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摘要：近年来，笔者参加多个油库技改工程设计，在设计中遇到诸如设计规范的采用、储罐区消防水量计算、库区“清净下水”量计算等问题，就此本文结合工程实际谈一些个人认识和体会，从而为类似工程设计提供借鉴作用。
关键词：油库，消防冷却水，火灾延续时间，泡沫灭火
中图分类号：TE863 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）30-0086-02
引言
我省十多年前建成的老油库，储存油品相对比较单一，大致为各种标号的汽油、柴油、重油等。近几年来，我省石油化工行业的发展，带动了石化仓储业的发展，许多大中型油库及化工品库相继建成投入使用，使中小型油库面临更大的竞争压力，一些老油库将单一的油品库技改为部分储罐储存化工品的综合库，以便提升库区储运能力，为此需进一步改造和完善消防系统等设施。
1 油库技改设计如何采用规范
如某甲油库技改将罐组1储存汽油油品改为储存乙二醇化工品，如图1为技改后储罐区消防平面图。
储罐区每排3个乙二醇储罐，两排共计6个，单罐容积为1500 m3，储罐为内浮顶罐，尺寸为φ12m，高度H=15.2，原储罐区消防为移动式消防冷却系统，技改按《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2008（以下简称《石化规》）和《建筑设计防火规范》GB 50016-2006（以下简称《建规》）的有关规定，按《建规》8.2.4条要求，地上储罐的高度大于15m或单管容积大于2000 m3时，宜采用固定式冷却水设施，储罐选用固定式消防冷却系统。按《石化规》和《建规》规定储罐区消防冷却水应按储罐区着火罐和距着火罐罐壁1.5倍直径范围内的相邻储罐进行冷却，但两本规范中冷却水量计算方法和选取相邻罐个数并不同，《石化规》8.4.4条规定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；《建规》8.2.4条规定当相邻罐超过4个时，冷却用水量可按4个计算。当着火罐为5#罐时，消防冷却水量计算分别如下：
按《石化规》计算为：
Q着=F5q1=23.6（L/s）
Q邻=（F2+0.5F4+0.5F6）q2=47.1（L/s）
∴Q=Q着+Q邻=70.7（L/s）；
按《建规》计算为：
Q着=πDq3=18.9（L/s）
Q邻=12πDq4×4=37.7（L/s）
∴Q=Q着+Q邻=56.6（L/s）
式中 Fi——i#储罐罐壁的表面积（㎡）；
Di——i#储罐直径（m）；
q——储罐固定喷淋装置的供水强度，按《石化规》着火罐2.5 L/（s㎡） ，相邻罐2.5 L/（s㎡）；按《建规》着火罐为0.5 L/（sm），相邻罐为0.5 L/（sm）。
Q着——着火储罐固定消防冷却用水量（L/s）；
Q邻——相邻储罐固定消防冷却用水量（L/s）。
Q ——储罐固定消防冷却总用水量（L/s）。
以上计算，《石化规》和《建规》消防冷却用水量两者相差14.0L/s，《石化规》计算水量大些，笔者认为，为确保库区消防安全，选用《石化规》进行设计更合适。
2 罐组2技改消防设计
2.1 消防概况
以该油库罐组2储存油品为例，原有罐组2消防平面如图2，罐区采用移动式消防冷却水系统和移动式泡沫灭火系统。在罐区四周布置3座室外泡沫栓、3座室外消火栓、1座带架水枪、4座泡沫炮以及常规消防灭火器材。库区备有YET-6%氟蛋白泡沫4 m3，设有消防水池、水罐共3座，总蓄水容量为1290 m3；消防泵房内设有3台柴油机消防泵（泡沫消防泵、消防给水泵各开一台，共用另一台备用泵），柴油机消防泵型号EQ-6100，功率P=99kW，扬程H=80m，流量Q=198 m3/h。
2.2 罐区技改消防冷却用水量计算
