屈夢雄(海工英派爾工程有限公司， 山東 青島 266100)

大型原油儲(chǔ)罐區(qū)消防設(shè)計(jì)及要點(diǎn)探討

屈夢雄(海工英派爾工程有限公司， 山東 青島 266100)

油品火災(zāi)蔓延速度快，危險(xiǎn)性大，在消防設(shè)計(jì)時(shí)針對油品性質(zhì)、儲(chǔ)罐類型及氣候條件等因素選擇合適的系統(tǒng)及參數(shù)對于快速有效的撲滅火災(zāi)至關(guān)重要。本文以國內(nèi)某大型石油儲(chǔ)備庫項(xiàng)目為例，對10×104m3外浮頂儲(chǔ)罐的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，并對設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)進(jìn)行了探討。

大型浮頂儲(chǔ)罐；消防冷卻水系統(tǒng)；泡沫滅火系統(tǒng)；系統(tǒng)控制

隨著我國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，油品需求量也不斷增加，儲(chǔ)罐大型化是油品儲(chǔ)運(yùn)的必然趨勢[1]，近年來建成了許多超大型石油儲(chǔ)備庫及地下洞庫。油品著火后易發(fā)生沸溢，且流淌蔓延快[2]，庫區(qū)一旦發(fā)生火災(zāi)可能造成災(zāi)難性后果，因此有效的消防系統(tǒng)可以及時(shí)的控制火災(zāi)，將危害和損失降到最低。本文介紹了10×104m3外浮頂儲(chǔ)罐消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為建立和完善罐區(qū)消防系統(tǒng)提供參考。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目建設(shè)庫容580×104m3，包含58臺(tái)10×104m3外浮頂儲(chǔ)罐及油泵房、機(jī)柜室、低壓變電所等附屬構(gòu)筑物。

儲(chǔ)存介質(zhì)：原油，火災(zāi)危險(xiǎn)性甲B；

儲(chǔ)罐形式：雙盤外浮頂儲(chǔ)罐；

儲(chǔ)罐尺寸：D=80m，H=21.8m；

庫區(qū)布置：9個(gè)60×104m3原油罐區(qū)，1個(gè)40×104m3原油罐區(qū)，每臺(tái)儲(chǔ)罐均按照“單罐單堤”布置。

2 消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 固定式低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)

對于外浮頂儲(chǔ)罐的火災(zāi)形式主要有密封圈火災(zāi)和全液面火災(zāi)(浮盤傾斜或沉沒時(shí))，其中最常見的火災(zāi)是密封圈部位的火災(zāi)，據(jù)美國石油協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，浮頂儲(chǔ)罐密封圈火災(zāi)占統(tǒng)計(jì)事故的72.8%[3][4]。根據(jù)《石油儲(chǔ)備庫設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50737-2011)要求，儲(chǔ)罐設(shè)置固定式低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)[5]。

單罐泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)：

泡沫液種類：3%水成膜;

泡沫混合液供給強(qiáng)度：12.5L/(min·m2)；

PC8型泡沫產(chǎn)生器：12個(gè)，沿罐周均布，單個(gè)泡沫產(chǎn)生器保護(hù)距離21m；

泡沫混合液連續(xù)供給時(shí)間：45 min[6]；

撲救流淌火災(zāi)配置PQ8型泡沫槍：3支；

撲救流淌火災(zāi)泡沫混合液連續(xù)供給時(shí)間：30min；

泡沫混合液設(shè)計(jì)流量：120L/s；

工作壓力：1.4MPa；

設(shè)計(jì)泡沫液儲(chǔ)量為：25m3(附加100%富余量)。

泡沫產(chǎn)生器罐壁安裝示意見圖1。

圖1 泡沫產(chǎn)生器安裝圖

2.2 固定式消防冷卻水系統(tǒng)

庫區(qū)占地面積大于1000000m2，按照《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50160-2008)要求，同一時(shí)間內(nèi)火災(zāi)起數(shù)按2起計(jì)，需水量最大的兩處各計(jì)1起。本項(xiàng)目消防用水量最大兩處為兩臺(tái)10×104m3外浮頂原油儲(chǔ)罐。根據(jù)《石油儲(chǔ)備庫設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50737-2011)要求，儲(chǔ)罐設(shè)置固定式消防冷卻水系統(tǒng)[5]。單罐消防冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)：

