液化烃储罐消防设计探讨

冯梅

（茂名瑞派石化工程有限公司，广东 茂名525000）

液化烃储罐为压力式，储存液化烃属于易燃易爆的化工物料，火灾危险性为甲A类。我国某厂新建2个400m3LPG球罐为Φ9200mm×7000mm，外涂保温漆。

1 冷却水系统得冷却水量计算

《石油化工企业设计防火规范》GB50160-1999（以下简称《规范》）第7.9.2条规定：液化烃罐容积>100m3时应设置固定式消防冷却水系统或固定水炮和移动式消防冷却供水系统。第7.9.4条规定固定式消防冷却水系统的用水量计算，应符合下列规定：一、着火罐冷却水供水强度9L/（min·m2）；二、距着火罐1.5倍着火罐直径范围内的邻近罐冷却水供水强度，不应小于4.5L/（min·m2）；着火罐和邻近罐冷却面积，应按其表面积计算。第7.9.5条规定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，并应符合下列规定：一、储罐容积小于400m3时，不应小于30L/S，大于或等于400m3时，不应小于45L/S。

该工程以2个400m3液化烃球罐（Φ9200mm×7000mm）进行计算确定，具体布置见附图。

球罐表面积：S=265.8m2，1个着火球罐的消防 用 水 量：Q=9×3.14×9.22=2391.93L/min=143.5m3/h，1个邻近罐的消防用水量：Q=4.5×3.14×9.22=1195.97L/s=71.75m3/h，消防总用水量：215.3m3/h，移动式消防用水量：45L/s=162m3/h。

球罐区消防用水量为377.3m3/h。则罐区四周环管管径DN250，对应的v=2.04m/s。

单个球罐设2路立管上水，每路管径DN125，对应的v=2.3m/s。

附图

2 消防给水系统的确定

2.1 该工程是旧厂区的扩建项目，厂区已有比较完善的消防配套设施，经过核算，已有的消防设施的消防能力可以满足扩建项目的消防要求，可利用已有消防，无需新增加消防设施，节约工程造价，施工方便。

厂区现有独立的消防水系统和泡沫灭火系统。现在的相关消防灭火设施包括：稳高压消防水系统包含两台消防水主泵，一用一备，直接从海水中取水，流量612m3/h，压力1.06MPa，消防水稳压泵，一用一备，流量60m3/h，压力1.06MPa，。厂区消防管道已成环状布置，主管径为DN300。厂区邻近海边，考虑防腐，消防水埋地主管材质采用PVC管，消防水地上管线采用碳钢管。

2.2 该工程的消防给水系统包括消防水池、消防水泵、管网、消防水炮及水喷淋。

储罐消防总用水量为固定式消防冷却与移动式消防冷却水量之和，消防水的延续时间为6h，球罐区消防用水量为377.3m3/h，消防水池的有效容积为2265m3。现有的消防系统以海水做为消防水源，满足扩建项目的消防要求。本项目无需增加消防水池。

消防水泵选用额定流量为380m3/h，扬程1.0MPa。厂区现有消防泵流量、扬程已满足要求，无需新增消防水泵。

消防给水管道为DN300的管道，呈环状布置在罐区围堤四周，两根进水管从罐区的西南角接入，当其中一条发生事故时另一条仍能通过全部消防用水量，环状管道用阀门分成若干管段，当某个环段发生事故时其余环段仍能通过全部的消防用水量。在环状管道上设置一定数量的地上式消火栓移动式消防设施，消火栓的间距≤60m。

稳高压消防水管网的控制，无火灾事故发生时，消防水管有稳高压给水系统维持0.65MPa的压力，发生火灾时管网压力下降0.5MPa，启动消防水主泵增压力至1.06MPa，同时停止稳压泵。

3 消防水炮、消火栓的选择和设置

3.1 液化烃储罐的火灾危险性大，加强灭火扑救的机动性，确保初期火灾不至于漫延造成重大火灾。在球罐区设置消防水炮，由以上计算可得到单个着火罐消防冷却水用量为39.87L/s，根据罐组数量、确保水炮从各个方位覆盖罐组，选用PS40水炮4门，每门水炮流量是40L/s，在额定工作压力（1.0MPa）下射程为60m，故消防水炮的射流能完全覆盖罐组，消防水炮均为固定式手动直流--喷雾型，根据灭火需要可以喷射直流或者喷雾，水平回转角为3600，俯仰角为-300~+700，并可以任意角度锁定方向。消防水炮布置在防火堤外，且距罐壁不宜小于15m，保证使用者安全。具体布置见附图。

3.2 据《规范》第7.3.16条规定工艺装置区、罐区，宜设公称直径150mm的消火栓；第7.3.15条规定宜选用地上式消火栓；由此可确定本罐区的消火栓需采用公称直径150mm的地上式消火栓，出水量取30L/S。消火栓沿罐区道路敷设，距离路边距离为1.5m，消火栓的大口径出水口面向道路，布置间距不超过60m，距离罐壁大于15m。增加消防机动性，每个消火栓配备消火栓箱，箱内配备φ65消防水带1条(25m含接头)、Φ19水枪。

