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【摘 要】石油、天然气储罐区一旦发生火灾，将造成难以预料的重大经济损失和人员伤亡，安全成为石油、天然气储运正常进行和发展的基本保证。下面本文对储罐区消防冷却喷淋装置设计进行了探讨，以期对相关从业人员有所借鉴。
【关键词】储罐区；消防冷却喷淋装置；设计
一、储罐区消防设计工作的重要性
油罐是储存原油和各类油品的大型容器，油类产品的易燃烧、易挥发、静电放电、受膨胀、流动扩散等特点决定了油类产品是火灾防范中的重点。储罐区在石油化工生产过程中担负着中转、储运的重要任务，它是油品储存基地和供应中转站。按结构分类，石油化工储罐可分为固定顶储罐、浮顶储罐及球形储罐等。按体积分类，100m3以上为大型储罐，多为立式储罐；100m3以下的为小型储罐，多为卧式储罐。立式储罐类型分为固定顶罐、内浮顶罐、外浮顶罐和球罐。由于石油产品本身的理化特性，储罐区存在较大的火灾危险性。石油储罐区传统的消防存在着很多问题，而我国现有的《石油化工企业设计防火规范》及《石油库设计规范》也没有针对火灾自动报警系统的选型提出明确要求。多年来，我国石油储罐区火灾、爆炸事故总体呈上升趋势，一些大型石油储备库和化工园区火灾、爆炸事故时有发生。大型石油储罐及库区一旦发生大规模火灾，其造成的后果则往往是灾难性的。储油罐一旦发生火灾，油品突沸，不仅容易造成扑救人员的伤亡，而且由于火场上辐射热大量增加，容易直接延烧邻近油罐扩大灾情；油罐一旦发生爆炸，就会造成罐体破裂，燃烧油品向四周低洼处流淌，形成大面积火灾。所以，“安全”成为石油、天然气储运生产正常进行和发展的基本保证。经济的发展与火灾危险的增长是并存的，防火于未“燃”，工业现场自动消防系统应为其最佳解决方案，它可以最小的消防代价获取人身和财产的最大安全。
二、储罐区消防冷却喷淋装置工作原理与具体设计
1、储罐区消防冷却喷淋装置工作原理
当储罐区某个储罐发生初期火灾时，监测该储罐的火灾检测探头即产生动作，发出报警信号，同时打开相应的雨淋阀，并自动启动消防泵，向消防给水管网供水，着火罐立刻被水雾覆盖，使火焰因与空气隔绝而熄灭，同时细小的水雾滴带走大量的热量，冷却罐体从而避免爆炸。相邻的储罐水喷雾系统同时启动，大量的水雾由上而下起到屏蔽作用，使其与着火罐产生的热空气隔绝，同时冷却罐体，防止该罐因受热、升压而导致爆炸，阻止了火灾的蔓延。在自动灭火的同时，报警系统启动，消防人员及时赶到，采用水枪灭火，以便更快地控制住火灾。
2、储罐区消防冷却喷淋装置具体设计
储罐区消防冷却装置设计是消防设计中经常遇到的，其主要工作大致包括：消防冷却型式的确定、消防冷却水量的确定、消防设备及喷头的选取、管道的配管等内容，但在消防水量的确定和管道配管时，有许多问题值得特别注意。
（1）管道材料的选取
储罐消防系统在正常情况下是空的，易受到大气腐蚀。若使用普通碳素钢管，多年后内部将会产生锈渣，脱落后会堵塞管道及喷头，因此，控制阀至储罐的消防管道应采用镀锌钢管。为尽量避免管道由于切割、煨弯、钻孔而导致的镀锌层破坏，喷淋环管管材宜采用镀锌钢管，螺纹连接。煨弯应采用机械煨弯（冷煨弯），不能采用热煨弯的方式，因为热煨弯容易使镀锌钢管的镀锌层遭到大面积的破坏。另外，喷头及其连接支管应定期清洗，及时清除锈渣及污物，防止堵塞。喷淋管道应定期检修，检查渗漏情况，定期作好外防腐。
（2）水量的确定
