張學(xué)明

摘要：當(dāng)前很多油氣站庫(kù)均采用油罐儲(chǔ)油，保障油罐的安全，降低油罐發(fā)生火災(zāi)而造成的損失，有著重大的意義。當(dāng)今現(xiàn)狀，油罐區(qū)的消防冷卻系統(tǒng)采用固定式消防冷卻的最多，也是效果很好的一種控火方式。本文結(jié)合某聯(lián)合站工程項(xiàng)目，進(jìn)行了油罐區(qū)固定頂罐固定式消防冷卻技術(shù)研究。

關(guān)鍵詞：油罐；消防冷卻

1 油罐冷卻水系統(tǒng)

油罐中油的主要組成是碳?xì)浠衔?，明火、靜電火花、雷擊、碰撞和摩擦火花等都有可能導(dǎo)致油罐區(qū)火災(zāi)。油罐一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)蔓延非常快，不易撲救。

2 某聯(lián)合站罐區(qū)消防固定式冷卻水系統(tǒng)工藝流程

某聯(lián)合站站內(nèi)設(shè)置2000m3標(biāo)準(zhǔn)原油罐4座和2000m3加高原油罐4座，火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)為甲B級(jí)，屬于三級(jí)站庫(kù)。按同一時(shí)間內(nèi)發(fā)生一次火災(zāi)，滿足最不利火災(zāi)的消防要求進(jìn)行消防設(shè)計(jì)。其中消防主用泵為電動(dòng)離心泵，選用柴油機(jī)離心泵作為備用水泵。

3 固定式冷卻水系統(tǒng)

設(shè)置有兩種尺寸的油罐，共8座油罐需要考慮消防冷卻，油罐尺寸分別為直徑D1為15.72m、高H1為11.719m的2000m3油罐4座，直徑D1為15.72m、高H1為13.5m的2000m3加高油罐4座。

3.1 最小冷卻水量

固定式冷卻水系統(tǒng)中，固定頂著火罐的冷卻水供給強(qiáng)度F1為2.5L/min·m2，按整個(gè)著火罐外壁表面計(jì)算。相鄰的固定頂油罐的冷卻水供給強(qiáng)度F2為20L/min·m2，按不小于1/2相鄰罐外壁表面計(jì)算。因此，取一座加高油罐進(jìn)行整個(gè)罐外壁表面計(jì)算，其它兩個(gè)油罐按1/2相鄰罐外壁表面計(jì)算。此罐區(qū)的油罐直徑為15.72m，小于20m，所以根據(jù)石油天然氣防火規(guī)范，此消防冷卻水系統(tǒng)的連續(xù)供給時(shí)間為4h。

（1）1座2000m3加高罐著火冷卻水量計(jì)算：

（2）1座2000m3相鄰標(biāo)準(zhǔn)罐半罐壁冷卻水量計(jì)算：

（3）2座2000m3加高罐，其中1座罐按罐外壁全表面計(jì)算，另一座罐按罐1/2外壁表面計(jì)算。2座2000m3加高罐加高相鄰冷卻水流量：

3.2 水幕噴頭計(jì)

設(shè)計(jì)可選用噴頭流量特性系數(shù)為24.40，水幕展角140°，工作壓力0.35MPa。

3.2.1 根據(jù)噴頭特性確定噴頭數(shù)量

保證儲(chǔ)罐表面均能被噴頭覆蓋，且噴頭布置所在圓直徑大于油罐直徑，則1.85m罐壁長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的噴頭間距為1.95m。噴頭個(gè)數(shù)N=（15.7+0.4×2）×3.14/1.95=27（取整數(shù)），所以每個(gè)油罐設(shè)置的最小噴頭數(shù)為27。

3.2.2 根據(jù)設(shè)計(jì)消防冷卻水量確定噴頭數(shù)

（1）加高著火油罐的計(jì)算消防冷卻水量為27.8L/s。儲(chǔ)罐上的環(huán)形冷卻水管為兩個(gè)弧形管段，所以每個(gè)弧形管段應(yīng)設(shè)置的最小噴頭數(shù)N=0.5×27.8/0.76=19（取整數(shù)）。在此項(xiàng)目中保證冷卻效果，每個(gè)弧形管段設(shè)21個(gè)噴頭，一個(gè)加高罐共設(shè)42個(gè)噴頭，大于按噴頭特性確定噴頭數(shù)量27，能夠保證噴水時(shí)將整個(gè)罐壁覆蓋。

（2）相鄰標(biāo)準(zhǔn)油罐的噴頭應(yīng)按著火時(shí)考慮布置，即按供給強(qiáng)度2.5L/min·m2考慮，此時(shí)一半罐壁進(jìn)行冷卻時(shí)，計(jì)算冷卻水量為12.1L/s。所以每個(gè)弧形管段的噴頭數(shù)N=12.1/076=16，為保證噴水冷卻效果。

3.3 罐區(qū)外備用消火栓布置

罐區(qū)外布置消火栓主要為了當(dāng)罐上固定冷卻水管被破壞時(shí)，給油罐進(jìn)行冷卻用。兩個(gè)相鄰消火栓的間距為10～60m，取一合適距離沿防火堤外均勻布置即可。

3.4 一次火災(zāi)冷卻水總需求量

最終確定的加高油罐共設(shè)置42個(gè)噴頭，相鄰標(biāo)準(zhǔn)油罐共設(shè)置36個(gè)噴頭，因各油罐上的噴頭壓力幾乎相同，可認(rèn)為噴頭的出水量相同。

（1）加高著火罐的消防冷卻水量：

Qs1=（42×45.64）÷60=31.95L/s

（2）兩個(gè)相鄰加高罐的冷卻水量：

Qs2=31.95×（1+0.5）=47.93L/s

（3）一個(gè)相鄰標(biāo)準(zhǔn)油罐的冷卻水量：

Qs3=18×0.76=1368L/s

冷卻需水總流量：

Qm=Qs1+Qs2+Qs3=93.56L/s

冷卻需水總量：

Vm=Qm·T=93.56×4×60×60=1348m3

3.5 水壓計(jì)算

此固定式冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力為最不利點(diǎn)消火栓的水壓、最不利點(diǎn)與最低水位高程差、管網(wǎng)水頭損失、未遇見損失的和。

消火栓處水壓計(jì)算：

①經(jīng)查手冊(cè)選用19mm口徑噴嘴，充實(shí)水柱17m，水槍的流量qxh為7.5L/s。需要壓力Hq為0.335MPa。

②水帶水頭損失計(jì)算：Hd=AdLdq2xh=0.00172×120×7.52=0.116MPa（Ad—水帶的比阻，Ld—水帶長(zhǎng)度），所以消火栓栓口所需壓力Hxh=Hq+Hd=0.335+0.116=0.451MPa。

4 結(jié)語

罐區(qū)消防的重要性是不可忽視的，而冷卻水系統(tǒng)又是不可缺少的部分。合理的進(jìn)行油罐的消防冷卻設(shè)計(jì)，正確設(shè)置噴頭，準(zhǔn)確的進(jìn)行系統(tǒng)流量、壓力計(jì)算，對(duì)油罐區(qū)的安全、減小火災(zāi)危害有著重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢嬋娟.地上立式儲(chǔ)罐消防冷卻水系統(tǒng)噴頭的選型布置.安徽化工，2016，42（3）：8284.