石化企業(yè)某項(xiàng)目甲醇罐區(qū)的消防設(shè)計(jì)

張晗

摘 要：本文介紹了石化企業(yè)某項(xiàng)目甲醇罐區(qū)的消防設(shè)計(jì)思路，闡述了甲醇罐區(qū)泡沫滅火系統(tǒng)、消防冷卻水系統(tǒng)及滅火器的設(shè)計(jì)計(jì)算，并提出一些需要注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：甲醇罐區(qū);泡沫站;消防設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目為石化企業(yè)50萬(wàn)t/a煤基乙醇項(xiàng)目，該項(xiàng)目中設(shè)有甲醇罐區(qū)，甲醇為無(wú)色透明液體，易溶于水，燃點(diǎn)為385℃，閃點(diǎn)為11℃，沸點(diǎn)為64.8℃，蒸氣爆炸極限為5.5%～44%，最小點(diǎn)火能為0.215mJ，具有流動(dòng)性、擴(kuò)散性、易揮發(fā)、受熱易膨脹等特性，在其生產(chǎn)和儲(chǔ)存中極易發(fā)生安全事故，對(duì)生命財(cái)產(chǎn)安全造成很大威脅。

1 甲醇罐區(qū)概況

甲醇罐區(qū)長(zhǎng)82m，寬26.5m，設(shè)有4個(gè)甲醇儲(chǔ)罐，容積都為1000m3，直徑都為11.5m，其中兩個(gè)為固定頂立式粗甲醇儲(chǔ)罐，高10.65m，另外兩個(gè)為內(nèi)浮頂立式精甲醇儲(chǔ)罐，高12m，4個(gè)甲醇儲(chǔ)罐設(shè)于防火堤內(nèi)，成一字型排列，如下圖1所示：

根據(jù)規(guī)范[1-3]，本罐區(qū)需設(shè)置泡沫滅火系統(tǒng)、消防冷卻水系統(tǒng)及配置一定數(shù)量的滅火器。

2 消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算

由于廠區(qū)占地面積小于1000000m2，因此同一時(shí)間發(fā)生火災(zāi)數(shù)為一處[2]。

2.1 泡沫滅火系統(tǒng)

甲醇的火災(zāi)危險(xiǎn)類別為甲B類，4個(gè)甲醇儲(chǔ)罐都應(yīng)設(shè)固定式泡沫滅火系統(tǒng)[2]，甲醇為水溶性液體，4個(gè)甲醇儲(chǔ)罐都采用固定式低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)、液上噴射，并配置一支用于撲救液體流散火災(zāi)的輔助泡沫槍。由于內(nèi)浮頂式精甲醇罐不是鋼制單盤式、雙盤式、敞口隔艙式，且不設(shè)泡沫緩沖裝置，因此設(shè)計(jì)時(shí)可按固定頂對(duì)待，但其泡沫混合液連續(xù)供給時(shí)間按固定頂?shù)?.5倍計(jì)[3]。

2.1.1 罐區(qū)泡沫消防管道設(shè)計(jì)

固定頂儲(chǔ)罐的保護(hù)面積應(yīng)按其橫截面積確定，四個(gè)甲醇儲(chǔ)罐的保護(hù)面積都為103.82m2，泡沫混合液供給強(qiáng)度都為12L/（min·m2）[3]，則泡沫混合液的流量都為：103.82×12/60=20.77L/s。

每個(gè)儲(chǔ)罐可設(shè)置2個(gè)PCL16（16L/s）型或3個(gè)PCL8（8L/s）型泡沫發(fā)生器[3]，考慮3個(gè)PCL8型泡沫發(fā)生器的泡沫混合液流量更接近計(jì)算值，所以選擇3個(gè)PCL8型泡沫發(fā)生器，因此每個(gè)儲(chǔ)罐泡沫混合液的實(shí)際流量為：24L/s，輔助泡沫槍流量為4L/s[3]，所以泡沫滅火系統(tǒng)總設(shè)計(jì)流量為28L/s，泡沫干管總管徑為DN150。

泡沫干管沿防火堤外埋地敷設(shè)，其上布置2座泡沫消火栓，間距小于60 m[3]。

3個(gè)PCL8型泡沫發(fā)生器沿罐周均勻布置，每個(gè)泡沫發(fā)生器均使用獨(dú)立的泡沫管道引至防火堤外，接入防火堤外的泡沫干管，并在防火堤外離儲(chǔ)罐外壁大于15m的位置設(shè)置控制閥和半固定式低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)的管牙接口（KY-65）[3]，控制閥設(shè)在管牙接口前（沿泡沫混合液流向方向），管牙接口距離地面0.7m;泡沫混合液管道管徑均為DN65，其上均設(shè)有放空閥，管道有2‰ 的坡度坡向放空閥。

2.1.2 壓力式泡沫比例混合裝置的選擇

4個(gè)甲醇儲(chǔ)罐固定式泡沫滅火系統(tǒng)泡沫混合液的實(shí)際流量均為：24L/s，其中粗甲醇儲(chǔ)罐的連續(xù)供給時(shí)間為25min，精甲醇儲(chǔ)罐為37.5min[3]，因此，系統(tǒng)所需泡沫混合液量按精甲醇儲(chǔ)罐計(jì)算。輔助泡沫槍混合液流量為4L/s，供給時(shí)間為20min[3]，則撲救一次火災(zāi)泡沫混合液用量為：（24×37.5×60+4×20×60）/1000=58.8m3，由泡沫站至甲醇罐區(qū)的管道總體積為2.20m3，所以罐區(qū)所需泡沫混合液總量為58.8 +2.20=61m3，本設(shè)計(jì)采用泡沫液含量為3%的泡沫混合液，因此所需泡沫液儲(chǔ)量為61×0.03=1.83 m3，系統(tǒng)考慮20%的安全裕量，則泡沫液儲(chǔ)罐容積為1.83× 1.2=2.20 m3。根據(jù)廠家資料，設(shè)壓力式泡沫比例混合裝置1套，采用穩(wěn)高壓消防水進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，泡沫混合液流量為4～32L/s，裝置使用壓力為0.6～1.2MPa，混合比為3%，泡沫液儲(chǔ)罐容積為2.5m3。

