朱元臣，欒新曉，朱超凡

（中國石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計(jì)分公司，山東　青島　266071）

某石油化工項(xiàng)目消防給水系統(tǒng)安全可靠性分析及相關(guān)規(guī)范適用性探討

朱元臣，欒新曉，朱超凡

（中國石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計(jì)分公司，山東青島266071）

介紹了某大型石化項(xiàng)目消防給水系統(tǒng)，針對(duì)其安全可靠性進(jìn)行分析，并對(duì)GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》相關(guān)條文的適用性進(jìn)行探討，提出修訂建議。

石油化工；消防給水系統(tǒng)；安全可靠性；規(guī)范條文適用性；修訂

某大型石油化工項(xiàng)目廠區(qū)占地面積約為620 hm2，石油加工能力為2 800萬t/a。該項(xiàng)目主要包括常減壓蒸餾、催化裂化、連續(xù)重整、延遲焦化、加氫裂化和聚丙烯等30余套工藝生產(chǎn)裝置，并且建設(shè)有原油碼頭及庫區(qū)、產(chǎn)品碼頭和鐵路專用線，以及油品儲(chǔ)運(yùn)罐組和輔助生產(chǎn)設(shè)施等配套工程。該項(xiàng)目廠區(qū)消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要執(zhí)行了GB 50160—2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》［1］（以下簡(jiǎn)稱《石化規(guī)》）和GB 50016—2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《建規(guī)》）等規(guī)范，并且滿足《建規(guī)》（GB 50016—2014［2］）和《石化規(guī)》（修訂版報(bào)批稿）的相關(guān)要求的相關(guān)要求。

隨著GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》［3］（以下簡(jiǎn)稱《消規(guī)》）的發(fā)布實(shí)施，石化項(xiàng)目消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要執(zhí)行的規(guī)范除了《石化規(guī)》和《建規(guī)》等相關(guān)規(guī)范外，又增加了《消規(guī)》。本文在分析該大型石化項(xiàng)目消防給水系統(tǒng)安全可靠性的基礎(chǔ)上，探討《消規(guī)》中部分條文對(duì)于石化項(xiàng)目的適用性。

1　消防給水系統(tǒng)

1.1廠區(qū)設(shè)計(jì)消防用水量

根據(jù)《石化規(guī)》的相關(guān)條文規(guī)定，廠區(qū)占地面積大于100 hm2，其設(shè)計(jì)消防用水量按一次同時(shí)發(fā)生2處火災(zāi)考慮，一處為廠區(qū)消防用水量最大處，另一處為輔助生產(chǎn)設(shè)施。該項(xiàng)目廠區(qū)消防用水量最大處為球罐組Ⅰ和球罐組Ⅱ，其計(jì)算消防用水量均為700 L/s（2 520 m3/h），火災(zāi)延續(xù)時(shí)間均為6 h；輔助生產(chǎn)設(shè)施計(jì)算消防用水量為50 L/s（180 m3/h），火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為2 h。廠區(qū)計(jì)算消防用水總量為750 L/s（2 700 m3/h），計(jì)算消防水儲(chǔ)存量為15 500m3。廠區(qū)設(shè)計(jì)消防用水量為800 L/s（2 880 m3/h），設(shè)計(jì)消防儲(chǔ)存水量為18 000 m3。

1.2廠區(qū)消防水泵站

《石化規(guī)》（修訂版報(bào)批稿）中規(guī)定：“石油化工企業(yè)占地面積大于200 hm2時(shí)，消防水泵站應(yīng)不少于2座”。為了消除廠區(qū)僅設(shè)置1套消防供水系統(tǒng)發(fā)生意外事故而帶來的安全供水風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于廠區(qū)占地面積超過200 hm2的大型石化企業(yè)，設(shè)置不少于2套消防供水系統(tǒng)是比較合理的［4］。根據(jù)廠區(qū)占地面積和總平面布置，參照各消防對(duì)象所需要的消防用水量和消防水壓要求，該項(xiàng)目在廠區(qū)設(shè)置了2座規(guī)模、能力和機(jī)泵設(shè)備配置等均完全相同的消防水泵站。2座消防水泵站的消防水設(shè)計(jì)規(guī)模均為800 L/s（2 880 m3/h），供水壓力為1.2 MPa（g）。2座消防水泵站均配置2臺(tái)安全儲(chǔ)水罐、2臺(tái)電動(dòng)消防水泵、2臺(tái)柴油機(jī)消防水泵和2臺(tái)變頻電動(dòng)消防穩(wěn)壓泵等主要機(jī)泵設(shè)備。2座泵站的消防水設(shè)計(jì)儲(chǔ)存量均為18 000 m3。安全儲(chǔ)水罐內(nèi)設(shè)置消防水不被動(dòng)用的設(shè)施，兩儲(chǔ)罐之間設(shè)置連通管和切斷閥，設(shè)計(jì)補(bǔ)充消防用水量為400 m3/h。