罐组2 的1-4#储罐单罐容积3700 m3，直径φ12m，高度H=18.1m；5#储罐单罐容积6000 m3，直径φ21m，高度H=18.9m。油库原罐区采用移动式消防冷却水系统和移动式泡沫灭火系统。根据《石油规》12.1.5条规定，单管容量不小于5000 m3罐或罐壁高度不小于17 m的油罐應设固定式消防冷却水系统，所以罐组2改用固定式消防冷却水系统。
图3为库区罐组2技改后消防平面布置图。库区每小时最大消防设计用水量是为罐组2，当3#罐为着火罐时，2#、4#罐为相邻罐（因为着火罐为固定顶罐，所以相邻的2号浮顶罐还应计算消防冷却水量），罐区消防冷却水量计算如下：
Q着=F3q=40.3（L/s）
Q邻=0.5（F2+F4）q=32.2（L/s）
∴Q3=Q着+Q邻=72.5（L/s）；
此时消防最大冷却水量为72.5（L/s），火灾延续时间4h；
当罐组2的5#罐为着火罐时，1#罐为相邻罐，罐区消防冷却水量计算如下：
Q着=F5q=52.0（L/s）
Q邻=0.5F1q=16.1（L/s）
∴Q5=Q着+Q邻=68.1（L/s）；
式中 q —— 储罐固定喷淋装置的供水强度，着火罐2.5L/（s·m2） ，相邻罐2.0 L/（s·m2）
Qi —— i#储罐总固定消防冷却用水量（L/s）；
此时消防最大用水量为68.1L/s，火灾延续时间6h。
罐组2最大消防冷却水量为72.5L/s，一次火灾最大消防冷却水量为1470 m3。
2.3 储罐喷头型号选择和数量确定
罐组2的3#罐消防冷却水量喷头安装高度为17.9m，根据计算库区3#储罐最不利点压力为0.45 MPa，此时喷头液流扩散宽度为1.1m，当喷头数量>48个时才能覆盖储罐全管壁。查喷头流量特性曲线图（如图4），选用SPM-Ⅱ-5型喷头，单个喷头水量31.1L/min，需要选用喷头数量78个；选用SPM-Ⅱ-6型喷头，单个喷头水量48.5 L/min，需要选用喷头数量48个。所以本设计选用SPM-Ⅱ-5型喷头，K为14.7，符合设计要求。 2.4 泡沫混合液量计算
根据《泡沫灭火系统设计规范》GB 50151-2010要求，扑救一次火灾的最大储罐泡沫混合液量经计算为罐组2的5#燃料油罐。选用2个PC16泡沫产生器，泡沫混合液量按32 L/s计，连续供给时间45 min，儲罐区辅助泡沫枪2支，连续供给时间20 min，库区泡沫混合液管道管径DN150，总长度200 m。库区扑救一次火灾泡沫混合液量按罐内用量、该罐辅助泡沫枪用量、管道剩余量三者之和确定，具体计算如下：
M5=A5×R5×T5+nQf t+V混=99.6（m3）
其中泡沫液量：99.6×0.06=6.0（m3）
配置泡沫液用水量： 99.6×0.94=93.6（m3）
式中M5——扑救一次火灾的泡沫混合液设计用量（L）；
A5——单个储罐的保护面积（m2）；
R5——泡沫混合液供给强度（L/min·m2）；
T5——泡沫混合液连续供给时间（min）；
n——计算储罐的辅助泡沫枪数量（支）；
Qf——每支辅助泡沫枪的泡沫混合液流量（L/min）；
t——泡沫枪的混合液连续供给时间（min）；
V混——系统管道内泡沫混合液剩余量（L）。
2.5油库区消防总用水量计算
油库区的一次消防用水量，应为油罐最大消防冷却用水量和扑救油罐火灾配置泡沫混合液用水量之和，经计算库区一次消防用水量为罐组2的5#储罐，库区消防总用水量计算如下：
Q=（Q冷×3.6×T）+Q混=1563.7（m3）
式中
Q——油库储罐区消防总用水量（m3）；
Q冷——油库储罐区消防冷却用水量（m3/h）；
T——油库储罐区火灾延续时间（h）；
Q混——油库储罐区配置泡沫混合液用水量（m3/h）。
