液化石油氣儲罐區(qū)消防設(shè)計審核.doc

液化石油氣儲罐區(qū)消防設(shè)計審核摘要結(jié)合建審實踐，對在液化石油氣儲罐區(qū)消防設(shè)計中經(jīng)常遇到的消防問題加以論述，并提出探討性意見，供消防同仁參考，使今后在消防設(shè)計更加完善。關(guān)鍵詞 液化石油氣 罐區(qū) 消防 水量復(fù)核近年來，隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，液化石油氣需求量越來越大，在內(nèi)地的煉油企業(yè)和沿海地區(qū)的港口、碼頭相繼建成了各種不同規(guī)模的液化石油氣儲運基地，其儲存型式也因其儲量的多少而異，有常溫高壓儲存和低溫常壓儲存兩種型式。無論哪種儲存型式，其主要消防設(shè)施都是以水為主，輔以干粉滅火系統(tǒng)加以保護，本文重點介紹液化石油氣罐區(qū)的水消防設(shè)計和審核中應(yīng)注意和解決的幾個問題。1 消防水量的確定液化石油氣儲罐火災(zāi)的根本滅火措施是切斷氣源，在氣源無法及時切斷時，只能對儲罐進行水冷卻，確保儲罐內(nèi)的溫度不致過高、罐體強度不降低、罐內(nèi)壓力不驟然升高，從而避免液化石油氣大量泄漏導(dǎo)致火災(zāi)蔓延和爆炸。下面針對常溫高壓儲罐和低溫常壓儲罐兩種儲存型式的消防設(shè)計和審核分別加以探討。11 常溫高壓儲罐消防用水量的確定常溫高壓儲罐有球罐和臥式罐兩種形式，本文主要介紹球罐的消防冷卻水量計算。(1)固定噴淋水量的確定根據(jù)石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范GB 50160-92(以下簡稱石化規(guī))第792條規(guī)定“液化石油氣儲罐容積大于100 m3時，應(yīng)設(shè)置固定式消防冷卻水系統(tǒng)”1， 其冷卻水用量可按表1的供水強度計算。著火罐：Q著D2W1(1)相鄰罐：Q鄰D2W2(2)式中：Q著著火罐固定消防冷卻用水量(L/min)；Q鄰相鄰罐固定消防冷卻用水量(L/min)；D球罐直徑(m)；W1著火罐冷卻水供水強度(L/min.m2)；W2相鄰罐冷卻水供水強度(L/min.m2)；表1 固定式消防冷卻水的供給范圍和供給強度(第738條規(guī)定)1供水范圍供給強度（W）著火罐罐表面積9L/min.m2鄰近罐罐表面積4.5L/min.m2綜上(1)(2)式，球罐固定消防冷卻用水量如下：Q固Q著+nQ鄰(3)式中：Q固固定消防冷卻用水量(L/min)；n距著火罐1.5D范圍內(nèi)的相鄰罐數(shù)量(個)，當(dāng)n3時，可按3計算2；(2)移動式消防冷卻用水量根據(jù)石化規(guī)第795條“移動式消防冷卻用水量，應(yīng)按罐區(qū)內(nèi)最大一個儲罐用水量確定”。當(dāng)球罐容積小于400 m3時，Q移30 L/s(108 m3/h)。當(dāng)球罐容積大于或等于400 m3時，Q移45 L/s(162 m3h)。12 低溫常壓儲罐消防用水量的確定低溫常壓儲罐的型式是立式拱頂(或圓頂)儲罐，外觀和一般立式常壓儲罐型式類似，不同之處是罐體為雙殼體，并輔以制冷裝置，使罐內(nèi)溫度維持在-42，罐內(nèi)介質(zhì)呈液化狀態(tài)。長期以來，這種儲罐的消防冷卻水用量的確定一直眾說紛紜，自建設(shè)部對石化規(guī)進行了局部修訂，于1999年6月1日正式實施，其中增設(shè)了第794A條，填補了以前規(guī)范的不足，使設(shè)計和審核低溫常壓儲罐消防時有據(jù)可依，如表2所示，并可據(jù)以進行消防水量的計算。 表2 全冷式液化烴儲罐固定消防冷卻水的供給范圍和供給強度(第794A條規(guī)定)1 供水范圍供給強度（W）著火罐罐頂表面積4.0L/min.m2罐全表面積2.0L/min.m2鄰近罐罐頂表面積4.0L/min.m2罐全表面積的1/22.0L/min.m2(1)固定消防水量的確定根據(jù)第794A條第一款規(guī)定“罐頂冷卻宜設(shè)置固定噴水設(shè)施，罐壁冷卻宜設(shè)置固定水炮冷卻”，其固定消防用水量應(yīng)包括罐頂冷卻和罐壁冷卻用水量(水炮應(yīng)視為固定消防設(shè)施1)，據(jù)該條第二款規(guī)定可計算罐頂冷卻水量如下，著火罐和相鄰罐罐頂?shù)睦鋮s用水量相同。