（天津市化工設(shè)計院，天津 300193）

化工企業(yè)中液化烴一般以球罐作為儲存設(shè)施。對于液化烴罐區(qū)的消防設(shè)計，《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》GB50160-2008(以下簡稱《石化規(guī)》)要求“應(yīng)設(shè)置消防冷卻水系統(tǒng)，并應(yīng)配置移動式干粉等滅火設(shè)施。當(dāng)球罐單罐容積大于等于1000m3時，應(yīng)設(shè)置固定式水噴霧系統(tǒng)及移動式消防冷卻水系統(tǒng)。當(dāng)容積大于100m3且小于1000m3時，應(yīng)設(shè)置固定式水噴霧系統(tǒng)或固定水炮及移動式消防冷卻水系統(tǒng)。當(dāng)容積小于等于100m3，可采用移動式消防冷卻水系統(tǒng)?！碑?dāng)球罐采用水噴霧系統(tǒng)時，《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50219-95要求:“用于液化氣生產(chǎn)、儲存裝置或裝卸設(shè)施防護冷卻時響應(yīng)時間不應(yīng)大于60s?！北疚木推湟?guī)定的60s響應(yīng)時間進行討論。

1 工廠消防系統(tǒng)及球罐水噴霧系統(tǒng)簡介

1.1 一般化工廠消防系統(tǒng)為穩(wěn)高壓消防系統(tǒng)，即平時采用穩(wěn)壓設(shè)施維持管網(wǎng)消防水壓力，但不能滿足消防時的用水量要求。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)啟動消防水設(shè)施時，管網(wǎng)系統(tǒng)壓力下降，靠管網(wǎng)壓力連鎖自動啟動消防水泵。

1.2 水噴霧系統(tǒng)由水源、供水設(shè)備、管道、雨淋閥組、過濾器和水霧噴頭等組成。其中水源、供水設(shè)備及雨淋閥前管道依托于工廠穩(wěn)高壓消防系統(tǒng)。雨淋閥后管道為干式管道，水霧噴頭為開式噴頭，即雨淋閥后管道不充水，由火災(zāi)報警信號開啟雨淋閥后向系統(tǒng)充水。

2 響應(yīng)時間確定

按《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》定義：響應(yīng)時間為由火災(zāi)自動報警系統(tǒng)發(fā)出火警信號起，至系統(tǒng)最不利點水霧噴頭噴出水霧的時間。因此，筆者認(rèn)為響應(yīng)時間應(yīng)包括以下幾部分。

1）因雨淋閥后的管道是空的，所以響應(yīng)時間一定包括消防水由雨淋閥至最不利噴頭噴出水霧的管道流行時間t1。

2）按響應(yīng)時間定義，還應(yīng)包括火災(zāi)自動報警系統(tǒng)發(fā)出火警信號到消防水泵正常運轉(zhuǎn)需要的時間t2?！督ㄖO(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2006要求消防水泵應(yīng)保證在火警30s內(nèi)啟動。因此，設(shè)計中t2可按30s確定。

3）有些設(shè)計人員認(rèn)為在穩(wěn)高壓系統(tǒng)下雨淋閥前的管道是充滿水的，因此通常在響應(yīng)時間的計算中未計入消防水在雨淋閥前管道的流行時間。筆者認(rèn)為這種觀點是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。根?jù)穩(wěn)高壓系統(tǒng)的定義，穩(wěn)壓設(shè)施只能保證管網(wǎng)壓力而不能保證管網(wǎng)水量。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生引起雨淋閥動作時，穩(wěn)壓設(shè)施從流量和壓力上都無法滿足系統(tǒng)工況，噴頭出水無法形成水霧。而此時主泵尚未啟動，或雖然啟動卻未達到正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)。導(dǎo)致消防水在管道中以非滿流狀態(tài)流動，甚至出現(xiàn)“空白點”。此時如不考慮閥前管道中消防水的流行時間，計算的響應(yīng)時間明顯將偏小。因此響應(yīng)時間應(yīng)計入由消防主泵至雨淋閥的管道中消防水流行時間t3。

綜上所述，響應(yīng)時間t應(yīng)包括消防水在雨淋閥后管道流行時間t1、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)發(fā)出火警信號到消防水泵正常運轉(zhuǎn)需要的時間t2及消防水在雨淋閥前管道流行時間t3，即t=t1+t2+t3。

3 響應(yīng)時間計算的注意事項

3.1 響應(yīng)時間要求水霧噴頭噴出水霧，并未要求達到工作狀態(tài)。規(guī)范要求冷卻時噴頭工作壓力不小于0.20MPa。一般冷卻可采用中速水霧噴頭，噴頭的工作壓力范圍0.14～0.50MPa。即當(dāng)噴頭壓力滿足0.14MPa時即可噴出水霧，而不需達到設(shè)計壓力0.20MPa。

