油罐區固定頂罐固定式消防冷卻技術研究

張學明

摘要：當前很多油氣站庫均采用油罐儲油，保障油罐的安全，降低油罐發生火災而造成的損失，有著重大的意義。當今現狀，油罐區的消防冷卻系統采用固定式消防冷卻的最多，也是效果很好的一種控火方式。本文結合某聯合站工程項目，進行了油罐區固定頂罐固定式消防冷卻技術研究。

關鍵詞：油罐；消防冷卻

1 油罐冷卻水系統

油罐中油的主要組成是碳氫化合物，明火、靜電火花、雷擊、碰撞和摩擦火花等都有可能導致油罐區火災。油罐一旦發生火災，火勢蔓延非常快，不易撲救。

2 某聯合站罐區消防固定式冷卻水系統工藝流程

某聯合站站內設置2000m3標準原油罐4座和2000m3加高原油罐4座，火災危險性等級為甲B級，屬于三級站庫。按同一時間內發生一次火災，滿足最不利火災的消防要求進行消防設計。其中消防主用泵為電動離心泵，選用柴油機離心泵作為備用水泵。

3 固定式冷卻水系統

設置有兩種尺寸的油罐，共8座油罐需要考慮消防冷卻，油罐尺寸分別為直徑D1為15.72m、高H1為11.719m的2000m3油罐4座，直徑D1為15.72m、高H1為13.5m的2000m3加高油罐4座。

3.1 最小冷卻水量

固定式冷卻水系統中，固定頂著火罐的冷卻水供給強度F1為2.5L/min·m2，按整個著火罐外壁表面計算。相鄰的固定頂油罐的冷卻水供給強度F2為20L/min·m2，按不小于1/2相鄰罐外壁表面計算。因此，取一座加高油罐進行整個罐外壁表面計算，其它兩個油罐按1/2相鄰罐外壁表面計算。此罐區的油罐直徑為15.72m，小于20m，所以根據石油天然氣防火規范，此消防冷卻水系統的連續供給時間為4h。

（1）1座2000m3加高罐著火冷卻水量計算：

（2）1座2000m3相鄰標準罐半罐壁冷卻水量計算：

（3）2座2000m3加高罐，其中1座罐按罐外壁全表面計算，另一座罐按罐1/2外壁表面計算。2座2000m3加高罐加高相鄰冷卻水流量：

3.2 水幕噴頭計

設計可選用噴頭流量特性系數為24.40，水幕展角140°，工作壓力0.35MPa。

3.2.1 根據噴頭特性確定噴頭數量

保證儲罐表面均能被噴頭覆蓋，且噴頭布置所在圓直徑大于油罐直徑，則1.85m罐壁長度對應的噴頭間距為1.95m。噴頭個數N=（15.7+0.4×2）×3.14/1.95=27（取整數），所以每個油罐設置的最小噴頭數為27。

3.2.2 根據設計消防冷卻水量確定噴頭數

（1）加高著火油罐的計算消防冷卻水量為27.8L/s。儲罐上的環形冷卻水管為兩個弧形管段，所以每個弧形管段應設置的最小噴頭數N=0.5×27.8/0.76=19（取整數）。在此項目中保證冷卻效果，每個弧形管段設21個噴頭，一個加高罐共設42個噴頭，大于按噴頭特性確定噴頭數量27，能夠保證噴水時將整個罐壁覆蓋。

（2）相鄰標準油罐的噴頭應按著火時考慮布置，即按供給強度2.5L/min·m2考慮，此時一半罐壁進行冷卻時，計算冷卻水量為12.1L/s。所以每個弧形管段的噴頭數N=12.1/076=16，為保證噴水冷卻效果。

3.3 罐區外備用消火栓布置

罐區外布置消火栓主要為了當罐上固定冷卻水管被破壞時，給油罐進行冷卻用。兩個相鄰消火栓的間距為10～60m，取一合適距離沿防火堤外均勻布置即可。

3.4 一次火災冷卻水總需求量

最終確定的加高油罐共設置42個噴頭，相鄰標準油罐共設置36個噴頭，因各油罐上的噴頭壓力幾乎相同，可認為噴頭的出水量相同。

（1）加高著火罐的消防冷卻水量：

Qs1=（42×45.64）÷60=31.95L/s

（2）兩個相鄰加高罐的冷卻水量：

Qs2=31.95×（1+0.5）=47.93L/s

（3）一個相鄰標準油罐的冷卻水量：

Qs3=18×0.76=1368L/s

冷卻需水總流量：

Qm=Qs1+Qs2+Qs3=93.56L/s

冷卻需水總量：

Vm=Qm·T=93.56×4×60×60=1348m3

3.5 水壓計算

此固定式冷卻水系統的設計壓力為最不利點消火栓的水壓、最不利點與最低水位高程差、管網水頭損失、未遇見損失的和。

消火栓處水壓計算：

①經查手冊選用19mm口徑噴嘴，充實水柱17m，水槍的流量qxh為7.5L/s。需要壓力Hq為0.335MPa。

②水帶水頭損失計算：Hd=AdLdq2xh=0.00172×120×7.52=0.116MPa（Ad—水帶的比阻，Ld—水帶長度），所以消火栓栓口所需壓力Hxh=Hq+Hd=0.335+0.116=0.451MPa。

4 結語

罐區消防的重要性是不可忽視的，而冷卻水系統又是不可缺少的部分。合理的進行油罐的消防冷卻設計，正確設置噴頭，準確的進行系統流量、壓力計算，對油罐區的安全、減小火災危害有著重要的意義。

參考文獻：

[1]錢嬋娟.地上立式儲罐消防冷卻水系統噴頭的選型布置.安徽化工，2016，42（3）：8284.