甲醇储罐区消防给水系统设计

摘要

近几年来，石化企业因可燃液体泄露或操作不当等原因引起的安全事故越来越多。火灾频繁发生给人民生命及财产安全造成了严重影响。本文通过拟建案例，对石油化工企业甲乙类储罐区消防系统进行设计及计算。并简要说明设计中应注意的问题。

关键词固定式冷却水系统 固定式泡沫灭火系统 水泵选型

中图分类号：TV文献标识码： A

1、前言

近几年来，石油化工企业安全事故频发。储罐作为原材料及成品储存地在石油化工企业生产生活中扮演了极其重要的角色。而此处一旦发生火灾，将造成严重后果。甲乙类可燃液体泄露更是对环境造成了严重的污染。因此如何及时扑灭火灾，保护人民生命及财产安全，一直受到人们的重视。

2、工程概况

某项目建有储罐区一座，设置有立式固定顼储罐12座。其中甲醇储罐(VlOla-d V102a-d)8座，汽油储罐4座(V103a-d)。

储罐区平面示意图

Vl0la-d为立式固定顶储罐。D=30000mm，H=16500mm，V=11658m3；储存物质为甲醇。

V102a-d为立式固定顶储罐。D=2l000mm，H=16500mm，V=5712m3；储存物质为甲醇。

V103a-d为立式固定顶储罐。D=2l000mm，H=16500mm．V=5712rri3；储存物质为汽油。

3、系统设计

3.1系统选择

根据《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-2008) 8.4.5条的规定，罐壁高于17m储罐、容积等于或大于10000m3储罐、容积等于或大于2000m3低压储罐应设置固定式消防冷却水系统。因V10la-d容积大于10000 m3，故应采用固定式消防冷却水系统。

又根据《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-2008) 8.7.2.1条的规定，单罐容积等于或大于500 m3的水溶性可燃液体储罐应采用固定式低倍数泡沫灭火系统。甲醇为水溶性甲类可燃液体，且Vl0la-d及V102a-d.容积均大于50 m3，故应采用固定式低倍数泡沫灭火系统。泡沫类型应为抗溶性泡沫。

3.2冷却水系统设计参数及计算

根据《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-2008) 8.4.4.条的规定，当着火罐为立式储罐时，距着火罐罐壁1.5倍着火罐直径范围内的相邻罐应进行冷却。当邻近立式储罐超过3个时，冷却水量可按3个罐的消防用水量计算。

以甲醇储罐VlOla为着火罐，V10lb-c为相邻储罐计算，消防冷却水量为最大。

根据《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-2008)表8.4.5的规定，固定式冷却系统着火罐为固定顶储罐，供水范围为罐壁表面积，供水强度2.5L/min.m2，邻近罐供水范围为罐壁表面积1/2，供水强度2.5 L/min.m2。计算V10la表面积为1554.3 m2，需要消防冷却水量为3885.75 L/min，邻近罐共需消防冷却水量为5828.625 L/min。一共需要消防冷却水量为9714.375 L/min (162L/S)。火灾延续时间为4小时。共需冷却水量为2331.36m3。

采用水幕喷头对罐壁进行冷却。设喷头雾化角为120度，喷头最小工作压力为0. 2mpa，喷头距罐壁间距为700mm。围绕罐壁每100设置一个，共设置喷头36只。Vl0la喷头布置

见下图。

喷头流量系数按公式计算。

K=Q÷（l0P）^0.5

其中K为流量系数

Q为流量，单位L/min

P为工作压力，单位mpa

计算得出单个喷头流量系数K值不得小于76.3。

同理，可得Vl02a-d及V103a-d水幕喷头参数及布置位置。

水慕喷头数量考虑备用，取全部喷头数量的10%为备用喷头，以便维修更换。

3.3泡沫系统设计参数及计算

甲醇是一种有机化合物，闪点为1 1。C，爆炸下限为5.5%，溶于水，易挥发，蒸汽与空气混合形成爆炸性混合物。遇明火、高热易发生爆炸。为水溶性甲类液体。汽油主要成分为脂肪烃和环烷烃。闪点为-45。C，爆炸下限为1.3%，不溶于水，易挥发，遇明火、高热易发生爆炸。为不溶于水的甲类液体。

根据《泡沫灭火系统设计规范》(GB501512010)第3.2.3条规定，对水溶性甲、乙、丙类液体和含氧添加剂含量体积比超过10%的无铅汽油，以及用一套泡沫灭火系统同时保护水溶性和烃类液体的，必须选用抗溶性泡沫液。本项目采用低倍数泡沫灭火系统，采用液上喷射式，泡沫类型为抗溶性泡沫。

以甲醇储罐Vl0la为着火罐计算泡沫用量。根据《泡沫灭火系统设计规范》( GB50151-2010)表5.2.2-3规定，对于甲醇固定顶储罐，泡沫供给强度为12 L／min.m2，连续供给时间为25min。甲醇储罐Vl0la保护面积为706.5 m 2，计算得出泡沫供给强度为8478L/min，共需泡沫混合液量为211.95m3．选用混合比例为96%的挠溶性氟蛋白泡沫，则泡沫液量为8.5 m 3。

