液化石油气储罐区消防设计审核(doc9)(1)

液化石油气储罐区消防设计审核［摘要］结合建审实践，对在液化石油气储罐区消防设计中经常遇到的消防问题加以论述，并提出探讨性意见，供消防同仁参考，使今后在消防设计更加完善。［关键词］液化石油气罐区消防水量复核近年来，随着市场经济的发展，液化石油气需求量越来越大，在内地的炼油企业和沿海地区的港口、码头相继建成了各种不同规模的液化石油气储运基地，其储存型式也因其储量的多少而异，有常温高压储存和低温常压储存两种型式。无论哪种储存型式，其主要消防设施都是以水为主，辅以干粉灭火系统加以保护，本文重点介绍液化石油气罐区的水消防设计和审核中应注意和解决的几个问题。1消防水量的确定液化石油气储罐火灾的根本灭火措施是切断气源，在气源无法及时切断时，只能对储罐进行水冷却，确保储罐内的温度不致过高、罐体强度不降低、罐内压力不骤然升高，从而避免液化石油气大量泄漏导致火灾蔓延和爆炸。下面针对常温高压储罐和低温常压储罐两种储存型式的消防设计和审核分别加以探讨。常温高压储罐消防用水量的确定常温高压储罐有球罐和卧式罐两种形式，本文主要介绍球罐的消防冷却水量计算。(1)固定喷淋水量的确定根据《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92(以下简称《石化规》)第条规定“液化石油气储罐容积大于100m3时，应设置固定式消防冷却水系统”[1]，其冷却水用量可按表1的供水强度计算。着火罐：Q着＝πD2·W1(1)相邻罐：Q邻＝πD2·W2(2)式中：Q着—着火罐固定消防冷却用水量(L/min)；Q邻—相邻罐固定消防冷却用水量(L/min)；D—球罐直径(m)；W1—着火罐冷却水供水强度(L/min.m2)；W2—相邻罐冷却水供水强度(L/min.m2)；表1固定式消防冷却水的供给范围和供给强度(第条规定)[1]供水范围供给强度（W）着火罐罐表面积9L/min.m2邻近罐罐表面积4.5L/min.m2综上(1)～(2)式，球罐固定消防冷却用水量如下：Q固＝Q着+n·Q邻(3)式中：Q固—固定消防冷却用水量(L/min)；n—距着火罐1.5D范围内的相邻罐数量(个)，当n≥3时，可按3计算[2]；(2)移动式消防冷却用水量根据《石化规》第条“移动式消防冷却用水量，应按罐区内最大一个储罐用水量确定”。当球罐容积小于400m3时，Q移≥30L/s(108m3/h)。当球罐容积大于或等于400m3时，Q移≥45L/s(162m3／h)。低温常压储罐消防用水量的确定低温常压储罐的型式是立式拱顶(或圆顶)储罐，外观和一般立式常压储罐型式类似，不同之处是罐体为双壳体，并辅以制冷装置，使罐内温度维持在-42℃，罐内介质呈液化状态。长期以来，这种储罐的消防冷却水用量的确定一直众说纷纭，自建设部对《石化规》进行了局部修订，于1999年6月1日正式实施，其中增设了第条，填补了以前规范的不足，使设计和审核低温常压储罐消防时有据可依，如表2所示，并可据以进行消防水量的计算。表2全冷式液化烃储罐固定消防冷却水的供给范围和供给强度(第条规定)[1]供水范围供给强度（W）着火罐罐顶表面积4.0L/min.m2罐全表面积2.0L/min.m2邻近罐罐顶表面积4.0L/min.m2罐全表面积的1/22.0L/min.m2(1)固定消防水量的确定根据第条第一款规定“罐顶冷却宜设置固定喷水设施，罐壁冷却宜设置固定水炮冷却”，其固定消防用水量应包括罐顶冷却和罐壁冷却用水量(水炮应视为固定消防设施[1])，据该条第二款规定可计算罐顶冷却水量如下，着火罐和相邻罐罐顶的冷却用水量相同。