4 喷淋方式、控制阀门的选择

4.1 球罐消防冷却设消防固定喷淋装置，喷淋装置常用的有穿孔管喷淋冷却和固定式喷淋喷雾消防冷却装置。穿孔管喷淋冷却方式施工难度大，很难做到均匀喷水，且防腐较差，易生锈，该工程采用海水消防不建议使用。该工程考虑施工方便、均匀喷水，海边防腐等原因选用了目前常用的固定式喷淋喷雾消防冷却装置。固定式喷淋喷雾消防冷却装置选用铜合金水雾喷头，排管进行内外热镀锌防腐，大大降低了锈蚀、堵塞喷头等现象，可延长使用寿命；喷头按喷淋水量要求均布，喷雾强度完全覆盖球罐表面，喷雾均匀，隔离、冷却效果较好。

为防止消防喷淋管堵塞，在每次消防结束后尽可能排空环管内存水，在环管底部均匀地预留放空口。

4.2 球罐消防冷却水系统控制阀选用遥控，阀门后设置带旁通阀的过虑器。手动控制阀门，紧急情况时开启速度慢，一旦发生火灾不利于及时抢救、扑灭。遥控控制阀门，开启速度快，能及时抢救、扑灭初期火灾，人员安全系数高。考虑该已有厂区的灭火系统为自动化控制，且罐区设置火灾探测器，自动化控制程度较高。该工程的球罐消防冷却水系统控制阀可选用遥控，遥控控制阀选用雨淋报警阀（自动复位型-3D、防爆）。单个球罐设2路立管上水，管径DN125，每路上水管安装一个雨淋报警阀(DN125、1.6MPa)，共4座。球罐罐组四周设置自动火灾报警器、可燃气体探测器，当火灾信号传至消防控制室，控制室即可启动控制阀门，打开固定消防喷淋装置进行灭火。雨淋报警阀布置在防火堤外，且距罐壁不宜小于15m，保证使用者安全。

5 夏季降温及安全注水确定

《规范》第5.2.3条规定：甲B类液体固定顶罐或压力储罐除有保温层的原油罐外，应设防日晒的固定式冷却水喷淋系统或其他设备。没有强制性提出液化烃压力式罐的夏季降温要求，在该工程中，对于液化烃压力式罐的夏季降温措施，，考虑了工艺操作要求，业主操作要求，当地淡水供水情况，采取涂刷优质的隔热涂料。

《规范》第5.2.3条规定：全压力式储罐，应安装为储罐注水用的管道及阀门。该工程的安全注水泵参数根据工艺要求而得出，流量50m3/h，扬程H=~150m，采用水池供水，供应时间1h计，则水池有效容量不小于50m3。采用2台水泵，一用一备。

6 材料的选取及安装

考虑厂区现有埋地DN300消防水环管为PVC，海边腐蚀性强，罐区埋地DN300消防水环管采用PVC，与现有的消防水环管材质相同，施工、管理方便。管道连接采用粘结。管道选取压力为1.6MPa，敷设在非过车段，敷设深度以现有管线为准。

《规范》第7.9.9条规定：控制阀后及储罐上设置的管道应采用镀锌管。本工程采用内外热镀锌钢管，这样可以解决控制阀至罐体上面环管、直管的防腐问题。管径＜DN100的内外壁热镀锌钢管可采用螺纹连接管道连接，采用法兰连接，管径≥100mm的管道水平管道上法兰间的管道长度不宜大于20m，净空高度＞8m时，立管上应有法兰。

高压注水管线均为地面上敷设管线，所以采用无缝钢管（20#），焊接连接，管线安装好后，刷防锈漆和面漆。

7 消防水源选择

扩建厂区建于沿海地区，当地淡水水源缺乏，消防水源选用海水。选用海水消防时有如下建议：

采用海水消防管道腐蚀过快，需要定期更换，消防水管在火灾结束后采用淡水冲洗，这样可减少海水对管道、喷头的腐蚀。

8 防火堤高度的建议

在罐区的防火设计中，防火堤的作用非常重要。为确保事故时将流淌液体全部暂时保留于防火堤内以避免火灾蔓延，防火堤内的有效容积应能容纳罐组内最大储罐的物料。如果防火堤高度增加过高，会有以下不利因素：1）影响消防水炮的使用；2）增加围堤的受压，从而增加投资。如果降低围堤高度就会增加罐区的占地面积，建议防火堤高度不宜小于1.5m，同时为了不影响消防水炮的使用，防火堤高度不宜大于2.0m。

[1]池沙农.炼油厂液化烃储罐消防系统的设置[J].长江大学学报(自然科学版)理工卷，2008-12-15.