根据《泡沫灭火系统设计规范》(GB50151-2010)表5.2.3规定，直径大于30m的储罐，设置的泡沫产生器数量不应小于3个。V10la设置泡沫产生器6个，每个泡沫产生器流量不小于1413 L/min。选用型号为PC24的泡沫产生器，发泡倍数大于等于6，额定工作压力0.5mpa，根据公式K=Q÷（l0P）^0.5进行K值计算，得出K值不得小于631.9。

同理，可得V102a-d及V103a-d固定式低倍数泡沫灭火系统设计参数。

3.4消防泡沫栓及灭火器

由于采用固定式泡沫灭火系统，故应在其防火堤外设置用于扑救液体流散火灾的辅助泡沫枪。根据《泡沫灭火系统设计规范》(GB50151-2010)表5.1.2的规定。每支辅助泡沫枪的泡沫混合液流量不应小于240L/min。本项目配备泡沫枪数2只，泡沫枪连续供给时间20min。所需泡沫混合液流量为480 L/min。泡沫混合液量为9.6m3，选用混合比例为96%的抗溶性泡沫，则泡沫液量为0.384m3。

罐区防火堤内设置手提式干粉灭火器，型号为MF/ABC8，增设推车式干粉灭火器，型号为MFT/ABC20。手提式干粉灭火器设景在灭火器箱内。

3.5消防泵房设备及消防泵选型

消防系统按罐区考虑，采用稳高压消防水系统，消防水泵房内设置消防水泵，消防稳压泵，消防泡沫泵，平衡式泡沫比例混合装置等。其中，消防水泵、消防稳压泵及消防泡沫泵需要备用泵。

3.5.1消防水泵水量及水压

通过公式K=Q÷（l0P）^0.5，由最不利点喷头所需要的水压计算出喷头水量，再由公式i=105Ch-1.85dj-487qg1.85计算沿程水头损失。(其中，i为管道单位长度水头损失(kPa/m)．dj为管道计算内径（m），qg为给水设计流量(m3/s)，Ch为海澄．威廉系数。）由最不利点喷头以此推算出所有喷头工作水压及流量。从而得出冷却着火罐所需要的水量。进而计算出实际消防工况下消防冷却水水量。

水泵扬程h为最不利点喷头所需要的水压、水头损失及水泵出水口到最不利点高差之和。其中水头损失为沿程水头损失及局部水头损失之和。局部损失可用沿程水头损失的0.2倍进行估算。

3.5.2消防泡沫泵及平衡式泡沫比例混合装置

最不利点泡沫产生器工作压力0.5mpa，已知K值，。通过公式K=Q÷（l0P）^0.5计算流量Q。再通过公式i=105Ch-1.85dj-487qg1.85计算沿程水头擐失。进而计算出实际消防工况下泡沫混合液用量。

水泵扬程h为最不利点喷头所需要的水压、水头损失。水泵出水口到最不利点高差及泡沫混合液经过消防设备时产生的水头损失之和。其中水头损失计算同消防水泵。

计算完毕后需要校核平衡式泡沫比例混合装置在消防泡沫泵扬程确定下能提供的泡沫混合液流量，若单台设备流量不能满足时，可采用多台设备并联的模式，使泡沫混合液流量满足消防需求。

对于某些管段，压力增高引起水量增大，需要设置减压孔板或减压阀减少水压，应将水量控制在合理的范围内，以达到更好的灭火效果。

泡沫罐容积需以扑救最大储罐的泡沫量、辅助泡沫枪泡沫量及管线残留泡沫量之和确定。

3.6其他应注意的问题

3.6.1泡沫缓冲装置

由于甲醇为可溶性液体，直接由泡沫发生器产生的泡沫未经过充分的膨胀，易溶解于可燃液体中。故应设置泡沫缓冲装置，使泡沫和燃烧液体充分接触，以保证灭火效果。

3.6.2分区冷却

考虑到发生火灾时，部分邻近罐因为距离较远，受热辐射部分较小，半冷却不仅效果不理想，还会造成浪费，故将消防冷却水管道及水幕喷头分为四个部分，可根据火灾发展的各个阶段，灵活进行分区冷却。

3.6.3其他

由于泡沫管道长期处于空置状态，管道内存有大量的气体，故应在立管顶部设置自动排气装置。且因大量气体的存在，需要注意管道的防腐，应在立管前设置过滤装置，以防止铁锈剥落破坏泡沫发生器，并在立管底部设置盲板法兰等装置，定期除锈。保证消防顺利进行。

参考文献

l、石油化工企业设计防火规范GB50160-2008

2、自动喷水灭火系统设计规范GB50084:2001(2005版)

3、泡沫灭火系统设计规范GB50151-2010

4、建筑设计防火规范GB50016-2006