水量的确定应与配管相结合。固定式消防用水量应为着火罐和相邻罐用水量之和。但应注意，按《建规》的规定，着火罐和相邻罐的供给强度相同，供水范围却相差一倍；若着火罐和相邻罐大小相同，计算出的水量也相差一倍，因此，在配管时就应考虑如何才能实现这种水量关系。因此，在储罐的容积不大于5000m3且相邻罐只有1个的情况下，计算相邻罐的水量时，可按罐周长计算，这样虽然总水量会有所增加，但可以不必采取特殊措施也能保证相邻罐的供水量。当储罐大于5000m3且相邻罐多于2个或2个以上时，如按上述做法，势必导致水量大量增加而不经济，在这种情况下，应采取下列措施，实现相邻罐供水量减半，即：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，每个立管设一个能显示启闭状态的阀门加以控制，方能控制消防水量减半的要求，并满足消防要求。①当储罐区只有2个储罐时，环管应分2段布置。②当储罐区有2个以上储罐时，环管应分4段布置。对相邻罐而言，只有采取上述措施后，方能按表1的供水强度及供水范围进行水量计算，若不将环管分段，着火时是难以保证着火罐和相邻罐用水量的，设计时应将二者结合起来考虑，以保证火灾时水量的充足供应，又不导致水量过大而不经济。再就是水量的复核。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的最低水量，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复核。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进行核算最终用水量。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。
（3）喷雾强度设计
我国固定式消防冷却水系统多采用固定水喷雾系统。通常出于两种考虑：一种是储罐火灾时用来冷却罐壁；另一种是夏季气温较高，球罐外壁没有采用保温的状况下，为防止日晒引起球罐内液体升高，罐内压力上升，而需设置夏季降温用的喷淋冷却设施。为节省投资，可将球罐上部水喷雾系统兼作夏季防日晒喷淋降温用。油罐区喷雾冷却系统的供水采用环形管布置，水雾喷头均匀分布在各圈环形管上，喷头安装角度均为垂直指向油罐中心。为平衡各喷头的工作压力，均衡油罐表面的冷却水量，采用2根供水干管对称布置。每根供水干管设切断阀，阀后设过滤器以过滤水中的杂质。①对于甲、乙、丙类液体的生产、储存、装卸设施，其设计喷雾强度为6L/（min.m2），持续喷雾时间为4h。②对于甲、乙、丙类液体储罐，直径20m以下，设计喷雾强度为6L/（min.m2），持续喷雾时间为4h；直径20m及以上，设计喷雾强度为6L/（min.m2），持续喷雾时为6h。③对于可燃气体生产、输送、装卸、储存设施、罐瓶间及瓶库，设计为9L/（min.m2），持续喷雾时间为6h。
（4）固定冷却喷淋装置及控制阀门
对于液化石油气储罐区，每台储罐喷淋给水系统除应设置单独的环形喷淋给水管路、水喷雾喷头外，还应设置单独的快开式的控制阀门，控制阀门与防护墙距离不小于15m，便于火警时的控制。大型液化石油气储配站的冷却喷淋控制阀门应采用雨淋阀，在消防泵房或消防控制室集中控制，并与自动报警系统联锁。
三、结语
总之，储罐区在石油化工生产过程中担负中转、储运的重要任务，存在较大的火灾危险性和危害性，加强储罐区消防冷却喷淋装置设计十分必要。
参考文献：
[1]公安部·建筑设计防火规范[S]·GBJ16-87 2000.
[2]中国石油化工总公司·石油化工企业设计防火规范[S]·GB50160-92 1999.
[3]中国石油化工总公司·石油库设计规范[S]·GB50074-2002.