消防水泵站（1#，2#）配備的主要機(jī)泵及設(shè)備見表1。

表1　消防水泵站主要機(jī)泵及設(shè)備Tab.1　Main pumps and equipments of fire water pump station

1.3廠區(qū)消防給水管道系統(tǒng)

根據(jù)《石化規(guī)》的規(guī)定，廠區(qū)設(shè)置了獨(dú)立的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)，其管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作壓力為1.2 MPa（g）。在工藝生產(chǎn)裝置、油品儲(chǔ)運(yùn)罐組和主要輔助生產(chǎn)設(shè)施等單元四周，消防給水管道均以環(huán)狀管網(wǎng)布置，并且采用閥門把消防水環(huán)狀管網(wǎng)分成若干可以獨(dú)立的管段，每段設(shè)置消火栓的數(shù)量不超過5個(gè)。工藝生產(chǎn)裝置和油品儲(chǔ)運(yùn)罐組等單元四周消火栓間距不超過50 m；輔助生產(chǎn)設(shè)施等單元四周消火栓間距不超過60 m。消火栓均采用直徑為150 mm的快速調(diào)壓地上式防撞型消火栓。在裝置區(qū)和球罐區(qū)設(shè)置消防水炮，用于甲、乙類可燃?xì)怏w、可燃液體設(shè)備的高大構(gòu)架和設(shè)備群的保護(hù)。

消防給水管道均采用鋼管，閥門采用壓力等級(jí)PN16～PN25閘閥或球閥。

1.4消火栓

該項(xiàng)目采用的是具有調(diào)壓、防撞功能的公稱直徑150 mm地上式消火栓。

2　消防給水系統(tǒng)的安全可靠性分析

2.1消防水泵站

2.1.1泵站數(shù)量

廠區(qū)設(shè)置了2座規(guī)模、能力和機(jī)泵設(shè)備配置均完全相同的消防水泵站，相當(dāng)于2座完全相同的消防水泵站互為備用。當(dāng)廠區(qū)某處一旦發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可單獨(dú)運(yùn)行其中的任1座泵站或聯(lián)合運(yùn)行2座泵站向火災(zāi)處供給所需要的消防水。

2.1.2泵站設(shè)置位置

2座消防水泵站分別位于廠區(qū)的中南部和北部區(qū)域，兩者之間的直線距離約為2.7 km，并且均遠(yuǎn)離爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，其安全性可以得到保障。即使在其中1座消防水泵站被破壞時(shí)，另1座泵站完全不會(huì)受到影響，仍然能夠安全可靠地向廠區(qū)所有消防對(duì)象提供滿足水量和水壓要求的消防水。

2.1.3泵站配備的動(dòng)力

采用電動(dòng)泵為消防主泵，其供電方式滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》所規(guī)定的一級(jí)負(fù)荷供電要求。另外，配備柴油機(jī)為第二動(dòng)力源，設(shè)置柴油機(jī)消防水泵做為備用泵，其備用率為100%。即使在2路電源均斷電的極端不利情況下，消防水泵站也能夠安全可靠地向廠區(qū)內(nèi)所有消防對(duì)象提供滿足水量和水壓要求的消防水。

