中美固定頂儲(chǔ)罐泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)的差異

秦江江

1 工程概述

重油又稱燃料油，主要是原油提取汽油、柴油后的剩余重質(zhì)油。在產(chǎn)油量豐富的地區(qū)，如沙特阿拉伯、阿聯(lián)酋、伊拉克等中東國(guó)家，廣泛使用重油作為燃料生產(chǎn)水泥。由于重油的比重＞0.91kg/dm3，粘度大，一般采用固定錐形頂儲(chǔ)罐作為重油的儲(chǔ)存裝置。重油屬于可燃液體，在日常儲(chǔ)存過(guò)程中，采用泡沫滅火系統(tǒng)保護(hù)重油儲(chǔ)罐。泡沫滅火系統(tǒng)是防止燃油儲(chǔ)罐發(fā)生大面積燃燒的重要保證，對(duì)撲救重油儲(chǔ)罐火災(zāi)具有決定性作用[1]。本文以伊拉克某6 000t/d熟料水泥生產(chǎn)線油罐區(qū)的消防設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)比較國(guó)內(nèi)外固定頂儲(chǔ)罐的泡沫滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)差異。該項(xiàng)目廠區(qū)熟料生產(chǎn)線油罐區(qū)共有2座5 000m3的固定錐形頂重油罐，直徑24m，高12m，防火堤尺寸為80m×35m，罐內(nèi)儲(chǔ)存閃點(diǎn)為65℃的重油。

2 泡沫滅火系統(tǒng)選擇

2.1 美國(guó)消防協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

美國(guó)消防協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)NFPA 11-2016《Standard of Low-,Medium-,and High-Expansion Foam》（以下簡(jiǎn)稱“NFPA 11-2016”）第3.3.1.2條中規(guī)定[2]，閃點(diǎn)為65℃的重油屬于IIIA類可燃液體。“NFPA 11-2016”第5.2.4.1條中規(guī)定，直徑＞18m的固定頂儲(chǔ)罐不得選用泡沫炮作為主要滅火設(shè)施，直徑＞9m或高度＞6m的固定頂儲(chǔ)罐不得選用泡沫槍作為主要滅火設(shè)施；“NFPA 11-2016”第5.2.5條中規(guī)定，用于保護(hù)儲(chǔ)存易燃液體的立式固定頂（錐形）常壓儲(chǔ)罐的液上噴射系統(tǒng)的泡沫產(chǎn)生器應(yīng)固定在儲(chǔ)罐上，且泡沫產(chǎn)生器的數(shù)量與儲(chǔ)罐直徑有關(guān)；“NFPA 11-2016”第5.2.6條中規(guī)定，液下噴射系統(tǒng)可用于保護(hù)儲(chǔ)存液態(tài)烴的立式固定頂常壓儲(chǔ)罐；“NFPA 11-2016”第5.2.7條中規(guī)定，半液下噴射系統(tǒng)可用于保護(hù)固定頂（錐形）儲(chǔ)罐；“NFPA 11-2016”第5.9條中規(guī)定，配置泡沫槍作為油罐區(qū)撲救液體流散火災(zāi)的輔助滅火設(shè)施。

2.2 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

GB 50074-2014《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱“油庫(kù)規(guī)”）第3.0.3條中規(guī)定[3]，閃點(diǎn)為65℃的重油的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類為丙A類，非水溶性可燃液體；“油庫(kù)規(guī)”第12.1.3條第1款及第12.1.4條第1款中規(guī)定，容量＞1 000m3的其他甲B、乙、丙A類易燃、可燃液體地上固定頂儲(chǔ)罐應(yīng)采用低、中倍數(shù)固定式泡沫滅火系統(tǒng)保護(hù)。GB 50151-2010《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱“泡沫規(guī)”）第4.1.2條第1、4、5款中規(guī)定[4]，非水溶性甲、乙、丙類液體固定頂儲(chǔ)罐，應(yīng)選用液上噴射、液下噴射或半液下噴射系統(tǒng)；非水溶性液體外浮頂儲(chǔ)罐、內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐、直徑＞18m的固定頂儲(chǔ)罐及水溶性甲、乙、丙類液體立式儲(chǔ)罐，不得選用泡沫炮作為主要滅火設(shè)施；高度＞7m或直徑＞9m的固定頂儲(chǔ)罐，不得選用泡沫槍作為主要滅火設(shè)施；“泡沫規(guī)”第4.1.4條中規(guī)定，設(shè)置固定式泡沫滅火系統(tǒng)的儲(chǔ)罐區(qū)，應(yīng)配置用于撲救液體流散火災(zāi)的輔助泡沫槍。

綜上，該項(xiàng)目采用3%的水成膜泡沫液（AFFF）作為滅火劑的低倍數(shù)固定式泡沫滅火系統(tǒng)，重油罐設(shè)置液上噴射泡沫產(chǎn)生器，防火堤外設(shè)置泡沫槍作為輔助滅火設(shè)施。

3 設(shè)計(jì)差異分析

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比

根據(jù)“NFPA 11-2016”和“泡沫規(guī)”中的相關(guān)規(guī)定，進(jìn)行低倍數(shù)固定式泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選取并對(duì)比，具體結(jié)果詳見(jiàn)表1所示。

表1 低倍數(shù)固定式泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比

通過(guò)對(duì)比可知，“泡沫規(guī)”在泡沫混合液供給強(qiáng)度、輔助泡沫槍供給強(qiáng)度的取值均大于“NFPA 11-2016”，導(dǎo)致根據(jù)“泡沫規(guī)”計(jì)算出的單罐泡沫滅火系統(tǒng)所需的泡沫混合液用量大于“NFPA 11-2016”。

