楊 陶，歸顯揚

(1 銅陵市消防救援支隊，安徽 銅陵 244000；2 安徽節(jié)源環(huán)?？萍加邢薰荆不?合肥 230088)

煤化工行業(yè)作為國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，受到國家的大力支持，一直保持著高速平穩(wěn)的發(fā)展，為我國的社會經(jīng)濟建設(shè)作出了比較重大的貢獻。但在中國煤化工行業(yè)高速發(fā)展的過程中，也存在著一些安全隱患問題。煤化工項目工藝流程長，建設(shè)規(guī)模大，儲存的原材料、副產(chǎn)品等的化學性質(zhì)穩(wěn)定性不高，容易引起火災或者爆炸，且煤化工項目一旦發(fā)生火災，火災現(xiàn)場過火面積大、燃燒很快、不易撲滅。如果在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)安全問題，就可能會帶來不可估量的損失，其安全生產(chǎn)已成為整個社會關(guān)注的焦點[1-3]。

可燃液體儲罐作為煤化工項目中的常見裝置，其占地面積、儲罐數(shù)量、單罐容積日益大型化，因為儲存物料多為甲、乙、丙類液體，火災危險性較高，罐區(qū)的消防設(shè)計作為防控火災的重要環(huán)節(jié)，理應引起設(shè)計人員的極大重視[4-5]。

本文以西北某煤化工項目新建的成品罐區(qū)為例，介紹可燃液體儲罐區(qū)的消防設(shè)計思路，以及罐區(qū)消防系統(tǒng)的設(shè)置和在消防設(shè)計中應該重點關(guān)注的事項。

1 成品罐區(qū)概況

為落實地方政府加快推進煤炭綜合利用項目建設(shè)，發(fā)揮煤化工項目規(guī)模化、一體化、基地化布局優(yōu)勢的要求，西北某化工企業(yè)對現(xiàn)有裝置進行擴建，在廠區(qū)預留地內(nèi)新建成品罐區(qū)(乙二醇產(chǎn)品罐區(qū))1座，用于儲存乙二醇裝置送來的產(chǎn)品，并通過產(chǎn)品裝車泵輸送至汽車裝卸設(shè)施后，裝汽車槽車出廠。新建的成品罐區(qū)內(nèi)包括聚酯級乙二醇成品儲罐4座(單罐容積為 5 000 m3，并設(shè)有氮封)、輕質(zhì)多元醇儲罐3座(單罐容積為500 m3)、碳酸二甲酯儲罐2座(單罐容積為500 m3，并設(shè)有氮封)、無水乙醇儲罐儲罐2座(單罐容積為500 m3，并設(shè)有氮封)、混合醇儲罐2座(單罐容積為300 m3)、重質(zhì)多元醇儲罐2座(單罐容積為200 m3)、污甲醇儲罐1座(單罐容積為3 000 m3，并設(shè)有氮封)，共16個儲罐。各儲罐的基本參數(shù)和儲存介質(zhì)的火災危險性見表1。

表1 成品罐區(qū)各個儲罐數(shù)據(jù)

各個儲罐之間分別用防火堤分隔，保證單罐單堤，其中4座聚酯級乙二醇成品儲罐位于罐區(qū)東部，從北到南一字排列；污甲醇儲罐位于罐區(qū)東南部；其余儲罐位于罐區(qū)西部，從北到南一字排列。儲罐泵區(qū)位于儲罐南側(cè)防火堤外。整個儲罐區(qū)圍堰內(nèi)南北長156.5 m，東西寬54 m。

2 成品罐區(qū)主要消防措施

根據(jù)GB 50151-2021《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計標準》、GB 50160-2008(2018年版)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準》、GB 50140-2005《建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范》等國家相關(guān)標準、規(guī)范的規(guī)定，本項目的成品罐區(qū)內(nèi)設(shè)置如下消防措施：滅火器配置、泡沫滅火系統(tǒng)、固定式消防冷卻水系統(tǒng)和室外消火栓系統(tǒng)。其中，儲罐上設(shè)置的泡沫滅火系統(tǒng)所需泡沫混合液由成品罐區(qū)北側(cè)新建的泡沫站供給，儲罐固定式消防冷卻水系統(tǒng)所需消防水由全廠穩(wěn)高壓消防給水管網(wǎng)供給，成品罐區(qū)的室外消火栓系統(tǒng)依托本罐區(qū)周邊廠區(qū)預留的穩(wěn)高壓消防給水管網(wǎng)。

