郭爽，張秋生，潘峰

（吉林醫(yī)藥設計院有限公司，長春 130021）

白酒儲罐區(qū)是由一個或者多個白酒儲罐組成的露天儲酒罐區(qū)[1]。白酒儲罐區(qū)是酒廠的重要組成部分。目前酒廠白酒儲罐區(qū)消防給水系統(tǒng)設計大都采用泡沫滅火系統(tǒng)。然而，撲救酒類火災，必須在滿足食品安全要求的前提下，尋求環(huán)保、高效、可靠的滅火劑和滅火系統(tǒng)[2]。由于泡沫滅火劑不符合食品安全要求且滅火后會造成嚴重的環(huán)境污染。因此，不到萬不得已不宜選用泡沫滅火劑滅火[2]。近年來，筆者參與了多個白酒儲罐區(qū)消防給水系統(tǒng)設計項目。建設單位根據(jù)食品衛(wèi)生要求提出白酒儲罐區(qū)消防給水系統(tǒng)采用水噴霧滅火系統(tǒng)，取消泡沫滅火系統(tǒng)，因此，根據(jù)GB 50694—2011《酒廠設計防火規(guī)范》，第7.2.2條“下列場所應設置水噴霧滅火系統(tǒng)或泡沫滅火系統(tǒng) 第6 條 白酒儲罐區(qū)、食用酒精儲罐區(qū)”規(guī)定，設計上嘗試采用水噴霧滅火系統(tǒng)撲救白酒儲罐區(qū)火災。

1 白酒儲罐區(qū)概況

某藥酒企業(yè)的白酒儲罐區(qū)占地面積920 m2，總儲罐容積900 m3，共18 個金屬儲罐，每個金屬儲罐容積為50 m3，火災危險性類別為甲B 類。白酒金屬儲罐均為固定頂儲罐，罐頂開檢查口，儲罐直徑3.7 m，高度5 m，儲罐9 排布置，每排設2 個儲罐，儲罐均設于防火堤內(nèi)，儲罐四周設有導液溝，防火堤外設有環(huán)型消防車道，如圖1所示。

圖1 白酒儲罐區(qū)剖面Fig.1 Section of liquor storage tank farm

2 消防給水系統(tǒng)設計

白酒儲罐區(qū)消防給水系統(tǒng)由滅火系統(tǒng)、消防冷卻水系統(tǒng)和室外消火栓系統(tǒng)組成。本工程白酒儲罐區(qū)的滅火系統(tǒng)采用水噴霧滅火系統(tǒng)。根據(jù)GB 50694—2011《酒廠設計防火規(guī)范》，第7.2.4 條規(guī)定，本工程白酒儲罐區(qū)的儲罐為多排布置，需要設計固定式消防冷卻水系統(tǒng)。實際上本工程白酒儲罐區(qū)“白酒金屬儲罐”已采用水噴霧滅火系統(tǒng)，根據(jù)上述規(guī)范規(guī)定，水噴霧滅火系統(tǒng)可兼作消防冷卻水系統(tǒng)。所以，本工程白酒儲罐區(qū)每個白酒金屬儲罐上只設計一套水噴霧滅火系統(tǒng)，水噴霧滅火系統(tǒng)兼作消防冷卻水系統(tǒng)。設計上需滿足水噴霧滅火系統(tǒng)的滅火要求和防護冷卻要求，如圖2所示。

2.1 水噴霧滅火系統(tǒng)設計

白酒儲罐區(qū)水噴霧滅火系統(tǒng)的滅火設計如下：

圖2 白酒儲罐區(qū)水噴霧滅火系統(tǒng)立面Fig.2 Elevation of water spray fire extinguishing system in liquor storage tank farm