著火罐：Q頂S頂W頂(1)相鄰罐：Q頂S頂W頂(2)式中：Q頂罐頂消防冷卻水的用量 (L/min)；S頂罐頂表面積(m2)；W頂罐頂冷卻水供水強度(L/min.m2)；該條第三款規(guī)定“著火罐及鄰罐罐壁冷卻水供給強度不宜小于2L/min.m2，著火罐冷卻面積按全表面積計算，鄰罐按半個罐表面積計算”，據(jù)此，可計算罐壁冷卻消防用水量如下，但計算罐壁消防用水量時應(yīng)區(qū)分著火罐和相鄰罐。著火罐：Q壁S全W壁(3)相鄰罐：Q壁1/2S全W壁(4)式中：Q壁罐壁消防冷卻水的用量(L/min)；S全罐全表面積(m2)；W壁罐壁冷卻水供水強度(L/min.m2)；值得注意的是，計算罐壁冷卻用水量時所用的參數(shù)S全是罐的全表面積，當(dāng)儲罐直接坐落在混凝土基礎(chǔ)上時，其全表面積應(yīng)為罐頂和罐壁表面積之和，當(dāng)儲罐架空設(shè)置時，其全表面積除應(yīng)為罐頂和罐壁表面積之和外還應(yīng)包括罐底面積。綜上(1)(4)式，固定消防冷卻水用量可按下式計算出來： Q固Q頂+Q壁+n(Q頂+Q壁)(5)式中：n距著火罐1.5D范圍內(nèi)的相鄰罐數(shù)量(個)，當(dāng)n3時，可按3個計算2 ；(2)移動式消防冷卻用水量規(guī)范第794A條僅對全冷式液化烴儲罐的固定消防用水量作了補充規(guī)定，并未對移動式水槍消防冷卻用水量作出規(guī)定，那么移動式水槍消防冷卻用水量應(yīng)如何確定呢?筆者認(rèn)為，應(yīng)按石化規(guī)表738中規(guī)定的供水強度計算為宜，而不應(yīng)按第795條之規(guī)定，因石化規(guī)第794A條的條文說明中明確說明“此類罐的消防冷卻水供給強度按一般立式油罐考慮”。2 管道設(shè)計及控制方式21 管道材料的選取及安裝由于該系統(tǒng)在正常情況下管線是空的，易受到大氣腐蝕。若使用普通碳鋼管，多年后內(nèi)部將會產(chǎn)生銹渣，脫落后會堵塞管道及噴頭，因此，石化規(guī)第799條第三款明確規(guī)定“控制閥至儲罐的管道應(yīng)采用鍍鋅管”。按此條去做，可以解決控制閥至罐體上的直管段的防腐問題，但是罐體上的環(huán)管防腐仍未徹底解決，罐體上噴淋環(huán)管均為弧形，環(huán)形管在現(xiàn)場彎制過程中，鍍鋅層會遭到不同程度的破壞，同時，為安裝噴頭，在環(huán)形管上需鉆一些小孔并焊接一定數(shù)量的絲扣短管，鉆孔處及焊接處周圍鍍鋅層也會遭到破壞，為解決上述鍍鋅層被破壞問題，有如下兩種做法供參考：(1)設(shè)計中環(huán)管選用普通鋼管，進行適當(dāng)管段分割，彎制后焊接管件及法蘭，最后由鍍鋅廠進行整體鍍鋅處理，管段分割時，管段在滿足鍍鋅槽尺寸的情況下盡量長，以減少連接法蘭的數(shù)量，降低費用。(2)將詳細(xì)設(shè)計圖紙?zhí)峁┙o消防設(shè)備制造廠，由其按圖紙預(yù)制各環(huán)管段，此時管材是由鍍鋅管彎制后二次鍍鋅，還是由普通鋼管彎制后統(tǒng)一鍍鋅由制造廠決定，至于造價問題，可由建設(shè)單位與制造廠協(xié)商，并宜采取招標(biāo)方式以降低投資。22 供水強度的保證措施固定式消防用水量應(yīng)為著火罐和鄰近罐用水量之和，按表1或表2即可計算。但應(yīng)注意，表中著火罐和鄰近罐供水范圍相同，而供水強度卻相差一倍(見表1)，或供水強度相同，而供水范圍相差一倍(見表2) ，若著火罐和鄰近罐大小相同，則計算出的水量也相差一倍，這樣在管道設(shè)計時就應(yīng)考慮如何才能實現(xiàn)這相差一倍的水量關(guān)系，對此，在管道設(shè)計時應(yīng)充分考慮供水量的調(diào)節(jié)，有如下兩點建議：(1)環(huán)管分段布置以調(diào)節(jié)供水量視罐區(qū)儲罐的布置情況將噴淋環(huán)管分成2段或4段互不連通的管，每段環(huán)管應(yīng)單獨一個立管引出防火堤外1，且每個立管在距被保護罐15 m以外地點設(shè)一個能顯示啟閉狀態(tài)閥門加以控制(如上圖所示)，方能控制消防水量減半的要求，并滿足消防要求。