3.2 響應(yīng)時間內(nèi)系統(tǒng)主要工作是充滿消防水，并未處于消防冷卻工作狀態(tài)。此時如果消防系統(tǒng)供給能力大于球罐冷卻所需要的供給能力，管道流量可以按消防系統(tǒng)供給能力計算而不按球罐冷卻實際需要水量計算。

3.3 當(dāng)工廠最大著火點為球罐時，同時設(shè)有固定式水噴霧系統(tǒng)和移動式冷卻系統(tǒng)的球罐，管道流量可以按消防系統(tǒng)供給能力計算而不需減去移動式冷卻系統(tǒng)的水量。因為公用消防站距工廠車程在8min以內(nèi)時，工廠不用設(shè)置消防站。在響應(yīng)時間60s以內(nèi)，一般消防隊還未到達火場，移動冷卻系統(tǒng)尚未開啟。

3.4 為保證響應(yīng)時間同時不使消防泵的壓力過高，雨淋閥及消防泵房位置應(yīng)盡量靠近球罐區(qū)。且雨淋閥前管道宜單獨從消防泵出口接出并以最短距離敷設(shè)至雨淋閥，以避免按工廠環(huán)狀管網(wǎng)最遠(yuǎn)距離計算時間。

4 響應(yīng)時間存在問題

4.1 設(shè)計中t2一般按30s考慮，實際上很難準(zhǔn)確得到數(shù)據(jù)。首先它應(yīng)包括水泵啟動到額定轉(zhuǎn)速需要的時間，這個時間需由供貨商根據(jù)其生產(chǎn)水泵的實際運行資料提供。其次還包括火警信號發(fā)出到控制器將信號傳給滅火設(shè)施的時間，這個時間只能通過現(xiàn)場模擬測定，而設(shè)計時很難得到這一數(shù)據(jù)。

4.2 按《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014(2014年10月1日實施)要求：

1）消防水泵應(yīng)保證在火災(zāi)發(fā)生后規(guī)定的時間內(nèi)正常工作，從接到啟泵信號到水泵正常運轉(zhuǎn)的時間，當(dāng)為自動啟動時應(yīng)在2min內(nèi)正常工作。

2）工頻啟動消防泵時，從接通電路到水泵達到額定轉(zhuǎn)速的時間：

電機功率≤132kW時，消防水泵直接啟動時間＜30s；

電機功率＞132kW時，消防水泵直接啟動時間＜55s。

3）消防水泵雙電源切換時間：

雙路電源可手動及自動切換時，自動切換時間≤2s；

一路電源與內(nèi)燃機動力切換時，切換時間≤15s

4.3 如果消防水泵的啟動時間按4.2中內(nèi)容確定，再考慮雙電源的切換，僅t2就很可能會大于60s，再考慮t1與t3，響應(yīng)時間的計算值必然會大于“規(guī)范”規(guī)定60s要求。

4.4 為避免因啟泵時間過長引起的響應(yīng)時間不滿足要求，可采用常高壓消防系統(tǒng)。此方案滿足了響應(yīng)時間要求，卻增加了企業(yè)運行費用且不符合《石化規(guī)》“大型石油化工企業(yè)的工藝裝置區(qū)、罐區(qū)等，應(yīng)設(shè)獨立的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)”規(guī)定。

4.5 實際上，在水泵啟動時間內(nèi)，水泵的流量也是由0逐步增加到額定流量的，在此過程中以額定流量計算的消防水在管道中流行時間t1與t3必然是偏小的，工程設(shè)計中又很難計算出該時段內(nèi)實際的流行時間。

4.6 另外，在管道充滿水的過程中，最不利點之前的噴頭會相繼在非工作狀態(tài)下動作，這個過程的時間按工作狀態(tài)計算或按無出流管道計算都不夠精確。人工計算難度較大。

為解決以上問題，筆者建議在工廠采用穩(wěn)高壓消防系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在球罐區(qū)附近采用局部常高壓循環(huán)消防系統(tǒng)。循環(huán)消防系統(tǒng)在罐區(qū)內(nèi)設(shè)收集系統(tǒng)，總儲水量為1h固定冷卻需水量（應(yīng)加上滅火時的蒸發(fā)損失），消防水泵滿足固定冷卻流量要求。這樣既可以省略t2的計算，又可滿足工廠采用穩(wěn)高壓的要求。

5 結(jié)語

液化烴球罐作為化工廠中的重大危險源，其消防設(shè)施設(shè)計重要性是不言而喻的。合理準(zhǔn)確的確定響應(yīng)時間，滿足在被保護表面產(chǎn)生積炭以前和由于高溫使球罐損壞前水噴霧系統(tǒng)開始工作，是系統(tǒng)設(shè)計必須考慮的基本參數(shù)之一。采用局部常高壓循環(huán)消防系統(tǒng)是目前比較符合各項設(shè)計規(guī)范的方法。