噴頭型式：水幕式噴頭，出水壓力＞0.2MPa，304不銹鋼材質(zhì)；

保護(hù)范圍：著火罐罐壁表面，相鄰油罐不冷卻；

噴頭噴水強(qiáng)度：2.0 L/(min·m2)；

固定消防冷卻水流量：220L/s；

延續(xù)供水時(shí)間：6h；

移動(dòng)消防冷卻水流量：120L/s；

延續(xù)供水時(shí)間：6h；

工作壓力：1.4MPa。

水幕噴頭性能見表1，噴頭安裝位置及角度見圖2。

表1 儲(chǔ)罐固定式消防冷卻裝置噴頭性能表

圖2 噴頭安裝圖

3 消防系統(tǒng)控制

3.1 低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)控制

低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)控制分為一鍵控制、遠(yuǎn)程手動(dòng)程序控制及就地手動(dòng)控制三種方式。

(1)一鍵控制方式

確認(rèn)著火后，手動(dòng)開啟控制柜上火警啟動(dòng)按鈕后，系統(tǒng)按程序開啟消防進(jìn)水電動(dòng)閥門，同時(shí)打開主泡沫泵(電動(dòng)機(jī)泵組)的電動(dòng)泡沫進(jìn)液閥，開啟主泡沫泵(電動(dòng)機(jī)泵組)，通過設(shè)置在主泡沫泵(電動(dòng)機(jī)泵組)出口管線上的壓力變送器檢測泡沫泵出口壓力值是否達(dá)到設(shè)定值，如在 20 秒內(nèi)出口壓力達(dá)到設(shè)定值(0.6MPa)，表明啟動(dòng)成功。如果控制柜發(fā)現(xiàn)主泡沫泵啟動(dòng)故障或者主泡沫泵出口壓力在20秒內(nèi)未到達(dá)設(shè)定值(主系統(tǒng)故障應(yīng)由電控柜判斷并動(dòng)作)，則表示主系統(tǒng)啟動(dòng)失敗，自動(dòng)開啟備用泡沫泵組(柴油機(jī)泵組)，并程序自動(dòng)關(guān)閉主泡沫泵組及相應(yīng)的電動(dòng)閥。

(2)遠(yuǎn)程手動(dòng)程序控制方式

控制柜處于遠(yuǎn)程自動(dòng)控制方式時(shí)，當(dāng)控制柜接收到遠(yuǎn)程火警啟動(dòng)信號(來自消防控制室PLC二線制無源干觸點(diǎn)信號，觸點(diǎn)容量：24V DC 3A)后，自動(dòng)流程同上。

(3)就地手動(dòng)控制方式

控制柜處于手動(dòng)控制方式時(shí)，確認(rèn)著火后機(jī)械手動(dòng)按自動(dòng)控制的順序操作完成泡沫比例混合裝置的開啟。低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)控制流程見圖3。

圖3 低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)控制流程

3.2 消防冷卻水系統(tǒng)控制

消防冷卻水系統(tǒng)控制分三種方式：自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程手動(dòng)控制及現(xiàn)場手動(dòng)控制。平常消防泵啟動(dòng)置于自動(dòng)控制狀態(tài)。

(1)自動(dòng)控制方式

罐區(qū)著火，火警控制盤接到火災(zāi)報(bào)警，延遲10s自動(dòng)打開著火罐噴淋系統(tǒng)在防火堤外的控制閥，隨著用水量增大，管網(wǎng)壓力下降至0.6MPa(G)時(shí)，火警控制盤自動(dòng)啟動(dòng)消防水泵為消防管網(wǎng)供水。

(2)遠(yuǎn)程手動(dòng)程序控制

罐區(qū)著火，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警，人工確認(rèn)后，由具有管理權(quán)限的人員在消防控制室按鈕啟動(dòng)消防水泵并打開著火罐噴淋系統(tǒng)在防火堤外的控制閥。

(3)現(xiàn)場手動(dòng)控制

在發(fā)生火災(zāi)后，由現(xiàn)場人員根據(jù)著火罐區(qū)的火災(zāi)情況，現(xiàn)場手動(dòng)操作上述流程。消防冷卻水系統(tǒng)控制流程見圖4。