库区一次火灾最大消防用水量为1563.7 m3，库区现有消防贮水量1290 m3，不足水量由邻近库区某液化气站提供消防协作，由液化气站引一根 DN125管道至库区消防储水池，火灾延续时间6小时内补水，每小时供水量为45.6m3，且库区现有一根DN150市政管管道也可提供消防水池补水，消防储水池具有双水源补水，火灾期间补水后消防储水池容积达到1563. 8m3可满足消防要求。
考虑库区其他罐组储存化工液体为水溶性，所以本库区统一采用抗溶性泡沫液，泡沫液常备量不小于6.0m3。
2.6消防设备技改
消防泵房内3台旧柴油消防泵设备更换成新的柴油机消防泵组。选用XBD系列消防给水柴油机泵2台（一开一备），型号 XBD7.6/75-W200X30x3/1，消防给水流量取Q= 270 m3/h，扬程H=76m，，转速n=1480r/min，配用功率P=90kW；选用泡沫消防柴油机泵1台（消防给水备用泵同时为泡沫消防备用泵），型号XBD8/80-W200X30x3/1，消防流量Q=180m3/h，扬程H=80m，转速n=1480r/min，配用功率P=110kW。同时配YPHNW-48/76压力式胶囊泡沫比例混合装置1套，配7600L泡沫罐1台，泡沫混合液流量144m3/h，泡沫液混合比6%，工作压力0.6-1.2MPa，选用抗溶性水成膜泡沫液，提供库区消防给水和泡沫灭火，确保库区消防安全。
3 库区废水收集及处置措施
3.1 “清净下水”量的计算
根据国家安全生产监督管理总局、国家环境保护总局 “安监总危化[2006]10号”文件精神，为防止库区发生事故火灾和消防时的“清净下水”造成环境污染，油库技改各个罐区利用防火堤内有效容积收集清净下水。罐区清净下水收集包括罐区消防水、火灾事故泄漏油品或化工品、罐区内火灾期间的雨水，清净下水总容量计算：
①罐组2的5#油罐最大消防用水量为1569.7 m3；
②罐区泄漏油品按一个固定顶储罐容积计算为6000 m3
③发生事故期间可能进入该收集系统的降雨量，计算公式为：V=10qF
其中： q——降雨强度，按平均年降雨量1143.5mm计；
q=qa/n
qa ——年平均降雨量，mm；
n—— 年平均降雨日数为112.7 d；
F ——必须进入事故废水收集系统的雨水汇水面积，0.42 ha
经计算V=10 qa/n F= 10×1143.5/112.7×0.42=39.1（m3）
以上最大清净下水量总容积为7608.80 m3火灾期间储存在罐区内，防火堤高度为2.0 m，罐区有效容积满足火灾或事故期间收集清净下水的要求，待事故火灾结束后，防火堤内“清净下水”通过重力流排至污水收集池。
3.2 库区生产污水和“清净下水”收集处理
技改后库区收集含油污水和化工污水分别为10m3/h库区增设1座500m3化工污水收集池1座，与原有1座500m3含油污水收集池分别收集化工污水和含油污水，事故火灾结束后，通过收集池将污水提升至新增的2座3800m3钢制污水罐内，钢制污水罐直径φ19.5m，高度H=11.1m；再通过污水泵加压将污水送至污水站处理，污水处理站接纳污水量40m3/h。库区与污水站达成接纳处理污水协议，既节省了一次性投资，又便于污水集中处理，达标排放。
4 其他相关设计注意事项
（1）储罐固定消防冷却水和泡沫灭火控制阀设在防火堤外距罐外壁≥15m处，平时关闭，消防时开启。
（2）罐区排水管穿越防火堤出口处设排水控制阀门，其中库区含油污水采取水封、隔油后排至库区污水收集池。
（3）油库各单体罐区、装车棚、消防泵房等处严格执行《石油规》、《石化规》关于配置手提和推车式灭火器、灭火毯、灭火砂的要求外，还应符合《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140-2005有关火灾种类、危险等级等要求。
参考文献
[1] GB 50016-2006，建筑设计防火规范[S].
[2] GB 50160-2008，石油库设计规范[S].
[3] GB 50074-2008，石油化工企业设计防火规范[S].