2.1.3 泡沫站位置校核

由泡沫站至甲醇罐區(qū)的管道總體積為2.20m3，泡沫滅火系統(tǒng)總設(shè)計(jì)流量為28L/s，管道充滿時(shí)間為2.2×1000/ 28/60=1.31min，則壓力式泡沫比例混合裝置啟動(dòng)5min內(nèi)可將泡沫混合液輸送至任意一個(gè)著火罐[3]，滿足規(guī)范要求，泡沫站位置設(shè)置合理。

2.2 消防冷卻水系統(tǒng)

甲醇罐區(qū)設(shè)置移動(dòng)式消防冷卻水系統(tǒng)，消防冷卻水水量為著火罐及距著火罐罐壁1.5倍著火罐直徑范圍內(nèi)的臨近罐的消防冷卻水量之和，供水范圍為：著火罐按罐周全長(zhǎng)計(jì)算，臨近罐按罐周半長(zhǎng)計(jì)算[2];根據(jù)罐區(qū)的布置，當(dāng)位于中間粗甲醇罐或精甲醇罐著火時(shí)消防冷卻水量最大（有兩個(gè)臨近罐），由于粗甲醇儲(chǔ)罐為固定頂罐，精甲醇儲(chǔ)罐為內(nèi)浮頂罐，固定頂罐的供水強(qiáng)度大于內(nèi)浮頂罐[2]，因此假設(shè)位于中間的粗甲醇儲(chǔ)罐為著火罐來(lái)設(shè)計(jì)消防冷卻水量，計(jì)算過(guò)程如下：

粗甲醇儲(chǔ)罐及兩個(gè)臨近罐周長(zhǎng)為：3.14×11.5=36.11m;

粗甲醇儲(chǔ)罐供水強(qiáng)度為：0.8L/s·m，消防冷卻水量為：0.8×36.11=28.89L/s;

臨近罐供水強(qiáng)度為：0.7L/s·m，兩個(gè)臨近罐消防冷卻水量之和為：0.7×36.11/2×2=25.28L/s;

甲醇罐區(qū)一次消防冷卻水量為：28.89+25.28=54.17L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為4h，消防用水量為54.17×4×3.6=780.05m3。

罐區(qū)消防總用水量應(yīng)為火災(zāi)時(shí)消防用水量最大罐組的冷卻用水量及配置泡沫混合液用水量之和[2]，配置泡沫液用水流量為：28×0.97=27.16L/s，罐區(qū)消防總水量為27.16+54.17=

81.33L/s;配置泡沫液用水量為：58.8×0.97=57.04m3，罐區(qū)消防總用水量為780.05+57.04=837.09m3。

廠區(qū)設(shè)穩(wěn)高壓消防給水管網(wǎng)，干管管徑為DN450，供水壓力不低于1.0MPa，沿甲醇罐區(qū)周圍敷設(shè)DN450的消防管道，與廠區(qū)消防給水管網(wǎng)連通呈環(huán)狀布置，在環(huán)網(wǎng)上每隔60m設(shè)置一個(gè)SS150/80-1.6 型室外消火栓（流量為30L/s），及PS50+PZ150-1.6 型室外消防水炮（流量為50L/s）[4]，全面覆蓋保護(hù)甲醇罐區(qū)，使距被保護(hù)儲(chǔ)罐15m外可使用的室外消火栓及消防炮流量之和滿足火災(zāi)時(shí)的消防水量要求。整個(gè)罐區(qū)共設(shè)有6座室外消火栓、5座室外消防炮。

2.3 滅火器配置

可燃?xì)怏w、液化烴和可燃液體的地上罐組宜按防火堤內(nèi)面積每400m2配置1具手提式滅火器，但每個(gè)儲(chǔ)罐配置的數(shù)量不宜超過(guò)3具[2]，因此甲醇罐區(qū)內(nèi)配置8具8kg手提式磷酸銨鹽干粉滅火器，滅火器放在滅火器箱內(nèi)。

3 需要注意的問(wèn)題

①由于甲醇為水溶性有機(jī)物，應(yīng)選用抗溶泡沫液;②固定泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，需對(duì)每個(gè)儲(chǔ)罐進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算，以確定穩(wěn)高壓消防水泵的流量和揚(yáng)程;③泡沫發(fā)生器進(jìn)液口法蘭材質(zhì)和焊接在罐壁上的用于固定管道的鋼板材質(zhì)，應(yīng)與儲(chǔ)罐罐壁材質(zhì)一致;④按規(guī)范計(jì)算出的消防水量或泡沫混合液用量均為規(guī)范規(guī)定的最小值，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況留有一定余量。

4 結(jié)語(yǔ)

甲醇罐區(qū)的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)系到石化企業(yè)的利益、廠區(qū)工作人員及周邊居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中要引起設(shè)計(jì)人員的高度重視，不能出任何紕漏。

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