白酒儲罐罐頂開口，開口面積很小，為檢查口。根據(jù)GB 50219—2014《水噴霧滅火系統(tǒng)技術規(guī)范》，第3.1.7 條“開口容器的保護面積應按其液面面積確定”規(guī)定，白酒儲罐液面面積為3.14×( 3.7÷2 )2= 11 m2。根據(jù)GB 50694—2011《酒廠設計防火規(guī)范》，第7.2.6 條“水噴霧滅火系統(tǒng)用于滅火時，其設計噴霧強度為20 L/（min·m2），持續(xù)噴霧時間0.5 h”規(guī)定，估算本工程白酒儲罐滅火設計流量Q= 220 L/ min = 3.7 L/s，其消防用水量為6.7 m3。根據(jù)GB 5135.3—2003《自動噴水滅火系統(tǒng)》第3 部分：“水霧噴頭”相關規(guī)定，水霧噴頭有效射程2.5 m，最大保護距離5 m。白酒儲罐區(qū)白酒金屬儲罐直徑大于8 m，罐頂檢查口宜增設水霧噴頭，如圖3所示。

圖3 水霧噴頭安裝詳圖Fig.3 Installation details of spray nozzle

2.2 消防冷卻水系統(tǒng)設計

白酒儲罐區(qū)消防冷卻水系統(tǒng)采用水噴霧滅火系統(tǒng)，其防護冷卻設計如下：

根據(jù)GB 50219— 2014《水噴霧滅火系統(tǒng)技術規(guī)范》，第3.1.9 條規(guī)定，本工程白酒儲罐區(qū)的儲罐為固定頂儲罐，著火罐的保護面積為S= 3.14×3.7×4.5 = 53 m2。三個臨近罐的保護面積合計為159 m2，由于本工程白酒儲罐均為50 m3，容積比較小，所以臨近罐保護面積取1 倍罐壁外表面面積，這樣可以減少電動閥門井數(shù)量。

由于水噴霧滅火系統(tǒng)的響應時間，當用于滅火時，不應大于45 s；當用于防護冷卻時，不應大于180 s[2]。響應時間不大于120 s 的系統(tǒng)，應設置雨淋報警閥組[3]，但對于大型立式常壓儲罐區(qū)等場所，采用雨淋報警閥有一定難度，該類場所一般允許系統(tǒng)具有較長的響應時間，采用電動閥或氣動閥也能滿足系統(tǒng)要求[3]，所以本工程白酒儲罐區(qū)水噴霧滅火系統(tǒng)供水控制閥采用防爆型電動控制閥，電動閥井布置圖如圖4所示。

圖4 白酒儲罐區(qū)電動閥門井布置Fig.4 Layout of electric valve well in liquor storage tank farm

根據(jù)GB 50694—2011《酒廠設計防火規(guī)范》，第7.2.6 條“水噴霧滅火系統(tǒng)用于防護冷卻時，其設計噴霧強度W= 6 L/（min·m2），持續(xù)噴霧時間4 h”規(guī)定，估算本工程白酒儲罐防護冷卻設計流量為Q=Q著火罐+Q臨近罐= 318 L/min + 954 L/min=1 272 L/ min = 21.2 L/ s，其消防用水量為305 m3。

2.3 水噴霧滅火系統(tǒng)兼作消防冷卻水系統(tǒng)設計

白酒儲罐區(qū)水噴霧滅火系統(tǒng)兼作消防冷卻水系統(tǒng)設計如下：

根據(jù)上述規(guī)范要求，水噴霧滅火系統(tǒng)兼作消防冷卻水系統(tǒng)，儲罐的消防用水量應按水噴霧滅火系統(tǒng)滅火和防護冷卻的最大值確定。由于本工程白酒儲罐區(qū)水噴霧滅火系統(tǒng)的防護冷卻用水量305 m3遠大于滅火用水量6.7 m3，所以白酒儲罐區(qū)的消防用水量應按水噴霧滅火系統(tǒng)防護冷卻用水量確定。白酒儲罐區(qū)消防給水系統(tǒng)設計，要以水噴霧滅火系統(tǒng)用于冷卻白酒儲罐為主，同時兼顧白酒儲罐水噴霧滅火系統(tǒng)的滅火設計要求。