[4] GB 50151-2010，泡沫灭火系统设计规范[S].
[5] GB 50140-2005，建筑灭火器配置设计规范[S].
关键词：油库，消防冷却水，火灾延续时间，泡沫灭火
中图分类号：TE863 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）30-0086-02
引言
我省十多年前建成的老油库，储存油品相对比较单一，大致为各种标号的汽油、柴油、重油等。近几年来，我省石油化工行业的发展，带动了石化仓储业的发展，许多大中型油库及化工品库相继建成投入使用，使中小型油库面临更大的竞争压力，一些老油库将单一的油品库技改为部分储罐储存化工品的综合库，以便提升库区储运能力，为此需进一步改造和完善消防系统等设施。
1 油库技改设计如何采用规范
如某甲油库技改将罐组1储存汽油油品改为储存乙二醇化工品，如图1为技改后储罐区消防平面图。
储罐区每排3个乙二醇储罐，两排共计6个，单罐容积为1500 m3，储罐为内浮顶罐，尺寸为φ12m，高度H=15.2，原储罐区消防为移动式消防冷却系统，技改按《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2008（以下简称《石化规》）和《建筑设计防火规范》GB 50016-2006（以下简称《建规》）的有关规定，按《建规》8.2.4条要求，地上储罐的高度大于15m或单管容积大于2000 m3时，宜采用固定式冷却水设施，储罐选用固定式消防冷却系统。按《石化规》和《建规》规定储罐区消防冷却水应按储罐区着火罐和距着火罐罐壁1.5倍直径范围内的相邻储罐进行冷却，但两本规范中冷却水量计算方法和选取相邻罐个数并不同，《石化规》8.4.4条规定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；《建规》8.2.4条规定当相邻罐超过4个时，冷却用水量可按4个计算。当着火罐为5#罐时，消防冷却水量计算分别如下：
按《石化规》计算为：
Q着=F5q1=23.6（L/s）
Q邻=（F2+0.5F4+0.5F6）q2=47.1（L/s）
∴Q=Q着+Q邻=70.7（L/s）；
按《建规》计算为：
Q着=πDq3=18.9（L/s）
Q邻=12πDq4×4=37.7（L/s）
∴Q=Q着+Q邻=56.6（L/s）
式中 Fi——i#储罐罐壁的表面积（㎡）；
Di——i#储罐直径（m）；
q——储罐固定喷淋装置的供水强度，按《石化规》着火罐2.5 L/（s㎡） ，相邻罐2.5 L/（s㎡）；按《建规》着火罐为0.5 L/（sm），相邻罐为0.5 L/（sm）。
Q着——着火储罐固定消防冷却用水量（L/s）；
Q邻——相邻储罐固定消防冷却用水量（L/s）。
Q ——储罐固定消防冷却总用水量（L/s）。
以上计算，《石化规》和《建规》消防冷却用水量两者相差14.0L/s，《石化规》计算水量大些，笔者认为，为确保库区消防安全，选用《石化规》进行设计更合适。
2 罐组2技改消防设计
2.1 消防概况
以该油库罐组2储存油品为例，原有罐组2消防平面如图2，罐区采用移动式消防冷却水系统和移动式泡沫灭火系统。在罐区四周布置3座室外泡沫栓、3座室外消火栓、1座带架水枪、4座泡沫炮以及常规消防灭火器材。库区备有YET-6%氟蛋白泡沫4 m3，设有消防水池、水罐共3座，总蓄水容量为1290 m3；消防泵房内设有3台柴油机消防泵（泡沫消防泵、消防给水泵各开一台，共用另一台备用泵），柴油机消防泵型号EQ-6100，功率P=99kW，扬程H=80m，流量Q=198 m3/h。
2.2 罐区技改消防冷却用水量计算