作者简介：
柴磊 出生年月：1980.3. 性别：男 民族：汉族 籍贯：陕西富县 学历：硕士 毕业学校：西安理工大学 工作单位：新疆化工设计研究院 职称：中级 研究方向：给排水设计。
【关键词】储罐区；消防冷却喷淋装置；设计
一、储罐区消防设计工作的重要性
油罐是储存原油和各类油品的大型容器，油类产品的易燃烧、易挥发、静电放电、受膨胀、流动扩散等特点决定了油类产品是火灾防范中的重点。储罐区在石油化工生产过程中担负着中转、储运的重要任务，它是油品储存基地和供应中转站。按结构分类，石油化工储罐可分为固定顶储罐、浮顶储罐及球形储罐等。按体积分类，100m3以上为大型储罐，多为立式储罐；100m3以下的为小型储罐，多为卧式储罐。立式储罐类型分为固定顶罐、内浮顶罐、外浮顶罐和球罐。由于石油产品本身的理化特性，储罐区存在较大的火灾危险性。石油储罐区传统的消防存在着很多问题，而我国现有的《石油化工企业设计防火规范》及《石油库设计规范》也没有针对火灾自动报警系统的选型提出明确要求。多年来，我国石油储罐区火灾、爆炸事故总体呈上升趋势，一些大型石油储备库和化工园区火灾、爆炸事故时有发生。大型石油储罐及库区一旦发生大规模火灾，其造成的后果则往往是灾难性的。储油罐一旦发生火灾，油品突沸，不仅容易造成扑救人员的伤亡，而且由于火场上辐射热大量增加，容易直接延烧邻近油罐扩大灾情；油罐一旦发生爆炸，就会造成罐体破裂，燃烧油品向四周低洼处流淌，形成大面积火灾。所以，“安全”成为石油、天然气储运生产正常进行和发展的基本保证。经济的发展与火灾危险的增长是并存的，防火于未“燃”，工业现场自动消防系统应为其最佳解决方案，它可以最小的消防代价获取人身和财产的最大安全。
二、储罐区消防冷却喷淋装置工作原理与具体设计
1、储罐区消防冷却喷淋装置工作原理
当储罐区某个储罐发生初期火灾时，监测该储罐的火灾检测探头即产生动作，发出报警信号，同时打开相应的雨淋阀，并自动启动消防泵，向消防给水管网供水，着火罐立刻被水雾覆盖，使火焰因与空气隔绝而熄灭，同时细小的水雾滴带走大量的热量，冷却罐体从而避免爆炸。相邻的储罐水喷雾系统同时启动，大量的水雾由上而下起到屏蔽作用，使其与着火罐产生的热空气隔绝，同时冷却罐体，防止该罐因受热、升压而导致爆炸，阻止了火灾的蔓延。在自动灭火的同时，报警系统启动，消防人员及时赶到，采用水枪灭火，以便更快地控制住火灾。
2、储罐区消防冷却喷淋装置具体设计
储罐区消防冷却装置设计是消防设计中经常遇到的，其主要工作大致包括：消防冷却型式的确定、消防冷却水量的确定、消防设备及喷头的选取、管道的配管等内容，但在消防水量的确定和管道配管时，有许多问题值得特别注意。
（1）管道材料的选取
储罐消防系统在正常情况下是空的，易受到大气腐蚀。若使用普通碳素钢管，多年后内部将会产生锈渣，脱落后会堵塞管道及喷头，因此，控制阀至储罐的消防管道应采用镀锌钢管。为尽量避免管道由于切割、煨弯、钻孔而导致的镀锌层破坏，喷淋环管管材宜采用镀锌钢管，螺纹连接。煨弯应采用机械煨弯（冷煨弯），不能采用热煨弯的方式，因为热煨弯容易使镀锌钢管的镀锌层遭到大面积的破坏。另外，喷头及其连接支管应定期清洗，及时清除锈渣及污物，防止堵塞。喷淋管道应定期检修，检查渗漏情况，定期作好外防腐。
（2）水量的确定