2.1 滅火器配置

成品罐區(qū)罐組內(nèi)的的滅火器設(shè)置主要依據(jù)為GB 50160-2008(2018年版)。成品罐區(qū)內(nèi)可能發(fā)生B、E類火災，根據(jù)GB 50140-2005，可選用手提式磷酸銨鹽干粉滅火器進行保護。根據(jù)GB 50160-2008(2018年版)[6]規(guī)定“可燃氣體、液化烴和可燃液體的地上罐組宜按防火堤內(nèi)面積每400 m2配置1具手提式滅火器，但每個儲罐配置的數(shù)量不宜超過3具”，同時生產(chǎn)區(qū)內(nèi)設(shè)置的單個滅火器的規(guī)格，手提式干粉型滅火器充裝量宜為6 kg或8 kg。結(jié)合當?shù)厥袌銮闆r，本成品罐區(qū)配置8 kg的手提式磷酸銨鹽干粉滅火器(MFZ/ABC8型)進行保護。

本成品罐區(qū)防火堤內(nèi)總面積為156.5 m×54 m=8 451 m2，計算得到需配置的手提式滅火器數(shù)量為8 451/400=21.2具，因此在罐區(qū)圍堰外配置了22具手提式磷酸銨鹽干粉滅火器(MFZ/ABC8型)進行保護。依據(jù)GB 50140-2005[7]，泵區(qū)可能發(fā)生B、E類火災，按嚴重危險等級設(shè)計，根據(jù)規(guī)范，泵區(qū)手提式磷酸銨鹽干粉滅火器的最大保護距離為9 m，單具滅火器最小配備滅火級別為89B，MFZ/ABC8型磷酸銨鹽干粉滅火器(滅火級別為144B)滿足配置要求。經(jīng)計算后，在泵區(qū)配置了6具手提式磷酸銨鹽干粉滅火器(MFZ/ABC8型)進行保護。

2.2 泡沫滅火系統(tǒng)

本罐區(qū)儲存的物料主要是甲、丙類可燃液體，根據(jù)GB 50160-2008(2018年版)第8.7.1條[6]規(guī)定，可能發(fā)生可燃液體火災的場所宜采用低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)。根據(jù)GB 50160-2008(2018年版)第8.7.2～8.7.4條[6]規(guī)定，結(jié)合本項目所設(shè)置的泡沫站距離本罐區(qū)較近、且本罐區(qū)內(nèi)同時設(shè)置有固定式、半固定式泡沫系統(tǒng)的實際情況，此成品罐區(qū)內(nèi)各儲罐均設(shè)置固定式泡沫滅火系統(tǒng)，采用液上噴射系統(tǒng)，選用3%的抗溶性水成膜泡沫液[6]。

現(xiàn)以污甲醇儲罐為例，介紹固定式泡沫滅火系統(tǒng)的設(shè)計過程。成品罐區(qū)內(nèi)有1個污甲醇儲罐，為3 000 m3不銹鋼內(nèi)浮頂罐，尺寸為Φ17 000 mm×15 850 mm，罐壁材質(zhì)為碳鋼，儲罐內(nèi)儲存的物料為甲醇，儲存介質(zhì)火災危險性為甲B，屬于水溶性可燃液體。根據(jù)GB 50151-2021中第4.4.3條及4.2.2條[8]等規(guī)定，污甲醇儲罐泡沫系統(tǒng)的設(shè)置按固定頂儲罐對待，保護面積以儲罐的橫截面積計算，泡沫混合液的供給強度為10 L/(min·m2)，連續(xù)供給時間不小于30 min。

