可燃液體罐區(qū)消防設(shè)計

1、<p>　　可燃液體罐區(qū)消防設(shè)計</p><p>　　摘要：本文通過對可燃液體的化學(xué)物理性質(zhì)分析，以天津市某制藥有限公司化學(xué)原料藥物產(chǎn)業(yè)化項目溶媒罐區(qū)的設(shè)計為案例，在總結(jié)以前相關(guān)罐區(qū)設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，為提高項目的安全，經(jīng)濟和適用性，在滿足國家和地方相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的前提下，盡量提高發(fā)生事故時的消防安全措施，使事故的損失降低到最小程度。對設(shè)計工作中遇到的相關(guān)技術(shù)問題進行了總結(jié)與探討。 </p>

2、<p>　　關(guān)鍵詞：可燃液體儲罐；泡沫滅火系統(tǒng)；消防冷卻水系統(tǒng)；事故池 </p><p>　　中圖分類號：S611 文獻標(biāo)識碼： A </p><p>　　引言：隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平也迅速的提高，人們對各種工業(yè)品的需求量越來越大，工業(yè)品的種類也越來越豐富，因此各類的工業(yè)也迅速的發(fā)展起來，但很多工業(yè)的生產(chǎn)過程和儲運過程中都涉及到易燃易爆的危險品，怎樣安全儲存這些易

3、燃易爆的物品成了工業(yè)生產(chǎn)中的重點。大的儲罐為工業(yè)生產(chǎn)提供的快捷便利的生產(chǎn)，已成為很多工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的一部分，收到了顯著的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。但這些儲罐如果在設(shè)計、管理和操作出現(xiàn)問題那么它產(chǎn)生的破壞和損失也是巨大的，這些年出現(xiàn)了不少可燃液體在儲運過程中發(fā)生嚴重的火災(zāi)和爆炸事件引起了人們嚴重的關(guān)注。 </p><p>　　在石化、醫(yī)藥和輕工行業(yè)中的儲罐區(qū)起著承上啟下的作用，按其生產(chǎn)過程可以分為：原料罐區(qū)、中間原

4、料罐區(qū)以及成品罐區(qū)。一個完整的儲罐區(qū)包括儲罐組、裝卸區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)以及消防安全設(shè)施，其中儲罐區(qū)主要由儲罐、防火堤、工藝生產(chǎn)管道和泵組等組成。當(dāng)儲罐的形式確定后，給其配套的消防安全設(shè)施必然成為其安全運行尤為重要的防護手段。儲罐區(qū)的消防設(shè)施主要是由給排水工程來體現(xiàn)，給排水專業(yè)的消防設(shè)計直接關(guān)系到儲罐區(qū)的運行安全、人民群眾的生命財產(chǎn)安全和項目的可實施性。因此，一個經(jīng)濟合理、安全可靠的儲罐區(qū)給排水設(shè)計是項目建設(shè)成敗的關(guān)鍵因素之一，在儲罐區(qū)的設(shè)計

5、中對應(yīng)的給排水設(shè)計必須同時到位。 </p><p><b>　　1．工程概況 </b></p><p>　　天津市某制藥有限公司化學(xué)原料藥物產(chǎn)業(yè)化項目溶媒罐區(qū)儲有：甲類水溶性可燃液體乙醇罐4個，環(huán)氧氯丙烷罐1個，乙酸乙酯罐1個，二氯甲烷3個，甲類非水溶性可燃液體石油醚罐4個，甲苯罐4個，庚烷罐2個，環(huán)己烷罐1個，二乙二醇二甲醚罐2個；儲罐型式均為固定頂罐，除1個環(huán)己烷

6、罐和1個乙醇罐單罐容積為15m3,直徑為2.6m，高度為3m以外，其它儲罐單罐容積為50m3,直徑為3.6m,高度為5.7m。 </p><p>　　溶媒罐區(qū)為本廠原料罐區(qū)，本次設(shè)計罐區(qū)罐體采用火災(zāi)爆炸事故幾率較低的鋼質(zhì)浮頂儲罐，全部為地上立式儲罐。按《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2006）第4.25條規(guī)定，在儲罐組四周設(shè)置不燃燒體防火堤，在事故時防火堤能使燃燒的流散液體限制在防火堤內(nèi)，給撲救火災(zāi)創(chuàng)造有利

