浅析液化烃球罐消防设计

摘要：球罐在油气田工厂、液化气及轻烃液体储存中试经常使用的一种容器。近年来，球罐已越来越向大型化发展。

根据《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008第8.10.2条规定，液化烃储罐容积大于100m3时，且小于1000m3，应设置固定式消防冷却水系统或固定式水炮和移动式消防冷却水系统。第8.10.8条规定，固定式消防冷却水系统可采用水喷淋或水喷雾等形式；但当储罐储存的物料燃烧，在罐壁可能生成碳沉积时，应设置水喷雾系统。

关键词：液化烃球罐 ;消防设计

Abstract: the spherical tanks in oil field light hydrocarbon liquids storage pilot plants, liquefied petroleum gas and regular use of a container.In recent years, the spherical tanks are more and more to the large-scale development.According to the code for design of petrochemical Enterprise fire protection GB50160-2008 8th. Article 10.2, when liquefied hydrocarbon storage tank volume is greater than 100m3 and less than 1000m3, should set a fixed-type cooling water system or fixed fire water cannons and mobile fire-fighting water system.V. 8th article, fixed type cooling water system of fire sprinklers or water spray can be used;But when the tank storage of material combustion, when the tank wall may generate carbon deposition, water spray systems should be setKey words: liquefied hydrocarbon spherical tanks;Fire protection design

中图分类号：TU892 文献标识码：A文章编号：

下面，通过实例，浅谈一下液化烃球罐的几种消防冷却水系统形式。

一、概述

液化轻烃的主要成分是：乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等烃类组成，在气态时比重比空气重，（是空气的1.5~2.0倍）。液化烃储罐发生火灾的根源是液化烃泄漏。液化烃一旦泄漏，迅速汽化且难以控制。汽化时，从周围环境吸收大量的热量，使空气中的水份冷却成为细小雾滴，形成液化烃的蒸气云。液化烃的蒸气云从泄漏点沿地面向下风向或低洼处漂移、积聚。液化轻烃爆炸极限低（2%~10%体积比），如大量泄漏遇明火可造成大面积的火灾或可燃蒸气云爆炸事故。液化轻烃的燃烧热值高，爆炸迅速、威力大，破坏性强，其火焰温度达200℃以上，极易引起邻罐的爆炸。

二、多齿堰式消防冷却水系统

1. 多齿堰式消防冷却水系统的组成

多齿堰式消防冷却系统主要由水源、供水设备、供水管道、过滤器等组成，设有自动控制、手动控制和应急操作3种控制方式。系统的控制设备应具有选择控制方式的功能，并且具有重复显示保护对象状态，控制消防水泵启动状态，监控主、备电源自动切换功能；除应能启动着火罐的闸阀，且应能启动距着火罐1.5倍罐直径范围内邻近罐的闸阀。系统的响应时间不大于60s。

2. 多齿堰式消防冷却水系统的设计计算

以广西防城港某工程3500m3液化烃球罐（R=9467mm）为例:

a. 消防冷却水用水量

根据《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008第8.10.4条规定：

着火罐冷却水供给强度，不应小于9L/min·m2；

距着火罐罐壁1.5倍着火罐直径范围内的邻近罐的冷却水供给强度不应小于9L/min·m2；

着火罐冷却面积应按其罐体表面积计算；邻近罐冷却面积应按其半个罐体表面积计算；

距着火罐罐壁1.5倍着火罐直径范围内的邻近罐超过3个时，冷却水量可按3个罐的使用量计算。

b. 多齿堰设计

罐顶圆形围堰直径D=4400mm，围堰高度H=400mm，设三角堰宽度b=150mm，堰角度为90°，过堰水深h=75mm。

三角堰过堰流量Q1=1.4h5/2=1.4·0.0755/2=0.0022 m3/s

三角堰个数N=Q/Q1=77个

堰中心间距179.4mm

c. 进水管段设计

围堰进水管2根，管径DN200镀锌钢管，流速V=2.73m/s，损失i=65.2 ‰

3. 多齿堰式消防冷却水系统的优势

a.系统结构简单。多齿堰式消防冷却系统主要由水源、供水设备、供水管道、堰板组成。相对其他固定式消防冷却水系统供水管应采用两条的规定，罐顶多齿堰式淋水是其优势之一，此外系统省去了喷头、阀组、过滤器等组件，使系统更简单，施工简便、易于操作。

b.经济。系统结构简单决定了系统具有投资少的优势。

c.可靠。根据ＡＰＩ２５１０介绍，消防冷却水的设置方式按可靠性排序为固定淋水—固定水炮—水喷雾。尤其在用海水作为消防水源的场所，该方式避免了因海水的腐蚀作用，管道及管件发生锈蚀或沉垢，造成喷头、穿孔孔口的堵塞现象，有效地提高了消防冷却水的安全性和可靠性。

d.维修简便。系统工艺简单，维护方便。

4. 多齿堰式消防冷却水系统的劣势

国内对于多齿堰式消防冷却系统的设计尚且没有详细的标准规范，大多数情况下都是凭借前辈的实际经验和相关图纸资料，因此对于多齿堰式冷却系统尚有很多值得讨论之处。

由于多齿堰式消防冷却系统依靠水自身的重力使冷却水沿罐壁流下，在罐壁上形成水膜堆罐体进行冷却，对于球罐赤道以下的区域冷却效果不好，需配合水喷雾消防冷却水系统进行保护。

根据《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008第8.10.8条条文解释，丁二烯或比丁烷分子量大的碳氢化合物燃烧时，会在钢的表面形成抗湿的碳沉积，应采用具有冲击作用的水喷雾系统。因多齿堰式冷却系统依靠水自身的重力使冷却水沿罐壁流下，在罐壁上形成水膜，不具备冲击力，难以将碳沉积层驱散，从而使冷却效果大大降低。

三、水喷雾式消防冷却水系统

水喷雾式消防冷却水系统的组成

水喷雾式消防冷却水系统主要由水源、供水设备、供水管道、过滤器、控制阀门、地上消火栓、消防水泡、水雾喷头、供水环管等设备组成，设有自动控制、手动控制和应急操作3种控制方式。系统的控制设备应具有选择控制方式的功能，并且具有重复显示保护对象状态，控制消防水泵启动状态，监控主、备电源自动切换功能；除应能启动着火罐的闸阀，且应能启动距着火罐1.5倍罐直径范围内邻近罐的闸阀。系统的响应时间不大于60s。