2.2消防給水管道

在火災(zāi)危險(xiǎn)性較大的工藝生產(chǎn)裝置、油品儲(chǔ)運(yùn)罐組和主要輔助生產(chǎn)設(shè)施等區(qū)域，消防給水管道系統(tǒng)采用環(huán)狀管網(wǎng)布置；消防水管道系統(tǒng)上設(shè)置的閥門把環(huán)狀管網(wǎng)分成若干可以獨(dú)立的管段，每段消火栓的數(shù)量不超過5個(gè)；當(dāng)某個(gè)管段發(fā)生事故時(shí)，消防給水管道系統(tǒng)的其余管段組成的環(huán)狀管網(wǎng)仍然能夠滿足廠區(qū)所有消防對(duì)象的100%消防用水量和用水壓力要求。

消防給水管道均采用了鋼管，閥門采用了壓力等級(jí)PN16～PN25閘閥或球閥，能夠確保消防給水管道系統(tǒng)長期處于安全完好狀態(tài)。

2.3消火栓

該項(xiàng)目穩(wěn)高壓消防水系統(tǒng)的壓力較高，采用了具有調(diào)壓、防撞功能的地上式消火栓，便于在各種情況下安全使用消火栓。其防撞功能是針對(duì)即使發(fā)生某一個(gè)消火栓被撞壞的情況，此時(shí)也只是僅影響被撞的消火栓，不會(huì)影響到整個(gè)消防給水系統(tǒng)的安全使用。

3　執(zhí)行 《消規(guī)》過程中遇到的主要問題

《消規(guī)》于2014年發(fā)布后，該項(xiàng)目在執(zhí)行《消規(guī)》過程中遇到以下主要問題：

（1）《消規(guī)》中3.1.1條文規(guī)定：“工廠、堆場(chǎng)和儲(chǔ)罐區(qū)等，當(dāng)占地面積大于100 hm2，同一時(shí)間內(nèi)的火災(zāi)起數(shù)應(yīng)按2起確定，工廠、堆場(chǎng)和儲(chǔ)罐區(qū)應(yīng)按需水量最大的2座建筑各計(jì)1起”。按照《消規(guī)》中上述的條文規(guī)定，該石化項(xiàng)目的單個(gè)工藝生產(chǎn)裝置和單個(gè)油品儲(chǔ)運(yùn)罐組均應(yīng)作為1座“建筑”對(duì)待。經(jīng)過計(jì)算得到的結(jié)果是，廠區(qū)消防用水量將達(dá)到1 400 L/s（5 040 m3/h）。這樣一來，該項(xiàng)目不僅需要近乎成倍地?cái)U(kuò)大消防水泵站的設(shè)計(jì)規(guī)模，而且需要大幅度地增加供水主干管和部分環(huán)狀管網(wǎng)的管道管徑，同時(shí)還有相當(dāng)數(shù)量的閥門需要加大口徑。

（2）按照《消規(guī)》中2.1.3條文規(guī)定，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案采用的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)屬于臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)。根據(jù)《消規(guī)》中6.1.11條文規(guī)定：“工礦企業(yè)消防供水的最大保護(hù)半徑不宜超過1 200 m，且占地面積不宜大于200 hm2”。該項(xiàng)目廠區(qū)占地面積為620 hm2，不僅需要再增設(shè)至少2座消防水泵站，而且必須調(diào)整2座已有消防水泵站的平面位置，甚至還需要重新規(guī)劃調(diào)整全廠總平面布置。

（3）《消規(guī)》中6.2.1條文規(guī)定：“消火栓栓口處靜壓大于1.0 MPa時(shí)，消防給水系統(tǒng)應(yīng)分區(qū)供水”。按照此條文規(guī)定，該項(xiàng)目必須要增設(shè)若干專用閥門，把一個(gè)完整的全廠穩(wěn)高壓消防水管道系統(tǒng)，人為地分隔為若干個(gè)互相獨(dú)立的消防給水管道系統(tǒng)。