7、條件。因本次設(shè)計儲罐容積不是特別大，故防火堤的有效容積按不小于最大儲罐的容積來定，比規(guī)范中規(guī)定浮頂儲罐防火堤的有效容積不應(yīng)小于其中最大儲罐容量的一半要高，這樣能在經(jīng)濟和適用的前提小盡量增加安全性。 </p><p>　　2．可燃液體罐區(qū)消防系統(tǒng)方式的確定 </p><p>　　經(jīng)過查詢相關(guān)手冊⑴，得出上述各物品的物理化學(xué)性質(zhì)，滅火方式都可采用泡沫、干粉和砂土。因此本工程消防介質(zhì)主要采取泡沫

8、、干粉和砂土，同時采用循環(huán)水來冷卻罐壁。泡沫滅火又有很多形式，包含低倍數(shù)、中倍數(shù)和高倍數(shù)泡沫三種，貯罐的噴射形式也分為液上噴射和液下噴射；同時消防冷卻用水也可以分為移動式和固定式二種形式，怎樣選擇選擇合理的消防滅火方式是保證設(shè)計合理的關(guān)鍵。 </p><p>　　2.1罐壁冷卻系統(tǒng)的選擇 </p><p>　　根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50160-92)第7.3.8條規(guī)定:“

9、罐壁高于17m或儲罐容量大于或等于10000 m3的非保溫儲罐應(yīng)設(shè)置固定式消防冷卻水系統(tǒng)?！币虮竟こ虄薷叨茸畲鬄?.7 m，且單罐容量最大為50m3，故消防冷卻水可選擇固定式消防冷卻水系統(tǒng)，也可選移動式消防冷卻水系統(tǒng)。由于儲罐著火時，輻射熱高，人工操作強度大，水炮向罐壁射水時，水被罐壁的反作用力擊離罐壁，呈柱狀下落，冷卻效果不佳;同時由于該儲罐區(qū)罐的數(shù)目較多，相互之間的遮掩突出，水槍、水炮難以保證著火罐及鄰近罐冷卻用水要求。因此設(shè)計采

10、用固定式消防冷卻水系統(tǒng)。 </p><p>　　消防冷卻水系統(tǒng)可分為高壓給水系統(tǒng)、臨時高壓給水系統(tǒng)和低壓給水系統(tǒng)。因為高壓給水系統(tǒng)雖然安全可靠,但系統(tǒng)組成復(fù)雜、維護費用高、投資大,低壓給水系統(tǒng)消防時必須借助消防車或機動消防泵對消防管網(wǎng)進行臨時加壓,該系統(tǒng)安全性差、操作麻煩、勞動強度大,而臨時高壓給水系統(tǒng)既能在短時間內(nèi)就能供給系統(tǒng)所需的消防水流量和消防水壓,安全性能較好,同時該系統(tǒng)投資省、操作方便、維護費用低,從各

11、方面來看臨時高壓給水系統(tǒng)都比較合適，本次設(shè)計采用采用臨時高壓給水系統(tǒng)。 </p><p>　　2.2泡沫系統(tǒng)的選擇 </p><p>　　低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)適用于加工、貯存和裝卸易燃、可燃液體的危險場所，特別是對易燃、可燃液體庫的貯罐區(qū)火災(zāi)，低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛、最有效的一種消防措施⑵。因此，設(shè)計采用低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)。 </p><p>　　因

12、罐區(qū)貯存有可溶性液體，故設(shè)計采用抗溶性泡沫滅火劑。泡沫液下噴射不適用于浮頂油罐（其中也包括內(nèi)浮頂罐），因泡沫噴到罐內(nèi)不能迅速地、均勻地蔓延到油罐的密封環(huán)部位⑵。液下噴射抗溶性泡沫也不適用于撲救水溶性易燃、可燃液體，因為抗溶泡沫通過這些液體時，泡沫易遭到破壞⑵。本罐區(qū)罐體采用的是鋼質(zhì)浮頂儲罐。因此，設(shè)計采用固定式液上噴射泡沫滅火系統(tǒng)，其優(yōu)點是：整個系統(tǒng)時刻處于戰(zhàn)備狀態(tài)，滅火時不需要鋪設(shè)管線和安裝其他設(shè)備，出泡沫快、操作簡單、節(jié)省人力、勞動

