關于油庫消防設計中對相鄰儲罐冷卻范圍的探討

杜邵先（北京中航油工程建設有限公司，北京 100000）

1 消防冷卻范圍問題的提出

中國東部某沿海城市規劃建設新機場項目，其供油指揮部委托我院進行本機場項目的供油工程設計。

本工程新建構筑物包括：4 座20000m3 的立式內浮頂航煤油罐、1 座油泵房、1 座綜合業務用房、其他生產輔助用房以及配套的電氣自控、給排水、消防等設備設施。

本工程消防設計遵循的規范主要為《石油庫設計規范》（GB50074-2014）和《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB50974-2014）。本工程同一時間發生火災次數按一次設計；最大一次火災為20000m3 內浮頂（浮盤為易熔材質）儲罐著火。

消防冷卻水系統計算為1 座20000m3著火罐，按罐壁全周表面積冷卻，3 座20000m3相鄰罐按半周冷卻設計用量。具體設計參數及果見下表：

表1 消防冷卻水計算表

2 存在的爭議

供油指揮部在組織本項目進行初步設計的評審會時，消防專家提出：“根據儲罐平面布置及消防管道的布置情況，當1座20000m3儲罐著火時，相鄰罐冷卻范圍應為2座20000m3相鄰儲罐全罐壁表面積和1座20000m3相鄰儲罐3∕4罐壁表面積，消防冷卻水量應據此進行計算。需重新核算消防系統設計。”這條評審意見在其他項目評審時也有消防專家提出過。對于消防計算的方法在石油石化行業中一直存在著爭議。

針對這個問題，我們查閱了石油庫設計規范（GB50074）中消防章節關于儲罐消防冷卻的條文要求：

12.2.7 第一條：著火的地上固定頂儲罐以及距該儲罐罐壁不大于1.5D（D為著火儲罐直徑）范圍內相鄰的地上儲罐，均應冷卻。

表12.2.8中附注：相鄰罐應按實際冷卻面積計算，但不得小于罐壁表面積的1∕2。

專家認為，距離著火罐1.5D范圍內掃到的相鄰罐的表面積均應冷卻，要按照儲罐罐壁表面積的3∕4 來設計消防水量。理由是距離著火罐1.5D范圍內均為實際受熱面積，此范圍內受熱輻射比較強，因此消防冷卻水量要距離著火罐1.5D范圍內的所有相鄰罐罐壁冷水計算，而不是按照相鄰罐的1∕2 罐壁冷卻來計算。

我們認為實際冷卻范圍應該按照儲罐能長久承受的熱輻射進行比較來綜合分析確定，如果能查詢到儲罐能長久承受的熱輻射的臨界數值，那么就可以以此數據為依據來判斷相鄰儲罐的冷卻范圍。

3 相關數據支撐

因國內目前還沒有做過相關的火災實驗，也無法得知詳細的熱輻射與儲罐高度和儲罐間距的關系。只能引用石油庫設計規范（GB50074）6.1.15條的條文解釋：根據國外資料，易燃和可燃液體儲罐可長時間承受的火焰熱輻射強度是24kW∕m2。為了了解著火儲罐火焰輻射熱對相鄰罐的影響，我們運用國際上比較權威的DNV Technical 公司的安全計算軟件，對儲罐火災輻射熱影響做模擬計算。計算結果見表2：

表2 儲罐不同距離處輻射熱計算表

我們認為火焰熱輻射強度24kW∕m2為儲罐比較安全的受熱臨界值。因表格中沒有20000m3儲罐的數據，我們參照表格中10000m3儲罐熱輻射11.2m（0.4D）處的輻射熱強度為8.72kW∕m2，50000m3儲罐熱輻射量24m（0.4D）處的輻射熱強度為6.38kW∕m2。均遠小于24kW∕m2。我們按照相鄰罐1∕2冷卻范圍設計，相當于距著火罐≥0.9D，參考表格中1.0D處的輻射熱強度10000m3儲罐為4.28kW∕m2，50000m3儲罐為2.33kW∕m2，更是遠小于24kW∕m2。

根據此表格數據，可估算出：20000m3儲罐，著火時不做冷卻水噴淋的區域為＞0.9D以外，此區域最大的輻射熱強度介于2.33-4.28kW∕m2之間。

我們在天津大學某碩士研究生論文《高溫熱輻射環境對人體生理指標及耐受力影響研究》（2008 年6 月）中查到：太陽對地球的熱輻射強度常數值為1.367kW∕m2，一般對于工作人員高溫作業的規定是輻射熱不宜超過2.093kW∕m2。

因此基于這些數據，我們認為本項目對20000m3相鄰罐按照1∕2的范圍進行噴淋冷卻是符合國家相關規范要求且實際情況也是安全可靠的。

因規范沒有提及輻射熱強度具體為多少時必須得對儲罐進行冷卻，因此才會出現各個設計院對規范理解的不盡相同，也會對消防設計存在不同的爭議。但對于本項目的20000m3儲罐來說，對相鄰儲罐進行1∕2 冷卻的解釋最終也獲得了評審專家的認可。

4 結語

根據上述結論，我們復核了5000m3儲罐組（固定頂）和10000m3儲罐組也是可以按照相鄰罐進行半周冷卻這么設計的。

在設計其他罐型時應根據石油庫設計規范和相關條文解釋，判斷出相鄰儲罐實際的冷卻范圍，以便能更科學、更合理得進行消防設計。

消防設計主要以預防為主，防消結合。做消防設計時首先必須滿足國家及地方相關規范標準的要求，然后根據工程實際情況適當增加消防富裕系數即可。無限加大消防設計用量，增加消防投資，會加重企業負擔，降低投資收益率。