水量的确定应与配管相结合。固定式消防用水量应为着火罐和相邻罐用水量之和。但应注意，按《建规》的规定，着火罐和相邻罐的供给强度相同，供水范围却相差一倍；若着火罐和相邻罐大小相同，计算出的水量也相差一倍，因此，在配管时就应考虑如何才能实现这种水量关系。因此，在储罐的容积不大于5000m3且相邻罐只有1个的情况下，计算相邻罐的水量时，可按罐周长计算，这样虽然总水量会有所增加，但可以不必采取特殊措施也能保证相邻罐的供水量。当储罐大于5000m3且相邻罐多于2个或2个以上时，如按上述做法，势必导致水量大量增加而不经济，在这种情况下，应采取下列措施，实现相邻罐供水量减半，即：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，每个立管设一个能显示启闭状态的阀门加以控制，方能控制消防水量减半的要求，并满足消防要求。①当储罐区只有2个储罐时，环管应分2段布置。②当储罐区有2个以上储罐时，环管应分4段布置。对相邻罐而言，只有采取上述措施后，方能按表1的供水强度及供水范围进行水量计算，若不将环管分段，着火时是难以保证着火罐和相邻罐用水量的，设计时应将二者结合起来考虑，以保证火灾时水量的充足供应，又不导致水量过大而不经济。再就是水量的复核。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的最低水量，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复核。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进行核算最终用水量。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。
（3）喷雾强度设计
我国固定式消防冷却水系统多采用固定水喷雾系统。通常出于两种考虑：一种是储罐火灾时用来冷却罐壁；另一种是夏季气温较高，球罐外壁没有采用保温的状况下，为防止日晒引起球罐内液体升高，罐内压力上升，而需设置夏季降温用的喷淋冷却设施。为节省投资，可将球罐上部水喷雾系统兼作夏季防日晒喷淋降温用。油罐区喷雾冷却系统的供水采用环形管布置，水雾喷头均匀分布在各圈环形管上，喷头安装角度均为垂直指向油罐中心。为平衡各喷头的工作压力，均衡油罐表面的冷却水量，采用2根供水干管对称布置。每根供水干管设切断阀，阀后设过滤器以过滤水中的杂质。①对于甲、乙、丙类液体的生产、储存、装卸设施，其设计喷雾强度为6L/（min.m2），持续喷雾时间为4h。②对于甲、乙、丙类液体储罐，直径20m以下，设计喷雾强度为6L/（min.m2），持续喷雾时间为4h；直径20m及以上，设计喷雾强度为6L/（min.m2），持续喷雾时为6h。③对于可燃气体生产、输送、装卸、储存设施、罐瓶间及瓶库，设计为9L/（min.m2），持续喷雾时间为6h。
（4）固定冷却喷淋装置及控制阀门
对于液化石油气储罐区，每台储罐喷淋给水系统除应设置单独的环形喷淋给水管路、水喷雾喷头外，还应设置单独的快开式的控制阀门，控制阀门与防护墙距离不小于15m，便于火警时的控制。大型液化石油气储配站的冷却喷淋控制阀门应采用雨淋阀，在消防泵房或消防控制室集中控制，并与自动报警系统联锁。
三、结语
总之，储罐区在石油化工生产过程中担负中转、储运的重要任务，存在较大的火灾危险性和危害性，加强储罐区消防冷却喷淋装置设计十分必要。
参考文献：
[1]公安部·建筑设计防火规范[S]·GBJ16-87 2000.
[2]中国石油化工总公司·石油化工企业设计防火规范[S]·GB50160-92 1999.
[3]中国石油化工总公司·石油库设计规范[S]·GB50074-2002.
作者简介：
柴磊 出生年月：1980.3. 性别：男 民族：汉族 籍贯：陕西富县 学历：硕士 毕业学校：西安理工大学 工作单位：新疆化工设计研究院 职称：中级 研究方向：给排水设计。