13、強度小。 </p><p><b>　　3．消防系統(tǒng)設(shè)計 </b></p><p>　　儲罐的消防中，消防冷卻水功能主要是吸收輻射熱，并及時帶走熱量，以保護著火罐及鄰近罐壁，因此消防冷卻水量的計算主要與著火罐和相鄰罐的表面積以及罐體的布置形式有關(guān)。消防中的滅火劑在著火中起著主要的作用，滅火劑的用量計算主要與可燃液體的性格以及滅火設(shè)備的系統(tǒng)的形式有關(guān)。在設(shè)計中盡量做到安

14、全、經(jīng)濟、合理的選取以及布置各種消防設(shè)備和管道是很重要的。 </p><p>　　3.1消防冷卻水系統(tǒng) </p><p>　　本工程的罐體布置由防火堤隔離分開為六個相鄰的防火區(qū)，每個防火堤內(nèi)設(shè)置四個儲罐，罐區(qū)局部平面見圖1。 </p><p>　　圖1罐區(qū)布置局部平面圖 </p><p>　　按《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50160-

15、92)第7.3.7條中第2款規(guī)定當(dāng)鄰近立式罐超過3個時，冷卻水量可按3個罐的用水量計算；當(dāng)著火罐為浮頂或浮艙式內(nèi)浮頂罐(浮蓋用易熔材料制作的儲罐除外)時，其鄰近罐可不考慮冷卻。本罐區(qū)單個罐體不大，單個罐體著火時可然液體可能會濺到相鄰的防火堤內(nèi)，考慮到安全性在不大幅增加工程量的前提下，選擇著火罐本防火堤和相鄰防火堤內(nèi)的所有罐體作為著火罐冷卻對象，因此冷卻水罐體數(shù)為8個，比規(guī)范要求的高。 </p><p>　　3.1

16、.1消防冷卻水量計算 </p><p>　　根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2006）第8.2.4條中第2款規(guī)定： </p><p>　　表8.2.4 甲、乙、丙類液體儲罐冷卻水的供給范圍和供給度 </p><p>　　本設(shè)計采用固定冷卻水系統(tǒng)，同時罐體形式是立體罐，按規(guī)范計算冷卻水流量： </p><p>　　Q=8xq1xDx3

17、.14 </p><p>　　參數(shù)q1取0.50[L(/s·m)] </p><p><b>　　D取3.6m </b></p><p>　　Q=8x0.5x3.6x3.14 </p><p>　?。?5.216L/s </p><p>　　消防冷卻水火災(zāi)持續(xù)時間為4h，消防冷卻用水量為

18、： </p><p>　　V=Qx3.6x4 </p><p>　　＝45.216x3.6x4 </p><p><b>　?。?51m3 </b></p><p>　　因火災(zāi)時固定冷卻水系統(tǒng)的環(huán)管和立管容易損壞，故在設(shè)計時考慮固定冷卻系統(tǒng)損壞時的補救措施，一般采用水泡作為冷卻水補救措施，此時按移動式水槍的冷卻水量來核實

19、，本工程經(jīng)校核移動冷卻水量為41 L/s。 </p><p>　　3.1.2噴水設(shè)施 </p><p>　　消防冷卻水由廠區(qū)室外消防管網(wǎng)接入罐區(qū)消防冷卻水管,設(shè)計流量采用45L/s。在罐壁最高處設(shè)置一圈環(huán)管，孔口淹沒出流，來滿足罐體的消防冷卻需求。 </p><p>　　為了進一步提高消防冷卻臨時高壓給水系統(tǒng)的安全程度,縮短操作時間,在設(shè)計臨時高壓消防給水系統(tǒng)時,通

20、過電氣、儀表設(shè)計,在消防冷卻水泵房和罐區(qū)中央控制室均設(shè)置控制按鈕,在兩處均能開啟和關(guān)閉消防冷卻水泵及出水電動閥門,使該系統(tǒng)更加安全可靠,靈活方便。同時在每個儲罐的冷卻水進水管上設(shè)置溫控閥門，當(dāng)儲罐壁溫度達到罐內(nèi)液體燃點時開啟，著火罐所在防火分區(qū)及與著火罐相鄰最近的防火分區(qū)的閥門應(yīng)開啟噴水冷卻。 </p><p>　　3.2泡沫滅火系統(tǒng) </p><p>　　可燃液體貯罐消防主要靠泡沫消防設(shè)

