立式地面油罐区消防水和低中倍数泡沫灭火系统的设计(2)

汽油灌区有如图布置的大小相等的4个罐，其罐体常数为： V=2000m3 D=14.5m H壁=12.3m;消防泵房距灌区管线距离约为500m。 第一步：

F着截=3.1416?D2着/4=3.1416×(14.5)2/4=165（m2） F着壁=3.1416?D着?H着=3.1416×14.5×12.3=(560m) F相壁=3.1416?D相?H相=3.1416×14.5×12.3=(560m） 第二步：泡沫系统设计计算： （1） 计算混合液流量：

Q混计=q混规?F着截/60 ?????(L/S)(式1)

式中：q混规为低倍数泡沫灭火供给强度，查规范（GB50151-92）得：q混规=6L/min?m2 则Q混计=6L/min?m2×165 m2/60min=16.5(L/S) (2) 计算泡沫产生器个数：

N计=Q混计/q器 ????????(个)（式2）

式中：q器为空气泡沫产生器的强度，查消防器材产品样本知: Pc8=8L/S , Pc16=16L/S , 分别代入式2： N=16.5/8=2.1个 ， N=16.5/16=1.03个。 （3）求泡沫产生器实际应安装的个数：

N安的选取要考虑两个因素：其一应满足N安不小于N计（所以应对N安近位取整）；其二应满足不同罐径对泡沫产生器最小安装数量N安最小的要求，即满足下表要求：

表1 不同罐径对N安最小的要求 罐直径（D、m） 小于10 10-20 21-25 26-35 N安最小 1 2 3 4 根据以上两个因素，2000m3罐选为2个Pc16或3个Pc8产生器都可以。 （4）求油罐产生器实际应供混合液秒流量： Q混实=q器?N安?????(L/S)（式4） A. 选3个Pc8产生器时，Q混实=8×3=24(L/S) B. 选2个Pc16产生器时，Q混实=16×2=32(L/S)

A. B两者相比较，选3个Pc8产生器较经济合理，即Q混实=24L/S （5）求泡沫枪所需混合液秒流量：

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Q混枪=q枪?N枪??????(L/S)（式5），也可由下表选取：

表2 不同罐径对N枪和t枪的要求

罐直径（m） 小于23 23-33 大于33 3

q枪=8L/S的数 N枪=1 N枪=2 N枪=3 Q混枪(L/S) 8 16 24 连续供给时间t枪 10min 20min 30min 2000m罐直径为14.5m，故选Q混枪=8L/S. (6)求混合液总秒流量： Q混总=Q混枪+Q混实=8+24=32(L/S) (7)求混合液管管径：

d混=[4?Q混总/（3.1416?V混?103）]1/2 ??????（m）(式7)

式中：V混为混合液的流速，不宜大于3m/s，分别代入不同数值试算，再按罐系列规格选取管径。 d混=[4×32/（3.1416×3×10）]=0.117（m） ， d混=[4×32/（3.1416×2×103）]1/2=0.143（m）

由上述计算可知：混合液管应大于100mm，按管系列规格不宜选d混为125mm，宜选d混为150mm的混合液管。

（8）求混合液管摩阻： ∑h混=0.00107? V混?L计混/ d

2

1.3

混 3

1/2

???????（m）(式8)

式中：L计混=500m(已知), d混=0.15m

V混=4? Q混总/（d混?3.1416×103）=4×32/（0.152×3.1416×103）=1.81（m/l） ∑h混=0.00107× 1.812×500/ 0.151.3=1.7527/0.0849=20.6(m) (9)求混合液泵所需扬程：

H混=（h静+∑h混+h器）×1.1?????(m)（式9）

式中：h静为最远最高油罐产生器的标高减去泡沫泵轴中心标高，本例假设h静=13m；h器为空气泡沫产生器出口所需要的压力，一般h器=50m 则H混=（13+20.6+50）×1.1=92（m） (10)选混合液泵：

由Q

混总

（32L/S=115m3/h）与H

混

（92m）查泵样本选取水泵D155-30×3，此泵的Q

泵

=119-155m3/h,H泵=96-90m,也可选用BDC50型固定式消防泵机组，由6135Q型柴油机带动，此泵机组的Q=180m/h,H=130m. (11)求灭火所需泡沫液总量：