圖4 消防冷卻水系統(tǒng)控制流程

4 消防設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在罐區(qū)消防設(shè)計(jì)中，某個(gè)細(xì)節(jié)的缺失或錯(cuò)誤可能導(dǎo)致整個(gè)滅火系統(tǒng)的失效，必須引起重視。以下列舉一些在設(shè)計(jì)中常見的問題，以供探討學(xué)習(xí)。

(1)消防水系統(tǒng)應(yīng)在最不利點(diǎn)設(shè)置壓力表，并計(jì)算噴頭出水壓力是否大于0.2MPa；

(2)計(jì)算每一層噴淋環(huán)管壓力，必要時(shí)設(shè)置減壓孔板，保證實(shí)際冷卻水噴淋量不大于設(shè)計(jì)流量的1.2倍。減壓孔板應(yīng)設(shè)置在水平管段且應(yīng)為不銹鋼材質(zhì)；

(3)室外地上消火栓選擇防凍調(diào)壓防撞型；

(4)油泵房消火栓箱所配水槍應(yīng)為直流/水霧兩用，撲救流淌火災(zāi)時(shí)應(yīng)采用水霧模式，防止直流水流將油噴濺到四周；消火栓帶防爆型手動(dòng)報(bào)警按鈕，并帶位置信息編碼，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)可以指示使用消火栓的位置；

(5)過濾器后的消防冷卻水管道分段預(yù)制后整體內(nèi)外熱浸鋅，法蘭連接。上罐立管過盤梯處內(nèi)繞，采用溝槽連接并增加噴頭，保證無死角；

(6)消防水管道過濾器選擇可在線清洗型；

(7)地上干式泡沫混合液管道采取防靜電接地措施[7]；

(8)泡沫混合液管道上彎處加排氣閥，閥前加閥門，便于檢修，下彎處加放空閥；

(9)含油污水及雨水出防火堤后設(shè)置水封井，防止火蔓延至防火堤內(nèi)。當(dāng)管徑大于等于DN300時(shí)應(yīng)采用丙型水封井，便于疏通、清掏；

(10)根據(jù)保護(hù)對象選擇一級或者二級用電負(fù)荷，保證供電可靠性，且消防水泵和泡沫消防水泵均設(shè)置柴油泵作為備用；

(11)采用環(huán)狀消防水管網(wǎng)，并且兩路進(jìn)水；當(dāng)庫區(qū)內(nèi)有多個(gè)泡沫站時(shí)，泡沫站之間用管道連接，通過閥門控制，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)可以相互支援；

(12)消防冷卻水及泡沫液均按規(guī)范要求設(shè)置富余量；

(13)合理布置管道，消防冷卻水及泡沫混合液管道盡量埋地，防止發(fā)生火災(zāi)或爆炸時(shí)消防系統(tǒng)遭到破壞。

5 結(jié)語

儲(chǔ)罐區(qū)生產(chǎn)安全事關(guān)重大，一旦發(fā)生事故消防系統(tǒng)能否迅速發(fā)揮作用關(guān)系到生命財(cái)產(chǎn)安全，在設(shè)計(jì)中除了嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范、法規(guī)外還要因地制宜，結(jié)合工程情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證消防設(shè)計(jì)合規(guī)、合理、有效、可靠。

[1]韓偉偉.大型原油儲(chǔ)罐消防設(shè)置及施工技術(shù)探討[J].施工技術(shù),2014,43:671-672.

[2]孔得朋,劉鵬翔,等.原油罐沸溢火災(zāi)發(fā)展階段及沸溢發(fā)生時(shí)間試驗(yàn)研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào),2016,26(2):62-66.

[3]王淮斌.外浮頂油罐密封圈火災(zāi)快速滅火裝置研發(fā)[J].消防科學(xué)與技術(shù),2015,34(5):597-599.

[4]于濤.大型原油庫的消防設(shè)計(jì)[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù),2008,24(6):6-8.

[5]中國石油化工集團(tuán)公司,等.GB 50737-2011,石油儲(chǔ)備庫設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社,2011.

[6]山東省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局.魯安監(jiān)發(fā)[2010]118號,山東省大型浮頂儲(chǔ)罐安全技術(shù)規(guī)程(試行)[S],2010.

[7]中華人民共和國公安部.GB 50151-2010,泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社,2011.

屈夢雄,男,28歲,助理工程師,從事石油化工消防及給排水設(shè)計(jì)，單位：海工英派爾工程有限公司。