（4）該項(xiàng)目的消防水管道系統(tǒng)系根據(jù)《石化規(guī)》進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用的消防水管道的設(shè)計(jì)流速為不大于3.5 m/s，設(shè)計(jì)消防給水管道的主要干管管徑為DN 600 mm。但是，《消規(guī)》中8.1.8條文規(guī)定：“消防給水管道的設(shè)計(jì)流速不宜大于2.5 m/s”。為了滿足該條文要求，再使用《消規(guī)》“需水量最大的2座建筑各計(jì)1起”確定的廠區(qū)消防用水量數(shù)據(jù)，計(jì)算得到的設(shè)計(jì)消防給水管道的主要干管管徑就必須不小于DN 900 mm。該項(xiàng)目若執(zhí)行《消規(guī)》的上述條文規(guī)定，必須增大整個(gè)廠區(qū)消防給水管道系統(tǒng)近于全部的管道管徑和閥門口徑。

4　《消規(guī)》相關(guān)條文對(duì)石化項(xiàng)目的適用性探討

（1）當(dāng)石化項(xiàng)目廠區(qū)占地面積大于100 hm2時(shí)，若按照《消規(guī)》中3.1.1條文規(guī)定進(jìn)行消防用水量進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅需要擴(kuò)大消防水泵站的設(shè)計(jì)規(guī)模，而且需要大量地增加整個(gè)消防給水系統(tǒng)的管道管徑和閥門口徑?！妒?guī)》的長期應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)完全可以證明，石化企業(yè)廠區(qū)消防用水量按照消防用水最大處和輔助生產(chǎn)設(shè)施的消防用水量之和確定，這樣得到的消防水泵站設(shè)計(jì)規(guī)模既是比較經(jīng)濟(jì)合理的，也是本質(zhì)上安全可靠的。與此同時(shí)，由于按照《石化規(guī)》設(shè)計(jì)計(jì)算得到的消防用水量本來就已經(jīng)足夠大的原因，所以消防水泵站設(shè)計(jì)方案無法再執(zhí)行《消規(guī)》中5.1.4和5.1.6等條文關(guān)于消防水泵的選擇和應(yīng)用等規(guī)定。

（2）若根據(jù)《消規(guī)》中6.1.11條文規(guī)定，石化企業(yè)整個(gè)廠區(qū)的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)屬于“建筑群共用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)”。但是，《石化規(guī)》所要求的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)，不僅消防水泵站電動(dòng)消防水泵的供電方式滿足一級(jí)負(fù)荷供電要求，而且同時(shí)又配備了100%柴油機(jī)消防水泵作為備用泵，已經(jīng)達(dá)到無障礙的動(dòng)力配備要求。從其安全可靠性分析，可以認(rèn)為石化企業(yè)穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)完全可以等同于《消規(guī)》中的“高壓消防給水系統(tǒng)”。另外，石化企業(yè)的消防水管道沿廠區(qū)消防道路敷設(shè)，形成大環(huán)套小環(huán)、大小環(huán)又環(huán)環(huán)相扣的環(huán)狀管網(wǎng)系統(tǒng)，并且消防水管道上設(shè)置的閥門把整個(gè)環(huán)狀管網(wǎng)分隔成若干可以互相獨(dú)立的管段。所以，該項(xiàng)目已經(jīng)按照《石化規(guī)》（修訂版報(bào)批稿）中“石油化工企業(yè)占地面積大于200 hm2時(shí)，消防水泵站應(yīng)不少于2座”等相關(guān)條文規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，不需要再增設(shè)消防水泵站，這樣是比較經(jīng)濟(jì)合理和安全可靠的。對(duì)于廠區(qū)面積大于200 hm2的大型石化企業(yè)，尤其是對(duì)于某些占地面積超過400 hm2甚至大于1 000 hm2的特大型石化企業(yè)，其消防水泵站設(shè)置數(shù)量和其消防供水的最大保護(hù)半徑等均不需要再執(zhí)行《消規(guī)》中6.1.11等條文規(guī)定。

（3）石化企業(yè)穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)的工作壓力一般均大于1.0 MPa，并且選用的是可調(diào)壓的消火栓。這樣既可以滿足消防時(shí)的水壓要求，又不會(huì)對(duì)消防人員的操作使用帶來困難。根據(jù)石化企業(yè)多年的實(shí)際運(yùn)行情況可知，其消防給水系統(tǒng)根本不需要再執(zhí)行《消規(guī)》中6.2.1條文等規(guī)定。尤其是若把一個(gè)完整的廠區(qū)穩(wěn)高壓消防水系統(tǒng)管網(wǎng)，人為地分隔為若干個(gè)消防水系統(tǒng)，不僅會(huì)增加不必要的工程投資，而且直接降低了整個(gè)廠區(qū)消防給水系統(tǒng)的安全可靠性。