Q混=（Q混实?t液+Q混枪?t枪）×60×η??????(L)（式11）

式中：t液为连续供应泡沫的时间，查规范GB50151-92知，甲、乙类油品，t液=40min；

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η为泡沫液在泡沫混合液中占的比例，一般η=6℅ 则Q混=(24×40+8×10)×60×0.06=3744(L)=3.74（m3） (12)求泡沫液管容积，并选罐：

V液= （Q液+ Q管?η）×1.1???????(m3)（式12） 式中：Q管为泡沫混合液管内容积，DN150管500m长的容积： Q管=3.1416×d?L/4=3.1416×0.15×500/4=8.8(m)

则V液=(3.74+8.8×0.06)×1.1=4.69 (m3） ，即选5m3泡沫液储罐。 第三步：冷却水系统计算 （1）求着火罐冷却水秒流量：

Q着水= q着水? F着壁/60??????(L/S)（式1）

式中：q着水为着火罐固定冷却水供应强度，查《石油库设计规范》GB50074-2002得：q着水=2.5L/min?m,则Q着水=2.5×560/60=23.3(L/S) （2）求相邻罐冷却水秒流量：

Q相水= (q相水? F相壁/2)?n/60?????(L/S)

式中：为相邻罐固定冷却水供应强度，查《石油库设计规范》GB50074-2002得：q相水=2L/min?m2,则：

Q相水=（2×560/2）×2/60=18.7(L/S) （3）求着火罐和相邻罐冷却水总秒流量： Q着相水=Q着水+Q相水=23.3+18.7=46.7（L/S） （2） 求灭火所需冷却水总量：

Q冷水= Q着相水?60×60?t水=46.7×3600×4=672000L=672(m3) (5)求配置泡沫混合液时所需水量：

Q泡水= V液×(1-η）/η=4.69×（1-0.06）/0.06=73.5(m3) （6）求消防总用水量

Q总水= Q冷水+ Q泡水=672+73.5=745.5(m3) （7）消防水池容积：

Q池水=（Q总水- Q补水）×1.1????(m3)（式7）

式中：Q补水为市政或本库在供水时限内可补充的水量，本题假设无补充水，即Q补水=0，则Q池水=（745.5-0）×1.1=820(m3） （8）求水管管径：

d水=(4 Q着相水/3.1416?V水?103 )1/2???????(式8) 式中：V水为管中水的流速，取1至2.5m/s，代入上式： d水=（4×46.7/3.1416×2.5×103）1/2=0.154m,选DN200钢管。

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（9）求冷却水管的摩阻：

∑h水=0.00105?V水2?L计水/d水1.3????(m)(式9)

式中：V水=4?Q着相水/3.1416?d2水? 103=4?46.7/3.1416×0.22?103=1.48(m/s) ∑h水=0.00105×1.482×500/0.21.3=1.156/0.123=9.40(m) (10)求冷却水泵扬程：

H水=（h静水+∑h水+h咀）×1.1??????(m)（式10）

式中：h静水为最高罐环形冷却水管与水泵轴中心的标高差，本题h静水=11m， h咀为冷却水喷嘴出口压力，规范中规定h咀不小于0.1Mpa,现取h咀=11m. 则H水=（11+11.34+11）×11=35(m) (11)选冷却水泵： 由Q

着相水3

=46.7L/S=168m3/h , H

水

=35m,在泵样本中选水泵为IS125-100-200A，其性能为：

Q=187m/h, H=44m,N=30kw。

油罐区消防系统设计必须按照规范要求进行，系统的建设更要符合规范的具体要求，并注意日常维护管理，才能切实起到灭火作用，否则只会事倍功半。 四、 油罐区消防工程存在的主要问题和消防设施的维护与管理 （一）油罐区消防工程存在的主要问题