罐组2 的1-4#储罐单罐容积3700 m3，直径φ12m，高度H=18.1m；5#储罐单罐容积6000 m3，直径φ21m，高度H=18.9m。油库原罐区采用移动式消防冷却水系统和移动式泡沫灭火系统。根据《石油规》12.1.5条规定，单管容量不小于5000 m3罐或罐壁高度不小于17 m的油罐應设固定式消防冷却水系统，所以罐组2改用固定式消防冷却水系统。
图3为库区罐组2技改后消防平面布置图。库区每小时最大消防设计用水量是为罐组2，当3#罐为着火罐时，2#、4#罐为相邻罐（因为着火罐为固定顶罐，所以相邻的2号浮顶罐还应计算消防冷却水量），罐区消防冷却水量计算如下：
Q着=F3q=40.3（L/s）
Q邻=0.5（F2+F4）q=32.2（L/s）
∴Q3=Q着+Q邻=72.5（L/s）；
此时消防最大冷却水量为72.5（L/s），火灾延续时间4h；
当罐组2的5#罐为着火罐时，1#罐为相邻罐，罐区消防冷却水量计算如下：
Q着=F5q=52.0（L/s）
Q邻=0.5F1q=16.1（L/s）
∴Q5=Q着+Q邻=68.1（L/s）；
式中 q —— 储罐固定喷淋装置的供水强度，着火罐2.5L/（s·m2） ，相邻罐2.0 L/（s·m2）
Qi —— i#储罐总固定消防冷却用水量（L/s）；
此时消防最大用水量为68.1L/s，火灾延续时间6h。
罐组2最大消防冷却水量为72.5L/s，一次火灾最大消防冷却水量为1470 m3。
2.3 储罐喷头型号选择和数量确定
罐组2的3#罐消防冷却水量喷头安装高度为17.9m，根据计算库区3#储罐最不利点压力为0.45 MPa，此时喷头液流扩散宽度为1.1m，当喷头数量>48个时才能覆盖储罐全管壁。查喷头流量特性曲线图（如图4），选用SPM-Ⅱ-5型喷头，单个喷头水量31.1L/min，需要选用喷头数量78个；选用SPM-Ⅱ-6型喷头，单个喷头水量48.5 L/min，需要选用喷头数量48个。所以本设计选用SPM-Ⅱ-5型喷头，K为14.7，符合设计要求。 2.4 泡沫混合液量计算
根据《泡沫灭火系统设计规范》GB 50151-2010要求，扑救一次火灾的最大储罐泡沫混合液量经计算为罐组2的5#燃料油罐。选用2个PC16泡沫产生器，泡沫混合液量按32 L/s计，连续供给时间45 min，儲罐区辅助泡沫枪2支，连续供给时间20 min，库区泡沫混合液管道管径DN150，总长度200 m。库区扑救一次火灾泡沫混合液量按罐内用量、该罐辅助泡沫枪用量、管道剩余量三者之和确定，具体计算如下：
M5=A5×R5×T5+nQf t+V混=99.6（m3）
其中泡沫液量：99.6×0.06=6.0（m3）
配置泡沫液用水量： 99.6×0.94=93.6（m3）
式中M5——扑救一次火灾的泡沫混合液设计用量（L）；
A5——单个储罐的保护面积（m2）；
R5——泡沫混合液供给强度（L/min·m2）；
T5——泡沫混合液连续供给时间（min）；
n——计算储罐的辅助泡沫枪数量（支）；
Qf——每支辅助泡沫枪的泡沫混合液流量（L/min）；
t——泡沫枪的混合液连续供给时间（min）；
V混——系统管道内泡沫混合液剩余量（L）。
2.5油库区消防总用水量计算
油库区的一次消防用水量，应为油罐最大消防冷却用水量和扑救油罐火灾配置泡沫混合液用水量之和，经计算库区一次消防用水量为罐组2的5#储罐，库区消防总用水量计算如下：
Q=（Q冷×3.6×T）+Q混=1563.7（m3）
式中
Q——油库储罐区消防总用水量（m3）；
Q冷——油库储罐区消防冷却用水量（m3/h）；
T——油库储罐区火灾延续时间（h）；
Q混——油库储罐区配置泡沫混合液用水量（m3/h）。
库区一次火灾最大消防用水量为1563.7 m3，库区现有消防贮水量1290 m3，不足水量由邻近库区某液化气站提供消防协作，由液化气站引一根 DN125管道至库区消防储水池，火灾延续时间6小时内补水，每小时供水量为45.6m3，且库区现有一根DN150市政管管道也可提供消防水池补水，消防储水池具有双水源补水，火灾期间补水后消防储水池容积达到1563. 8m3可满足消防要求。