對于應用于甲B、乙、丙類液體儲罐的水噴霧系統(tǒng)，不需要靠直接噴射來完成覆蓋保護對象[3]。白酒的主要成分為乙醇，乙醇屬于甲B 類液體，所以白酒儲罐屬于甲B 類液體儲罐。不論是平面的還是立體的保護對象，在設計水噴霧滅火系統(tǒng)時，按設計供給強度向保護對象表面直接噴霧，并使水霧覆蓋或包圍保護對象是保證滅火或防護冷卻效果的關鍵[3]。固定頂儲罐的冷卻水環(huán)管宜沿罐壁頂部單環(huán)布置[3]。當保護對象為甲、乙、丙類液體儲罐時，水霧噴頭與保護儲罐外壁之間的距離不應大于0.7 m[3]。白酒儲罐區(qū)白酒金屬儲罐水霧噴頭布置計算如下：水霧錐底圓半徑R=Btanθ/2 = 1.2 m，B為水霧噴頭的噴口與保護對象之間的距離，取B= 0.7 m，θ為水霧噴頭的霧化角，取θ=120°。如果罐頂坡度較小且儲罐直徑較大宜采用90°霧化角，這樣水霧噴頭射程較遠。本項目白酒儲罐區(qū)儲罐上水霧噴頭之間的距離L，取值為不大于1.7 倍水霧噴頭的水霧錐底圓半徑，即L= 1.7×1.2 = 2.0 m[3]。白酒儲罐區(qū)白酒金屬儲罐上水噴霧滅火系統(tǒng)環(huán)管周長C= 3.14×( 3.7+0.7+0.7 )≈16 m，一個白酒金屬儲罐上所需水霧噴頭數(shù)量為N= 16÷2 = 8 個。

綜上所述，白酒儲罐區(qū)白酒金屬儲罐水霧噴頭布置如圖5所示。

圖5 白酒儲罐區(qū)白酒金屬儲罐水霧噴頭平面布置Fig.5 Plan layout of spray nozzle for liquor metal storage tank in liquor storage tank area

水霧噴頭的流量按式（1）計算：

式中：q——水霧噴頭的流量，L/min；

P——水霧噴頭的工作壓力，MPa；

K—— 水霧噴頭的流量系數(shù)，取值由噴頭制造商提供。

單個白酒儲罐所需水霧噴頭計算數(shù)量N=SW/q，q= 318÷8 = 39.75 L/min = 0.66 L/s。根據(jù)某噴頭制造商提供資料樣本，選水霧噴頭型號ZSTW-A-50-120，P= 0.35 MPa，K= 26.7，q= 50 L/min，霧 化 角120°，A表示進水口與出水口成90°的水霧噴頭。

根據(jù)GB 50694—2011《酒廠設計防火規(guī)范》，第7.2.6 條“水霧噴頭的工作壓力，當用于滅火時，不應小于0.4 MPa”規(guī)定，白酒儲罐區(qū)水噴霧滅火系統(tǒng)兼作消防冷卻水系統(tǒng)的水霧噴頭計算壓力采用0.4 MPa。白酒金屬儲罐單只水霧噴頭流量q= 26.7 .10 0 4× =53.4 L/min = 0.89 L/s。水噴霧滅火系統(tǒng)兼作消防冷卻水系統(tǒng)的計算流量按系統(tǒng)啟動后同時噴霧的水霧噴頭流量之和確定。水噴霧滅火系統(tǒng)計算流量Qj= 0.89×8 = 7.12 L/s。水噴霧滅火系統(tǒng)設計流量QS=1.05Qj= 1.05×7.12 = 7.5 L/s。本工程白酒儲罐區(qū)水噴霧滅火系統(tǒng)兼作消防冷卻水系統(tǒng)設計流量Q=Q著火罐+Q臨近罐= 30 L/s，供水壓力0.60 MPa，火災延續(xù)時間4 h，消防用水量432 m3。

本工程白酒儲罐區(qū)水噴霧滅火兼作消防冷卻水系統(tǒng)地上部分為干式系統(tǒng)（開式水霧噴頭），著火時電動閥門井內(nèi)防爆型電動閥自動打開向水噴霧滅火系統(tǒng)管道沖水，水霧噴頭工作壓力達到0.4 MPa 時，水霧噴頭對白酒金屬儲罐進行噴霧滅火及冷卻降溫。