(a)當(dāng)儲罐區(qū)只有兩個儲罐時，環(huán)管應(yīng)分2段布置，如圖1所示。(b)當(dāng)儲罐區(qū)有兩個以上儲罐時，環(huán)管應(yīng)分4段布置，如圖2所示。對相鄰罐而言，只有采取上述措施后，方能按表1或表2的供水強度及供水范圍進行水量計算 ，如果不按上圖所示將環(huán)管分成若干段加以分別控制，而用一個閥門控制，著火時是難以同 時 保證著火罐和鄰近罐用水量的，設(shè)計時應(yīng)統(tǒng)籌考慮，以保證火災(zāi)時著火罐和相鄰罐水量的充 足供應(yīng)，又不導(dǎo)致水量過大而不經(jīng)濟。(2)閥后加裝壓力表及超聲波流量計以調(diào)節(jié)供水量若不采取上述做法或采取上述做法不經(jīng)濟而采取一根總管及一個控制閥的做法，則應(yīng)在罐的 供水總管的防火堤外控制閥后加裝壓力表，系統(tǒng)調(diào)試標(biāo)定時輔以超聲波流量計，調(diào)節(jié)閥門開 啟度，分別標(biāo)出著火罐及相鄰罐冷卻時壓力表的刻度，作出永久標(biāo)記，以確?；馂?zāi)時調(diào)節(jié)閥 門達到冷卻水的供水強度2。3 夏季降溫冷卻裝置與消防冷卻裝置有機結(jié)合 在液化石油氣儲罐區(qū)設(shè)計中，工藝生產(chǎn)需要在夏季氣溫達到30以上時對儲罐進行淋水降溫，這部分水量水壓與消防冷卻水量相比較低得很多，在消防設(shè)計中應(yīng)考慮到這一點。如將該兩種用途的噴淋水裝置分開設(shè)置，勢必會造成投資增加，從目前各設(shè)計院的設(shè)計成品中，基本上是二合一的做法，即一套噴淋裝置實現(xiàn)兩種作用。但設(shè)計時應(yīng)注意如下兩點：(1)噴淋環(huán)管及總管應(yīng)首先滿足消防用水量的要求，切不可追求節(jié)約用水而盲目減小管徑。 (2)應(yīng)采取必要措施，在滿足消防要求的前提下盡量減少水資源的浪費。當(dāng)采用滿足消防冷卻噴淋裝置代替夏季降溫冷卻噴淋裝置時，也存在其弊端，即夏季降溫需定期開啟系統(tǒng)進行噴水，如按消防水量噴水，將會造成水資源的浪費，建議在設(shè)計時對控制閥要進行精心選取，選取能調(diào)節(jié)流量的控制閥，但絕不是截止閥，而是分段控制的快開閥門，因為火災(zāi)狀態(tài)下需要快開閥門，截止閥雖能調(diào)節(jié)流量，但不能實現(xiàn)快開，不能滿足消防要求?？扉_閥門一般以兩段控制為宜，一段(半開)滿足夏季降溫噴淋用水量，同時滿足相鄰罐的水量要求，一段(全開)滿足消防噴淋用水量，滿足著火罐的水量要求。建議消防廠家盡快開發(fā)此種功能的快開閥門，以填補國內(nèi)空白。4 消防水量的校核消防冷卻水量可根據(jù)規(guī)范進行計算，但計算出的水量僅僅是設(shè)計所需最低水量，可供初選消防設(shè)備之用，實際所需消防用水量應(yīng)根據(jù)所選設(shè)備和噴頭的流量及數(shù)量進行校核。(1)當(dāng)計算移動式消防用水量時，除按規(guī)定計算外，還應(yīng)根據(jù)所選噴槍的流量和實際應(yīng)用個數(shù)核算最終用水量。(2)當(dāng)計算固定式噴淋冷卻用水量時，應(yīng)根據(jù)所選噴頭的流量和數(shù)量確定用水量。(3)無論移動用水量還是固定用水量，根據(jù)規(guī)范所計算的用水量僅僅是理論用水量，即最低用水量，當(dāng)根據(jù)實際設(shè)備和噴頭所核算的實際用水量小于理論用水量時，以理論用水量為準(zhǔn)，否則，應(yīng)以實際消防設(shè)備和噴頭數(shù)量所核算的實際用水量為準(zhǔn)。5 結(jié)語綜上，述及了液化石油氣儲罐區(qū)有關(guān)消防方面的問題，這些問題在設(shè)計和建審中經(jīng)常遇