考虑库区其他罐组储存化工液体为水溶性，所以本库区统一采用抗溶性泡沫液，泡沫液常备量不小于6.0m3。
2.6消防设备技改
消防泵房内3台旧柴油消防泵设备更换成新的柴油机消防泵组。选用XBD系列消防给水柴油机泵2台（一开一备），型号 XBD7.6/75-W200X30x3/1，消防给水流量取Q= 270 m3/h，扬程H=76m，，转速n=1480r/min，配用功率P=90kW；选用泡沫消防柴油机泵1台（消防给水备用泵同时为泡沫消防备用泵），型号XBD8/80-W200X30x3/1，消防流量Q=180m3/h，扬程H=80m，转速n=1480r/min，配用功率P=110kW。同时配YPHNW-48/76压力式胶囊泡沫比例混合装置1套，配7600L泡沫罐1台，泡沫混合液流量144m3/h，泡沫液混合比6%，工作压力0.6-1.2MPa，选用抗溶性水成膜泡沫液，提供库区消防给水和泡沫灭火，确保库区消防安全。
3 库区废水收集及处置措施
3.1 “清净下水”量的计算
根据国家安全生产监督管理总局、国家环境保护总局 “安监总危化[2006]10号”文件精神，为防止库区发生事故火灾和消防时的“清净下水”造成环境污染，油库技改各个罐区利用防火堤内有效容积收集清净下水。罐区清净下水收集包括罐区消防水、火灾事故泄漏油品或化工品、罐区内火灾期间的雨水，清净下水总容量计算：
①罐组2的5#油罐最大消防用水量为1569.7 m3；
②罐区泄漏油品按一个固定顶储罐容积计算为6000 m3
③发生事故期间可能进入该收集系统的降雨量，计算公式为：V=10qF
其中： q——降雨强度，按平均年降雨量1143.5mm计；
q=qa/n
qa ——年平均降雨量，mm；
n—— 年平均降雨日数为112.7 d；
F ——必须进入事故废水收集系统的雨水汇水面积，0.42 ha
经计算V=10 qa/n F= 10×1143.5/112.7×0.42=39.1（m3）
以上最大清净下水量总容积为7608.80 m3火灾期间储存在罐区内，防火堤高度为2.0 m，罐区有效容积满足火灾或事故期间收集清净下水的要求，待事故火灾结束后，防火堤内“清净下水”通过重力流排至污水收集池。
3.2 库区生产污水和“清净下水”收集处理
技改后库区收集含油污水和化工污水分别为10m3/h库区增设1座500m3化工污水收集池1座，与原有1座500m3含油污水收集池分别收集化工污水和含油污水，事故火灾结束后，通过收集池将污水提升至新增的2座3800m3钢制污水罐内，钢制污水罐直径φ19.5m，高度H=11.1m；再通过污水泵加压将污水送至污水站处理，污水处理站接纳污水量40m3/h。库区与污水站达成接纳处理污水协议，既节省了一次性投资，又便于污水集中处理，达标排放。
4 其他相关设计注意事项
（1）储罐固定消防冷却水和泡沫灭火控制阀设在防火堤外距罐外壁≥15m处，平时关闭，消防时开启。
（2）罐区排水管穿越防火堤出口处设排水控制阀门，其中库区含油污水采取水封、隔油后排至库区污水收集池。
（3）油库各单体罐区、装车棚、消防泵房等处严格执行《石油规》、《石化规》关于配置手提和推车式灭火器、灭火毯、灭火砂的要求外，还应符合《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140-2005有关火灾种类、危险等级等要求。
参考文献
[1] GB 50016-2006，建筑设计防火规范[S].
[2] GB 50160-2008，石油库设计规范[S].
[3] GB 50074-2008，石油化工企业设计防火规范[S].
[4] GB 50151-2010，泡沫灭火系统设计规范[S].
[5] GB 50140-2005，建筑灭火器配置设计规范[S].