2.4 室外消火栓系統(tǒng)設計及白酒儲罐區(qū)消防總儲水量

白酒儲罐區(qū)室外消火栓設計流量為15 L/s，火災延續(xù)時間為4 h，白酒儲罐區(qū)室外消火栓儲水量為216 m3。白酒儲罐區(qū)四周設有室外消火栓，室外消火栓距離儲罐罐壁的距離不小于15 m[4]。每個室外消火栓處設置消火栓箱，每個消火栓箱配置φ19 水槍2支，25 m 長φ65 麻織水帶2 條。

白酒儲罐區(qū)消防總儲水量：

2.5 其他設計要求

白酒儲罐區(qū)室外設置的水霧噴頭宜帶防塵帽。沒有設保溫層的白酒儲罐防日曬措施為氣體放空或涂刷合格的隔熱涂料。對于設置在白酒儲罐區(qū)內(nèi)地上消防干式管道，應采取防靜電接地措施；白酒金屬儲罐的防雷接地裝置可兼作防靜電接地裝置。白酒儲罐區(qū)水噴霧滅火系統(tǒng)地面上需要進行彎管加工的管道采用無縫鋼管，焊接；地面上直管采用內(nèi)外壁熱鍍鋅鋼管，絲接或卡箍連接。地面下管道小于等于DN 80 采用管內(nèi)外壁熱鍍鋅鋼管，做加強級防腐；大于DN 80 采用管內(nèi)壁襯塑外壁涂石油瀝青離心球墨鑄鐵管，橡膠圈法蘭連接。建設單位選擇合適白酒金屬儲罐壁厚，加強板厚與白酒金屬儲罐壁厚相匹配，要有利于消防給水管道穩(wěn)固在罐壁上，如圖6所示。

圖6 立管/環(huán)管支架詳圖Fig.6 Riser support details/ring pipe support details

白酒儲罐區(qū)內(nèi)含可燃液體的污水及被嚴重污染的雨水應排入事故存液池。白酒儲罐區(qū)內(nèi)初期雨水經(jīng)收集后排入污水事故存液池，由槽車定期運輸達標處理，后期雨水經(jīng)收集后排入廠區(qū)雨水管網(wǎng)。白酒儲罐區(qū)內(nèi)四周設有導液溝，使溢漏酒液能順利地流出罐區(qū)并流入事故存液池內(nèi)。事故存液池應有符合防火要求的排水措施，采用槽罐車運輸達標處理。

白酒儲罐區(qū)水噴霧滅火系統(tǒng)電動閥井采用φ1 400 閥門井，內(nèi)設積水坑，井內(nèi)電動閥均為防爆型。電動閥在中央控制室實現(xiàn)遠程啟停，現(xiàn)場也可手動開啟。電動閥平時為常閉，火災時打開相應白酒儲罐的電動閥，電動閥應設有明顯的啟閉標志。當值班室收到白酒儲罐的火災信號后，在中央控制室遠程啟動該罐區(qū)水噴霧滅火系統(tǒng)電動閥門井內(nèi)的電動閥，同時遠程開啟與著火罐相鄰的白酒儲罐電動閥門井內(nèi)的電動閥。電動閥的正常運行或故障信號反饋至中央控制室，并能在中央控制室顯示。電動閥門的開啟時間不宜大于45 s。消防給水系統(tǒng)的啟動，停止控制設備應具有明顯的標識，并應有防誤操作保護措施。供水裝置停止運行應為手動控制方式。

3 工程實例

國內(nèi)東北地區(qū)某保健酒企業(yè)白酒儲罐區(qū)長69.9 m，寬54.5 m，總占地面積4 410 m2，總儲罐容積為5 970 m3，白酒金屬儲罐均為固定頂立式儲罐。白酒儲罐區(qū)生產(chǎn)類別為甲B 類。防火堤內(nèi)地面標高為0.000，防火堤外地面標高為0.350。白酒儲罐區(qū)白酒金屬儲罐參數(shù)如表1所示。白酒儲罐區(qū)水噴霧滅火系統(tǒng)現(xiàn)場施工安裝如圖7～圖9所示。