着火罐：Q顶＝S顶·W顶(1)相邻罐：Q′顶＝S顶·W顶(2)式中：Q顶—罐顶消防冷却水的用量(L/min)；S顶—罐顶表面积(m2)；W顶—罐顶冷却水供水强度(L/min.m2)；该条第三款规定“着火罐及邻罐罐壁冷却水供给强度不宜小于2L/min.m2，着火罐冷却面积按全表面积计算，邻罐按半个罐表面积计算”，据此，可计算罐壁冷却消防用水量如下，但计算罐壁消防用水量时应区分着火罐和相邻罐。着火罐：Q壁＝S全·W壁(3)相邻罐：Q′壁＝1/2·S全·W壁(4)式中：Q壁—罐壁消防冷却水的用量(L/min)；S全—罐全表面积(m2)；W壁—罐壁冷却水供水强度(L/min.m2)；值得注意的是，计算罐壁冷却用水量时所用的参数S全是罐的全表面积，当储罐直接坐落在混凝土基础上时，其全表面积应为罐顶和罐壁表面积之和，当储罐架空设置时，其全表面积除应为罐顶和罐壁表面积之和外还应包括罐底面积。综上(1)～(4)式，固定消防冷却水用量可按下式计算出来：Q固＝Q顶+Q壁+n·(Q′顶+Q′壁)(5)式中：n—距着火罐1.5D范围内的相邻罐数量(个)，当n≥3时，可按3个计算[2]；(2)移动式消防冷却用水量规范第条仅对全冷式液化烃储罐的固定消防用水量作了补充规定，并未对移动式水枪消防冷却用水量作出规定，那么移动式水枪消防冷却用水量应如何确定呢?笔者认为，应按《石化规》表中规定的供水强度计算为宜，而不应按第条之规定，因《石化规》第条的条文说明中明确说明“此类罐的消防冷却水供给强度按一般立式油罐考虑”。2管道设计及控制方式管道材料的选取及安装由于该系统在正常情况下管线是空的，易受到大气腐蚀。若使用普通碳钢管，多年后内部将会产生锈渣，脱落后会堵塞管道及喷头，因此，《石化规》第条第三款明确规定“控制阀至储罐的管道应采用镀锌管”。按此条去做，可以解决控制阀至罐体上的直管段的防腐问题，但是罐体上的环管防腐仍未彻底解决，罐体上喷淋环管均为弧形，环形管在现场弯制过程中，镀锌层会遭到不同程度的破坏，同时，为安装喷头，在环形管上需钻一些小孔并焊接一定数量的丝扣短管，钻孔处及焊接处周围镀锌层也会遭到破坏，为解决上述镀锌层被破坏问题，有如下两种做法供参考：(1)设计中环管选用普通钢管，进行适当管段分割，弯制后焊接管件及法兰，最后由镀锌厂进行整体镀锌处理，管段分割时，管段在满足镀锌槽尺寸的情况下尽量长，以减少连接法兰的数量，降低费用。(2)将详细设计图纸提供给消防设备制造厂，由其按图纸预制各环管段，此时管材是由镀锌管弯制后二次镀锌，还是由普通钢管弯制后统一镀锌由制造厂决定，至于造价问题，可由建设单位与制造厂协商，并宜采取招标方式以降低投资。供水强度的保证措施固定式消防用水量应为着火罐和邻近罐用水量之和，按表1或表2即可计算。但应注意，表中着火罐和邻近罐供水范围相同，而供水强度却相差一倍(见表1)，或供水强度相同，而供水范围相差一倍(见表2)，若着火罐和邻近罐大小相同，则计算出的水量也相差一倍，这样在管道设计时就应考虑如何才能实现这相差一倍的水量关系，对此，在管道设计时应充分考虑供水量的调节，有如下两点建议：(1)环管分段布置以调节供水量视罐区储罐的布置情况将喷淋环管分成2段或4段互不连通的管，每段环管应单独一个立管引出防火堤外[1]，且每个立管在距被保护罐15m以外地点设一个能显示启闭状态阀门加以控制(如上图所示)，方能控制消防水量减半的要求，并满足消防要求。