污甲醇儲罐泡沫混合液量為：

Q泡計=10×(172×π/4)=2 269.8 L/min ≈37.8 L/s

根據(jù)GB 50151-2021中第4.4.3條及4.2.3條[8]規(guī)定，污甲醇儲罐的直徑為17 m，按規(guī)范要求，泡沫產(chǎn)生器的設(shè)置數(shù)量不應少于2個，因此設(shè)置2個PCL24型泡沫發(fā)生器，即Q泡設(shè)=48 L/s。每個泡沫發(fā)生器均使用獨立的混合液管道引至防火堤外，同時每個泡沫發(fā)生器在防火堤外距地面0.7 m處設(shè)置帶悶蓋的管牙接口[9]，防火堤外泡沫混合液管道上均在低點處設(shè)有放空閥，且管道以2‰的坡度坡向放空閥。

同樣的方式，可以計算出成品罐區(qū)所有儲罐泡沫滅火系統(tǒng)所需泡沫混合液的量。由計算可知，成品罐區(qū)最大固定式泡沫滅火系統(tǒng)的泡沫混合液流量為48 L/s，根據(jù)GB 50151-2021中第4.1.5條規(guī)定，成品罐區(qū)最大儲罐的直徑為21 m，則撲救液體流散火災，需配備2支PQ4的輔助泡沫槍，輔助泡沫槍泡沫混合液連續(xù)供給時間為20 min。故撲滅流散液體火災所需的移動泡沫混合液流量為8 L/s[10]。

則成品罐區(qū)一次消防事故時所需泡沫混合液用量為：

Q=(48×60×30+8×60×20)/1 000=96 m3

根據(jù)GB 50151-2021中第4.2.3條[8]規(guī)定，成品罐區(qū)內(nèi)儲存水溶性液體的固定頂儲罐應設(shè)置泡沫緩沖裝置，本項目在相應的儲罐內(nèi)設(shè)置了泡沫溜槽作為泡沫緩沖裝置。

2.3 消防冷卻水系統(tǒng)

(1)固定式消防冷卻水系統(tǒng)

根據(jù)GB 50160-2008(2018年版)中第8.4.4～8.4.7條[6]和GB 50974-2014中第3.4.2[11]規(guī)定，成品罐區(qū)內(nèi)4個聚酯級乙二醇成品儲罐和1個污甲醇儲罐設(shè)置固定式消防冷卻水系統(tǒng)，著火罐供水強度為2.5 L/(min·m2)，供水范圍為罐壁表面積，鄰近罐為2.5 L/(min·m2)，供水范圍為罐壁表面積的1/2，其余儲罐均采用移動消防冷卻水系統(tǒng)。成品罐區(qū)火災延續(xù)時間為6 h。

成品罐區(qū)內(nèi)當著火罐為聚酯級乙二醇成品儲罐B罐時，實際冷卻水量為最大，因其臨近立式儲罐超過3個，冷卻水量按3個罐的消防用水量計算[6]，即聚酯級乙二醇成品儲罐A罐、聚酯級乙二醇成品儲罐C罐、碳酸二甲酯儲罐A罐3個儲罐。計算結(jié)果見表2。

表2 成品罐區(qū)冷卻水量

考慮到配水均勻性等的影響，儲罐的固定式消防冷卻水設(shè)計用量取1.1倍的計算用水量，則成品罐區(qū)一次消防的固定式冷卻系統(tǒng)消防水用量為：96.6×1.1=106.3 L/s。設(shè)置固定式消防冷卻水系統(tǒng)的儲罐均采取2根立管，分別由獨立的閥門進行控制。

成品罐區(qū)固定式消防冷卻水系統(tǒng)所需消防用水量為：

Q=106.3×3.6×6≈2 296 m3

(2)室外消火栓系統(tǒng)

成品罐區(qū)的室外消火栓系統(tǒng)所需消防水接自罐區(qū)周邊廠區(qū)預留的穩(wěn)高壓消防給水管網(wǎng)。同時根據(jù)GB 50160-2008(2018年版)中第8.6.1條[6]規(guī)定，成品罐區(qū)應設(shè)置水炮保護。沿全廠罐區(qū)周圍及外圍道路設(shè)置了環(huán)狀消防給水管網(wǎng)，主干管管徑DN300，并沿線設(shè)置SSFT150/80-1.6型室外地上式消火栓和PS40型消防水炮，保護該區(qū)域的設(shè)施。室外消火栓、消防水炮采用自泄式，并采用栓井安裝形式，一栓(炮)一井。栓井采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