1. 有的没有按规范要求设置消防工程设施，甚至有很多单位只建罐，不设消防系统。 2. 有的消防系统不完善，如固定泡沫灭火系统未装泡沫产生器。

3. 有的冷却水系统安装不对，冷却水的主要作用是对罐壁进行消防冷却，而且立式罐着火特点多半是掀顶，但是有的油库却把油罐固定冷却水管装在罐顶。

4. 消防系统的模式选择不合理，有的选高了，没有必要；有的选低了，满足不了要求。 5. 有的消防罐网布置不合理，管径选择不当，致使水压或水量不能满足消防要求。

6. 油罐组内容量太小，一组内罐的个数太少，防火堤分隔不经济合理。新规范要求：固定顶罐或混合罐组不大于12万m，单罐容量大于1000 m时，不大于12个罐；单罐容量小于1000 m时，和储存丙B类油品的个数不限。

7. 防火堤设置不正确。防火堤高度要大于1米小于2.2米，厚度要足够承受静压力，堤罐间距要大于1/2罐壁高，并设有两处上下踏步和排水隔油装置，有一定的排水坡度，以便排除雨水。 8. 消防道路布置不合理，如有的油罐区消防道路距防火堤坡脚线小于3米，转弯半径小于9米，尽头式消防路无回车场。 （二）消防设施的维护与管理 1.消防水系统的维护与管理

每周进行一次巡检，每半年进行一次全面检查维修，使主要组件符合下列要求，保证系统经常处于准工作状态。

3

3

3

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1.1消防水源的储水量应足够，根据情况及时补充，适时换水,防止结冰。 1.2消防水泵每周或每月启动运转一次，并应模拟自动控制启动，功能正常。 1.3水泵结合器的接口及配套附件应完好，无渗漏，闷盖盖好。 1.4各种阀门处于正确开、闭状态。

1.5消防设施因易受到人为或自然的损坏，应经常进行维护检查，及时清除杂物，必要时进行供水试验。

2.泡沫灭火系统的管理

泡沫灭火系统的管理非常重要，日常和定期检查一般有以下内容。 2.1周检。管理人员每周应检查以下内容：

（1） 启动泵，看能否及时启动，运转是否良好，供水是否正常，压力是否适宜； （2） 管道和阀门有无泄漏，各控制阀门启闭是否灵活，是否处于正常工作状态；

（3） 对系统进行外观检查，泡沫产生器、各管道是否牢靠，有无机械破坏、腐蚀等损坏； （4） 操作装置和部件是否完好，消防用水是否足够；

（5） 半固定式泡沫灭火系统检查其接口堵盖是否完好，保持管道畅通，预防杂物进入管道； （6） 高倍数泡沫灭火系统防护区的封闭情况是否发生变化，如有变动及时恢复；

2.2月检和季检。

月检是对操作者的检查，考核他们对系统中设备的性能用途使用的掌握程度。季检是对全部的电气装置和报警系统进行检查和试验。 2.3 半年检。

（1） 检查产生泡沫的有关装置，看有无机械损伤、腐蚀或堵塞，以及所有阀件手动是否灵活。 （2） 检查管道。对地上管道进行压力试验，看有无机械损伤和腐蚀。对地下管道的检查至少5

年一次。

（3） 检查过滤器。检查用过或做过流量试验后的清扫情况。 （4） 检查报警和自动设备、自动和手动装置的性能是否良好。

（5） 对泡沫液及其储存器进行检查，检查设备是否损坏，液位高低是否符合要求。 2.4年检。对泡沫液的成分和性能进行分析测试，仔细检查储存泡沫液的容器内有无沉淀物或沉降物。 五、 结束语

本文综述了油罐区火灾及消防系统，探讨了油罐区消防系统设计的方法和步骤，并以实例说明了固定式低倍数泡沫灭火和冷却水系统的设计计算过程，指出了油罐区消防工程存在的主要问题,提出了消防设施维护和管理的具体措施,这些对于确保油库消防安全设施的完备,好用具有非常重要的意义。

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参考书目：

工业企业防火工程?????公安部政治部 编 建筑灭火设施???????张学魁、景绒 主编 石油化工安全技术?????中国石化集团北京出版社 主办 油库消防?????????朱吕通、吕志 主编

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