（4）《石化規(guī)》8.5.4條文中規(guī)定“獨(dú)立的消防給水管道的流速不宜大于3.5 m/s”。該管道流速規(guī)定不僅綜合考慮到國內(nèi)石化企業(yè)的消防給水系統(tǒng)管道材質(zhì)均采用鋼制管道等實(shí)際工程現(xiàn)狀，而且兼顧到閥門快速啟閉及水泵機(jī)組突然停車等因素形成水擊對(duì)于管路的影響，同時(shí)還參考了國外標(biāo)準(zhǔn)，把消防給水管道的流速從1999年版《石化規(guī)》中5 m/s降低到3.5 m/s。這樣的規(guī)定不僅切合實(shí)際，而且完全能夠確保消防水管道系統(tǒng)長周期地安全可靠運(yùn)行。實(shí)踐充分證明，石化項(xiàng)目廠區(qū)消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)完全不必再硬性執(zhí)行《消規(guī)》8.1.8條文中“消防給水管道的設(shè)計(jì)流速不宜大于2.5 m/s”等條文規(guī)定。

5　結(jié)語與建議

經(jīng)過認(rèn)真學(xué)習(xí)研讀《消規(guī)》，作者認(rèn)為《消規(guī)》中的部分條文，在很大程度上主要適用于民用建筑、居民小區(qū)、公共設(shè)施和廠區(qū)面積較小的工業(yè)企業(yè)等建設(shè)工程。而石化項(xiàng)目設(shè)計(jì)若完全執(zhí)行《消規(guī)》會(huì)帶來諸多不合理問題。與之相比較而言，《石化規(guī)》對(duì)于指導(dǎo)石化項(xiàng)目廠區(qū)消防水泵站和消防給水管道等消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)則具有更強(qiáng)的適用性。

《消規(guī)》作為從《建規(guī)》中分離衍生出來的一部規(guī)范，作者認(rèn)為應(yīng)該進(jìn)一步增強(qiáng)與《建規(guī)》和《石化規(guī)》等相關(guān)規(guī)范的銜接性?；谑?xiàng)目設(shè)計(jì)的急迫需要，作者切盼《消規(guī)》能夠盡快地修訂一些不太適用的條文。建議《消規(guī)》是否可以考慮參照《建規(guī)》修訂，在1.0.2條文中，增加“人民防空工程、石油和天然氣工程、石油化工工程和火力發(fā)電廠與變電所等的防火設(shè)計(jì)，當(dāng)有專門的國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，宜從其規(guī)定”等內(nèi)容。

［1］GB 50160—2008，石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范［S］（包括修訂版報(bào)批稿）.

［2］GB 50016—2014，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范［S］.

［3］GB 50974—2014，消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］韓艷萍，張晉武.石油化工企業(yè)常見消防設(shè)計(jì)問題探討［J］.工業(yè)用水與廢水，2014，45（2）：78-82.

Safe reliability analysis of fire water supply system in a petrochemical project and discussion on applicability of relevant codes

ZHU Yuan-chen，LUAN Xin-xiao，ZHU Chao-fan
（CPECC East-China Design Branch，Qingdao 266071，China）

The fire water supp1y system in a 1arge petrochemica1 project was introduced，the safe re1iabi1ity of which was ana1yzed，and the app1icabi1ity of issues re1ated to GB 50974—2014 Technical Code for Fire Protection Water Supply and Hydrant Systems were discussed.Meanwhi1e，the amendments of re1evant codes and specifications were a1so proposed.

petrochemica1 industry；fire water supp1y system；safe re1iabi1ity；app1icabi1ity of codes；amendment

TQ086.1；TU998.1

A

1009-2455（2016）02-0073-04

朱元臣（1957-），男，河南駐馬店人，高級(jí)工程師，大學(xué)本科，多年來一直從事石油化工給水排水工程設(shè)計(jì)工作，（電話）0532-80950645（電子信箱）zhuyuanchen@cnpccei.cn。

2016-01-26（修回稿）