表1 白酒金屬儲罐參數(shù)Tab.1 Parameter table of liquor metal storage tank

圖7 白酒儲罐區(qū)現(xiàn)場Fig.7 Site general drawing of liquor storage tank farm

本項目白酒儲罐區(qū)消防給水系統(tǒng)由水噴霧滅火系統(tǒng)和室外消火栓系統(tǒng)組成，其中水噴霧滅火系統(tǒng)兼作消防冷卻水系統(tǒng)。

500 m3白酒儲罐設有2 個電動閥門井，每個電動閥門井控制8 個水霧噴頭，罐壁頂部單環(huán)布置，水霧噴頭均布，噴頭型號為ZSTWA-125-120，水噴霧滅火系統(tǒng)設計流量33.3 L/s，消防用水量480 m3。

200 m3白酒儲罐設有2 個電動閥門井，每個電動閥門井控制8 個水霧噴頭，罐壁頂部單環(huán)布置，水霧噴頭均布，噴頭型號為ZSTWA-80-120，水噴霧滅火系統(tǒng)設計流量21.3 L/s，消防用水量307 m3。

本項目白酒儲罐區(qū)按最大設計流量計算，與著火罐500 m3白酒儲罐臨近的白酒儲罐有2 個500 m3儲罐和1 個200 m3儲罐。若著火罐500 m3白酒儲罐起火，3 個臨近罐不需要開啟全部電動閥門井，只需要開啟與著火罐臨近的儲罐相對應的電動閥門井即可。本項目白酒儲罐區(qū)電動閥門井共計51 處，如果選用雨淋報警閥組控制水噴霧滅火系統(tǒng)，那么需要選用51 個雨淋報警閥組，這樣集中設置雨淋報警閥組有一定難度，系統(tǒng)管線較多并且復雜。若采用電動閥控制相應白酒金屬儲罐水噴霧滅火系統(tǒng)，系統(tǒng)簡單且容易操作，故本工程白酒儲罐區(qū)水噴霧滅火系統(tǒng)采用電動控制閥代替雨淋報警閥組。

圖8 200 m3 白酒儲罐現(xiàn)場Fig.8 Site drawing of 200 m3 liquor storage tank

圖9 120 m3 白酒儲罐現(xiàn)場Fig.9 Site drawing of 120 m3 liquor storage tank

本項目白酒儲罐區(qū)水噴霧滅火系統(tǒng)兼作消防冷卻水系統(tǒng)設計流量77.3 L/s，供水壓力0.60 MPa，火災延續(xù)時間4 h，消防用水量1 114 m3。

4 結論

結合工程應用，根據(jù)食品衛(wèi)生標準及國家相關建設規(guī)范標準，闡述了白酒儲罐區(qū)消防給水系統(tǒng)采用水噴霧滅火系統(tǒng)的設計方法。并提出了以下幾點設計思路：

（1）白酒儲罐區(qū)每個白酒金屬儲罐上設計一套水噴霧滅火系統(tǒng)，水噴霧滅火系統(tǒng)兼作消防冷卻水系 統(tǒng)。

（2）白酒儲罐區(qū)消防給水系統(tǒng)設計，要以水噴霧滅火系統(tǒng)用于冷卻白酒儲罐為主，同時兼顧白酒儲罐水噴霧滅火系統(tǒng)的滅火設計要求。

（3）白酒儲罐區(qū)水噴霧滅火系統(tǒng)供水控制閥可以采用電動控制閥來代替雨淋報警閥組。

（4）白酒儲罐區(qū)白酒金屬儲罐直徑大于8 m，罐頂檢查口宜增設水霧噴頭。

希望白酒儲罐區(qū)消防給水系統(tǒng)采用水噴霧滅火系統(tǒng)設計得更加合理和完善。