（按4座考慮），水幕工作時間T=6h，計算流量q計=4q=40L/s，設計流量q設=4q=40L/s，用水量Q=3.6q設T=864m3。

序號4為室外消火栓用水，根據《消防給水及消火栓系統技術規范》[2]第3.4.9條第5款，海港油品碼頭室外消火栓計算流量q計、設計流量q設取45L/s，火災延續時間T=6h，用水量Q=3.6q設T=972m3;碼頭裝卸區室外消火栓計算流量q計、設計流量q設取20L/s，火災延續時間T=2h，用水量Q=3.6q設T=144m3。

注：在碼頭消防水量計算前，應提前調研項目所在港區內已建消防船或拖消船配置情況，明確可作為依托水上消防設施數量及參數，以滿足水上和陸上聯合提供消防保護時，水上消防設施應提供的船舶冷卻水量及射程。本工程在項目前期已調研所在港區配有多艘拖消船，其參數滿足《油氣化工碼頭設計防火規范》[1]第7.5.6條及本工程所需水上消防設備的要求，可作為依托，故消防水量計算最終按配備水上消防設施監護進行設計;如調研后，港區已建水上消防設施不能滿足工程依托條件，消防水量計算應按均由陸上提供考慮。

序號1為船舶冷卻用水，根據《油氣化工碼頭設計防火規范》[1]第7.2.7條、第7.2.8條，30萬噸級油船最大艙的縱向長度L=51m，型寬B=60m，最大艙面積fmax=1127.1m2，冷卻范圍F=3LB-fmax=8052.9m2，冷卻水供給強度q=2.5L/min·m2，冷卻水供給時間T=6h，計算流量q計= Fq/60=335.5L/s，設計流量按所選固定消防水炮流量q設備=200L/s，同時，水上消防設施應提供冷卻水流量≮160L/s，用水量Q=3.6q設T=4320m3，保證陸上消防設備提供的船舶冷卻水量不小于全部船舶冷卻水量的50%。其它序號所述內容與表1相關項一致。

3 泡沫液量計算

根據《油氣化工碼頭設計防火規范》[1]第7.2.8條、第7.3.1條、第7.3.4條、第7.3.5條，并結合表1序號2-1、序號2-2計算結果，撲救設計船型一次火災所需要的泡沫液量和移動消防設備用量Q1=0.03（3.6q設備T）=20.3m3，其中，q設備為所選固定消防泡沫炮流量180L/s與消防泡沫槍泡沫混合液流量8L/s之和，即q設備=188L/s，泡沫液額定混合比3%，泡沫混合液的連續供給時間T=1h。充滿管道的泡沫混合液中所含泡沫液量Q2=1.19m3，該值為根據本工程管道布置計算管道凈容積與泡沫液額定混合比3%之積。撲救設計船型一次火災所需要的泡沫液量、充滿管道的泡沫混合液中所含泡沫液量和移動消防設備之和Q計=Q1+Q2=21.49m3，該值為泡沫液計算總量。

根據《固定消防炮滅火系統設計規范》[3]第4.4.6條，泡沫液設計總量Q設=1.2Q計=25.79m3≈26m3。

4 結語

本文根據貨種特征或液體閃點、設計船型的噸級分級及工程占地面積，確定貨種火災危險性、碼頭防火等級、同一時間內的火災起數，以此確定碼頭消防設施設置原則。同時，結合現行規范及工程實例，系統梳理大型原油碼頭消防水量、泡沫液量計算時所采用的設計依據，并對計算過程進行詳細介紹，希望為后續類似項目及同行提供參考。

參考文獻：

[1] 中交水運規劃設計院有限公司， 交通運輸部公安局. 油氣化工碼頭設計防火規范： JTS158-2019 [S]. 北京：人民交通出版社股份有限公司， 2019.

[2] 中華人民共和國公安部. 消防給水及消火栓系統技術規范： GB50974-2014 [S]. 北京： 中國計劃出版社， 2014.

[3] 中華人民共和國公安部. 固定消防炮滅火系統設計規范： GB50338-2003 [S]. 北京： 中國計劃出版社， 2003.