根據(jù)GB 50974-2014中第3.4.2條和第3.6.2條[11]規(guī)定，經(jīng)計算比較后，可知成品罐區(qū)室外消火栓設(shè)計流量為15 L/s。成品罐區(qū)的火災延續(xù)時間為6 h。計算得知，成品罐區(qū)所需室外消防用水量為324 m3。

2.4 消防水池和消防泵房

由上述計算得成品罐區(qū)一次消防所需消防用水量約為 2 716 m3。本成品罐區(qū)消防用水依托全廠穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)，廠區(qū)消防水池的有效儲存容積約為12 960 m3。廠區(qū)穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)消防水泵采用電動泵，備用泵采用柴油機泵，且按100%備用能力設(shè)置。消防泵房內(nèi)設(shè)有電動消防水泵2臺，單臺流量為1 100 m3/h，揚程為125 m，配套電機功率為710 kW；柴油機消防水泵2臺，單臺流量為1 100 m3/h，揚程為125 m；消防穩(wěn)壓泵組一套，含消防水穩(wěn)壓泵2臺(1用1備)，單臺流量為50 m3/h，揚程為125 m，配套電機功率為37 kW。

廠區(qū)消防水池儲存消防用水量和泵房內(nèi)消防水泵的設(shè)置完全滿足成品罐區(qū)火災時所需消防水量和水壓的要求。

3 罐區(qū)消防設(shè)計需重點關(guān)注的事項

(1)嚴格執(zhí)行國家相關(guān)標準規(guī)范規(guī)定，采用液上噴射系統(tǒng)的固定頂、內(nèi)浮頂儲罐，所設(shè)置的每個泡沫產(chǎn)生器應采用獨立的管道引至防火堤外；除立管以外，其他的泡沫混合液管道不得設(shè)置在罐壁上[8]。

(2)為了縮短火災時系統(tǒng)的應急響應時間，保障人員安全，罐區(qū)消防系統(tǒng)的控制閥門宜采用手動閥門+電動閥門的控制方式，火災時應優(yōu)先遠程開啟動電動控制閥。

(3)在固定式系統(tǒng)的設(shè)計時，應從泡沫站的設(shè)置位置、泡沫干管管徑流速的選擇等方面綜合考慮，以滿足自泡沫消防水泵啟動至泡沫混合液或泡沫輸送到保護對象的時間不大于5 min[8]。

(4)根據(jù)項目實際情況，在泡沫站距離儲罐區(qū)較近，或同一儲罐區(qū)內(nèi)同時設(shè)置有固定式、半固定式泡沫系統(tǒng)時，可將半固定式泡沫系統(tǒng)升級為固定式泡沫滅火系統(tǒng)，從而提高整個裝置消防措施的安全性和可靠性。

(5)為避免儲罐區(qū)內(nèi)消防管道和儲運等專業(yè)管道碰撞問題，可采用架高管架，盡可能減少對人行走的影響；或者可在設(shè)計中通過各個專業(yè)統(tǒng)籌協(xié)作，采取多層管廊方式，合理布局各專業(yè)管線，做到節(jié)約占地、安全美觀。

(6)泡沫消防、水消防管道與儲罐盤梯碰撞的問題，可通過對立管增加彎頭，在碰撞處引至盤梯外側(cè)來解決，或者設(shè)計時考慮在碰撞處增加平臺來避讓。

(7)對于設(shè)置在防爆區(qū)內(nèi)的地上或管溝敷設(shè)的干式管道，應采取防靜電接地措施，且法蘭連接螺栓數(shù)量少于5個時應進行防靜電跨接[8]。

(8)針對有業(yè)主反饋立式泡沫發(fā)生器檢修不方便、存在安全隱患的問題，建議設(shè)計人員在設(shè)計時可采取對罐頂局部加固處理措施，特殊情況下也可以增加檢修平臺等，以保障檢修期間的人員安全。