(a)当储罐区只有两个储罐时，环管应分2段布置，如图1所示。(b)当储罐区有两个以上储罐时，环管应分4段布置，如图2所示。对相邻罐而言，只有采取上述措施后，方能按表1或表2的供水强度及供水范围进行水量计算，如果不按上图所示将环管分成若干段加以分别控制，而用一个阀门控制，着火时是难以同时保证着火罐和邻近罐用水量的，设计时应统筹考虑，以保证火灾时着火罐和相邻罐水量的充足供应，又不导致水量过大而不经济。(2)阀后加装压力表及超声波流量计以调节供水量若不采取上述做法或采取上述做法不经济而采取一根总管及一个控制阀的做法，则应在罐的供水总管的防火堤外控制阀后加装压力表，系统调试标定时辅以超声波流量计，调节阀门开启度，分别标出着火罐及相邻罐冷却时压力表的刻度，作出永久标记，以确保火灾时调节阀门达到冷却水的供水强度[2]。3夏季降温冷却装置与消防冷却装置有机结合在液化石油气储罐区设计中，工艺生产需要在夏季气温达到30℃以上时对储罐进行淋水降温，这部分水量水压与消防冷却水量相比较低得很多，在消防设计中应考虑到这一点。如将该两种用途的喷淋水装置分开设置，势必会造成投资增加，从目前各设计院的设计成品中，基本上是二合一的做法，即一套喷淋装置实现两种作用。但设计时应注意如下两点：(1)喷淋环管及总管应首先满足消防用水量的要求，切不可追求节约用水而盲目减小管径。(2)应采取必要措施，在满足消防要求的前提下尽量减少水资源的浪费。当采用满足消防冷却喷淋装置代替夏季降温冷却喷淋装置时，也存在其弊端，即夏季降温需定期开启系统进行喷水，如按消防水量喷水，将会造成水资源的浪费，建议在设计时对控制阀要进行精心选取，选取能调节流量的控制阀，但绝不是截止阀，而是分段控制的快开阀门，因为火灾状态下需要快开阀门，截止阀虽能调节流量，但不能实现快开，不能满足消防要求。快开阀门一般以两段控制为宜，一段(半开)满足夏季降温喷淋用水量，同时满足相邻罐的水量要求，一段(全开)满足消防喷淋用水量，满足着火罐的水量要求。建议消防厂家尽快开发此种功能的快开阀门，以填补国内空白。4消防水量的校核消防冷却水量可根据规范进行计算，但计算出的水量仅仅是设计所需最低水量，可供初选消防设备之用，实际所需消防用水量应根据所选设备和喷头的流量及数量进行校核。(1)当计算移动式消防用水量时，除按规定计算外，还应根据所选喷枪的流量和实际应用个数核算最终用水量。(2)当计算固定式喷淋冷却用水量时，应根据所选喷头的流量和数量确定用水量。(3)无论移动用水量还是固定用水量，根据规范所计算的用水量仅仅是理论用水量，即最低用水量，当根据实际设备和喷头所核算的实际用水量小于理论用水量时，以理论用水量为准，否则，应以实际消防设备和喷头数量所核算的实际用水量为准。5结语综上，述及了液化石油气储罐区有关消防方面的问题，这些问题在设计和建审中经常遇到，笔者通过调研和总结以往的实践，对其加以剖析并阐述了自己的观点和体会，望能起到抛砖引玉的作用。参考文献：［1］中国石油化工总公司编.石油化工企业设计防火规范(GB50160-92)及1999年局部修订条文.北京：中国计划出版社1992.42～43［2］公安部编.建筑设计防火规范(GBJ16-87).北京：中国计划出版社1997.41～42［3］美国国家防火协会编.公用煤气装置液化石油气储运标准(NFPA-～18