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        水泥廠(chǎng)油罐區(qū)消防冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的探討

        2021-04-20 12:37:26秦江江徐夢(mèng)溪
        水泥技術(shù) 2021年2期
        關(guān)鍵詞:油庫(kù)水流量油罐

        秦江江,徐夢(mèng)溪

        1 項(xiàng)目概況

        在水泥廠(chǎng)油罐區(qū)的消防設(shè)計(jì)中,儲(chǔ)罐消防冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尤為重要。消防設(shè)計(jì)規(guī)范的正確使用、冷卻水供給強(qiáng)度的合理選取、冷卻方式的經(jīng)濟(jì)性選擇,往往關(guān)系到消防水池容積的大小、消防水泵的流量、揚(yáng)程以及投資的大小。本文以我公司承建并負(fù)責(zé)生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)的阿聯(lián)酋ABMC 10 000t/d水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)ABMC項(xiàng)目)為例,進(jìn)行油罐區(qū)消防冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹。該水泥廠(chǎng)位于阿聯(lián)酋Al Ain市的ARKAN工業(yè)區(qū)內(nèi),由印度某公司負(fù)責(zé)項(xiàng)目咨詢(xún)業(yè)務(wù),國(guó)內(nèi)某設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)工程設(shè)計(jì)。ABMC項(xiàng)目以重油(HFO)作為水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)的主要燃料,廠(chǎng)區(qū)內(nèi)設(shè)有重油(HFO)油罐區(qū)。油罐區(qū)共有2個(gè)5 000m3的固定錐形頂重油罐(HFO罐),直徑24m、高12m,罐內(nèi)儲(chǔ)存閃點(diǎn)為55℃的重油(HFO),非水溶性可燃液體,火災(zāi)危險(xiǎn)級(jí)別為乙B類(lèi);1座50m3的小型柴油罐,直徑4.5m,高3.6m。油罐區(qū)平面布置圖見(jiàn)圖1。

        2 消防冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        ABMC項(xiàng)目始建于2007年9月,于2014年2月27日取得PAC證書(shū),設(shè)計(jì)時(shí)采用GB 50074-2002《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“油庫(kù)規(guī)2002”),該規(guī)范現(xiàn)已修訂為GB 50074-2014《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“油庫(kù)規(guī)2014”),在新修訂的規(guī)范中,部分條文結(jié)合工程實(shí)際案例有所更改?,F(xiàn)結(jié)合ABMC項(xiàng)目,依據(jù)兩個(gè)版本的《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》,對(duì)油罐區(qū)消防冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比。

        2.1 儲(chǔ)罐消防冷卻水系統(tǒng)簡(jiǎn)介

        儲(chǔ)罐消防冷卻水系統(tǒng)有固定式、移動(dòng)式兩種。根據(jù)“油庫(kù)規(guī)2002”第12.1.5條第1款規(guī)定,單罐容量≮5 000m3或罐壁高度≮17m的油罐,應(yīng)設(shè)固定式消防冷卻水系統(tǒng)[1],故本項(xiàng)目?jī)?chǔ)罐消防冷卻水系統(tǒng)采用固定式冷卻水系統(tǒng)?!坝蛶?kù)規(guī)2014”第12.1.5條第1款規(guī)定,容量≥3 000m3或罐壁高度≥15m的地上立式儲(chǔ)罐,應(yīng)設(shè)固定式消防冷卻水系統(tǒng)[2]。對(duì)比可知,“油庫(kù)規(guī)2014”的條文要嚴(yán)于“油庫(kù)規(guī)2002”,但設(shè)計(jì)時(shí)都應(yīng)采用固定式消防冷卻水系統(tǒng)。

        儲(chǔ)罐固定式消防冷卻水系統(tǒng)包括消防水泵、消防水池、由電動(dòng)閥控制的水霧噴頭及相應(yīng)的消防管線(xiàn)。

        2.2 儲(chǔ)罐消防冷卻水流量的計(jì)算

        “油庫(kù)規(guī)2002”與“油庫(kù)規(guī)2014”中關(guān)于地上立式油罐的消防冷卻水的供水范圍和供水強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定分別見(jiàn)表1和表2。由表對(duì)比可知,“油庫(kù)規(guī)2002”與“油庫(kù)規(guī)2014”中的固定式消防冷卻水的供水范圍和供水強(qiáng)度一致,因此,二者計(jì)算出的消防冷卻水流量也相同。

        圖1 油罐區(qū)平面布置圖

        表1 固定式消防冷卻水供水范圍和供水強(qiáng)度(油庫(kù)規(guī)2002)

        表2 固定式消防冷卻水供水范圍和供水強(qiáng)度(油庫(kù)規(guī)2014)

        1個(gè)著火罐(HFO罐)所需消防冷卻水流量為3.14×24×12×2.5/60=37.68L/s,另1個(gè)相鄰罐(HFO罐)所需消防冷卻水流量為1/2×3.14×24×12×2.0/60=15.07L/s,則儲(chǔ)罐區(qū)所需的消防冷卻水總流量應(yīng)為37.68+15.07=52.75L/s。

        2.3 冷卻水霧噴頭的設(shè)計(jì)選型

        根據(jù)GB 50219-2014《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》第7.1.2條規(guī)定[4],保護(hù)每個(gè)HFO罐所需的水霧噴頭的數(shù)量按式(1)計(jì)算:

        式中:

        N——保護(hù)對(duì)象所需水霧噴頭的數(shù)量,只

        S——保護(hù)對(duì)象的保護(hù)面積,m2

        W——保護(hù)對(duì)象的設(shè)計(jì)供給強(qiáng)度,L/(min·m2)

        q——水霧噴頭的流量,L/min

        每個(gè)著火罐(HFO罐)的罐壁外表面積為3.14×24×12=904.32m2;消防冷卻水的供水強(qiáng)度為2.5L/(min·m2);選用ZSTWC34-120型水霧噴頭,每只噴頭的流量為63L/min(工作壓強(qiáng)為0.35MPa時(shí))。經(jīng)計(jì)算可知,每個(gè)著火罐(HFO罐)應(yīng)設(shè)36只噴頭,沿罐周均勻布置,DN200冷卻水供水環(huán)管高度設(shè)在11.70m標(biāo)高。儲(chǔ)罐區(qū)共設(shè)72只噴頭,提供消防冷卻水保護(hù)著火罐(HFO罐),具體布置詳見(jiàn)圖2。

        3 消防泵房及消防水池的設(shè)計(jì)

        3.1 儲(chǔ)罐消防冷卻水系統(tǒng)所需用水量計(jì)算

        (1)根據(jù)“油庫(kù)規(guī)2002”第12.2.10條第1款規(guī)定,直徑>20m的地上固定頂油罐的消防冷卻水的最小供給時(shí)間為6h。因此儲(chǔ)罐消防冷卻水系統(tǒng)的消防用水量為6×3 600×52.75=1 139 400L=1 139.4m3。

        (2)根據(jù)“油庫(kù)規(guī)2014”第12.2.11條第1款規(guī)定,直徑>20m的地上固定頂儲(chǔ)罐的消防冷卻水的最小供給時(shí)間≮9h。因此儲(chǔ)罐消防冷卻水系統(tǒng)的消防用水量為9×3 600×52.75=1 709 100L=1 709.1m3。

        經(jīng)對(duì)比,“油庫(kù)規(guī)2014”的條文要嚴(yán)于“油庫(kù)規(guī)2002”,消防冷卻水的最小供給時(shí)間多3h,消防冷卻水總用水量需要多569.7m3。

        3.2 消防水池容積計(jì)算及消防水泵選型

        根據(jù)“油庫(kù)規(guī)2002”,儲(chǔ)罐消防冷卻水系統(tǒng)所需總用水量為1 139.4m3,采用廠(chǎng)區(qū)2×2 000m3循環(huán)水池兼做消防水池,并保證消防貯水量不被挪用。

        儲(chǔ)罐消防冷卻水系統(tǒng)與泡沫滅火系統(tǒng)共用1套消防水泵,消防泵房?jī)?nèi)設(shè)1臺(tái)電動(dòng)消防泵、1臺(tái)柴油機(jī)消防泵(備用)。廠(chǎng)區(qū)內(nèi)同一時(shí)間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù)按1次計(jì)算,且油罐區(qū)的消防用水量按最大計(jì)算。消防冷卻水設(shè)計(jì)流量為52.75L/s,泡沫混合液所需水量的設(shè)計(jì)流量為55.27L/s,考慮管網(wǎng)漏失水量,則消防系統(tǒng)總用水流量為1.1×(55.27+52.75)=118.82L/s。

        消防水泵的揚(yáng)程計(jì)算如下:水霧噴頭的工作壓強(qiáng)為0.35MPa,消防管道沿程和局部水頭損失壓強(qiáng)的累加值為0.12MPa,消防水池最低水位與水霧噴頭高差壓強(qiáng)為0.14MPa,則滿(mǎn)足消防水泵揚(yáng)程所需壓強(qiáng)為1.1×(0.35+0.12+0.14)=0.67MPa。

        根據(jù)消防系統(tǒng)總用水流量及消防水泵揚(yáng)程計(jì)算值,選定消防水泵如下:型號(hào)為XBD7.2/120-250-435的電動(dòng)消防泵1臺(tái),其額定水流量為122.2L/s,揚(yáng)程為71m,電機(jī)功率為160kW;型號(hào)為XBC7.7/120-250M6/473的柴油機(jī)消防泵1臺(tái),其額定水流量為122.2L/s,揚(yáng)程為76m,功率為185kW。

        “油庫(kù)規(guī)2014”與“油庫(kù)規(guī)2002”中固定式消防冷卻水的供水范圍和供水強(qiáng)度一致,且消防泵房與油罐區(qū)在廠(chǎng)區(qū)中的位置不變,故消防水泵的選型沒(méi)有變化。另外,“油庫(kù)規(guī)2014”中消防冷卻水的最小供給時(shí)間比“油庫(kù)規(guī)2002”多3h,即消防冷卻水貯水量多569.7m3,故消防水池的容積應(yīng)相應(yīng)增大。

        4 結(jié)語(yǔ)

        本文以ABMC項(xiàng)目油罐區(qū)的消防冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例,對(duì)“油庫(kù)規(guī)2002”與“油庫(kù)規(guī)2014”進(jìn)行了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)“油庫(kù)規(guī)2014”的條文要嚴(yán)于“油庫(kù)規(guī)2002”。ABMC項(xiàng)目實(shí)施的時(shí)間比較早,當(dāng)時(shí)業(yè)主對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)硬性規(guī)定,因此,設(shè)計(jì)單位采用中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)。但近幾年,隨著國(guó)家“一帶一路”規(guī)劃的成功推進(jìn),越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)工程總承包公司開(kāi)始拓展海外市場(chǎng),并承接了大量的境外工程,很多境外業(yè)主要求使用自己國(guó)家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),或要求按照國(guó)際通行的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)施工,如美國(guó)消防協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)NFPA(National Fire Protection Association)、英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS(British Standard)等,因此,要求我們要努力學(xué)習(xí)國(guó)際通行標(biāo)準(zhǔn),采用國(guó)際通行標(biāo)準(zhǔn)參與國(guó)外項(xiàng)目的建設(shè),以適應(yīng)國(guó)際市場(chǎng)的需求。

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