21、施來完，它的作用是利用空氣泡沫漂浮在可燃液體的表面,切斷可燃液體與空氣的接觸,從而達到滅火的目的,而消防冷卻水則起輔助的冷卻作用?？諝馀菽老到y(tǒng)分為固定式、半固定式和移動式。 </p><p>　　固定式系統(tǒng)安全可靠、操作方便、勞動強度低。對大中型可燃液體貯罐區(qū)來講消防要求應(yīng)該高一些,因此本設(shè)計采用固定式空氣泡沫消防系統(tǒng)。 </p><p>　　3.2.1泡沫液的計算 </p>

22、;<p>　　根據(jù)《低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)程》GB50151-92（2000年版）中第3.2.1條第二款以及3.1.4條規(guī)定。 </p><p>　　泡沫混合液供給強度和連續(xù)供給時間 表3．2．1－2 </p><p>　　泡沫滅火系統(tǒng)撲救儲罐區(qū)一次火災(zāi)的泡沫混合液設(shè)計用量，應(yīng)按罐內(nèi)用量、該罐輔助泡沫槍用量、管道剩余量三者之和最大的儲罐確定。 </p><

23、;p>　　M1 =V1+V2+V3 </p><p>　　=A1 ·R1 ·T1 ＋n·Qf·t + V3 </p><p>　　（具體計算過程略） </p><p>　　經(jīng)計算本工程罐區(qū)泡沫液總用量為85400L，泡沫液總流量為88L/s。 </p><p>　　3.2.2泡沫滅火設(shè)施 <

24、/p><p>　　罐區(qū)泡沫滅火所需抗溶性水成膜泡沫液(6%)泡沫液量為5.124t，每個罐上設(shè)置空氣泡沫產(chǎn)生器 PC4一個,共需 PC4空氣泡沫產(chǎn)生器24套，采用壓力式空氣泡沫比例混合裝置（PHYM120/55）一套,流量2~120L/s，儲液量5.5m3。 </p><p><b>　　4.其他安全措施 </b></p><p>　　4.1輔助消

25、防措施 </p><p>　　罐區(qū)周邊按B類嚴重危險級配置滅火器，共配置型號MP9滅火器24具。在防火堤外的泡沫液輸送環(huán)管上設(shè)置2臺泡沫-水兩用炮PLM40,以及四個室外地下式泡沫消火栓(SS100/65-1.6),每個室外泡沫消火栓箱配置一個PQD4型泡沫槍和一個長25m的麻質(zhì)水帶，箱內(nèi)設(shè)防暴按鈕啟動泵房內(nèi)的噴淋加壓泵。在每個防火堤區(qū)域外每邊設(shè)置一個消防砂箱，共設(shè)置12個消防砂箱。 </p>&l

26、t;p>　　4.2事故調(diào)節(jié)措施 </p><p>　　本罐區(qū)在防火堤外設(shè)置有獨立的事故調(diào)節(jié)池和配套的獨立收集管道，發(fā)生泄漏等事故時，可燃液體可以通過管道排入事故池，以減少事故時可燃液體產(chǎn)生的危害，事故池設(shè)置有效容積為60m3，能容納最大罐體泄露的可燃液體量。 </p><p>　　本工程在廠區(qū)設(shè)有動力車間，車間內(nèi)設(shè)有對應(yīng)的消防泵和消防水池，在廠區(qū)也設(shè)置有獨立的消防管網(wǎng)以保證罐區(qū)的消防

27、用水。 </p><p>　　結(jié)語：該工程已通過消防部門驗收，各系統(tǒng)運行正常。罐區(qū)設(shè)置消防冷卻水系統(tǒng)、低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)、消火栓給水系統(tǒng)、干砂、滅火器等設(shè)施，對罐區(qū)實行多層保護，體現(xiàn)了“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的消防工作方針。罐區(qū)給排水工程在整個項目中，所占投資比重較小，但作用不可低估；他能防患于未然，為安全生產(chǎn)又增添了一道保護鎖，保障了人民群眾生命和財產(chǎn)安全，促進了經(jīng)濟發(fā)展。罐區(qū)安全最重要的是生產(chǎn)和使用單位建立規(guī)范