3.2 泡沫比例混合裝置設(shè)計(jì)對(duì)比

“NFPA 11-2016”第3.3.24條、第3.3.26條、第3.3.29條及“泡沫規(guī)”第3.4.2條～第3.4.5條中規(guī)定，對(duì)于泡沫比例混合裝置的分類和使用要求基本相同，均為平衡式比例混合裝置、計(jì)量注入式比例混合裝置、壓力式比例混合裝置、環(huán)泵式比例混合裝置等[5-6]。根據(jù)“油庫(kù)規(guī)”第12.3.2條中規(guī)定，泡沫混合裝置宜采用平衡比例泡沫混合裝置或壓力比例泡沫混合裝置等流程。壓力比例泡沫混合裝置操作簡(jiǎn)單，泵可以采用高位自灌啟動(dòng)，如泵發(fā)生故障不能運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，也可靠外來(lái)消防車送入消防水，為泡沫混合裝置提供水源，產(chǎn)生合格的泡沫混合液，這提高了泡沫系統(tǒng)消防的可靠性。

綜上，該項(xiàng)目采用壓力式比例泡沫混合裝置，選用一臺(tái)型號(hào)為PHY80/100M的泡沫比例混合裝置，泡沫液流量范圍為20～80L/s，混合比為3%，工作壓強(qiáng)為0.6～1.2MPa，泡沫液儲(chǔ)罐容積為10m3。

3.3 泡沫產(chǎn)生器設(shè)計(jì)對(duì)比

泡沫產(chǎn)生器作為儲(chǔ)罐泡沫滅火的主要設(shè)施，其數(shù)量主要根據(jù)儲(chǔ)罐直徑設(shè)置。以單罐為例，泡沫產(chǎn)生器數(shù)量及流量要求見(jiàn)表2。

表2 泡沫產(chǎn)生器數(shù)量及流量

“NFPA 11-2016”第5.2.5.2.1條中規(guī)定，儲(chǔ)罐直徑＞60m，橫截面積每增加465m2，應(yīng)至少增加1個(gè)泡沫產(chǎn)生器?！芭菽?guī)”第4.2.3條第1款中規(guī)定，35m＜儲(chǔ)罐直徑＜50m，橫截面積每增加300m2，應(yīng)至少增加1個(gè)泡沫產(chǎn)生器。

通過(guò)對(duì)比可知，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在泡沫產(chǎn)生器數(shù)量設(shè)置上存在差異，且在儲(chǔ)罐直徑相同時(shí)，根據(jù)“泡沫規(guī)”設(shè)置的泡沫產(chǎn)生器的數(shù)量多于“NFPA 11-2016”，但兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都要求隨著儲(chǔ)罐直徑的增大而相應(yīng)增加泡沫產(chǎn)生器的數(shù)量。

3.4 泡沫槍設(shè)計(jì)對(duì)比

“NFPA 11-2016”第5.9.2.3條中規(guī)定，每支泡沫槍的泡沫混合液流量不應(yīng)＜189L/min；“泡沫規(guī)”第4.1.4條中規(guī)定，每支輔助泡沫槍的泡沫混合液流量不應(yīng)＜240L/min?！癗FPA 11-2016”第5.9.2.2條、第5.9.2.4條及“泡沫規(guī)”第4.1.4條中規(guī)定，泡沫槍的數(shù)量及其泡沫混合液連續(xù)供給時(shí)間均根據(jù)儲(chǔ)罐直徑確定；本項(xiàng)目重油罐直徑為24m，根據(jù)“NFPA 11-2016”及“泡沫規(guī)”中規(guī)定，重油罐區(qū)均應(yīng)配置2支泡沫槍，泡沫混合液連續(xù)供給時(shí)間為20min。

通過(guò)對(duì)比可知，“NFPA 11-2016”規(guī)定的在重油罐區(qū)的輔助泡沫槍數(shù)量及泡沫混合液連續(xù)供給時(shí)間的取值與“泡沫規(guī)”相同，但其規(guī)定的單支泡沫槍的泡沫混合液流量的取值小于“泡沫規(guī)”。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)“NFPA 11-2016”與“泡沫規(guī)”的比較可知，“NFPA 11-2016”規(guī)定的泡沫混合液供給強(qiáng)度、輔助泡沫槍供給強(qiáng)度的取值均小于“泡沫規(guī)”，但“NFPA 11-2016”規(guī)定的單罐泡沫混合液連續(xù)供給時(shí)間及泡沫槍泡沫混合液連續(xù)供給時(shí)間的取值與“泡沫規(guī)”相同；“NFPA 11-2016”與“泡沫規(guī)”在泡沫比例混合裝置、泡沫產(chǎn)生器及泡沫槍的選型方面也因各自的要求不同而略有差異，但“NFPA 11-2016”對(duì)消防設(shè)備的要求嚴(yán)于“泡沫規(guī)”，對(duì)具體的消防設(shè)置方式規(guī)定的更加細(xì)致。

在進(jìn)行國(guó)外水泥廠設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)仔細(xì)閱讀業(yè)主的招標(biāo)文件，注意招標(biāo)文件中對(duì)消防設(shè)備的特殊要求，很多業(yè)主要求消防設(shè)備需要經(jīng)過(guò)美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室（Underwriters Laboratories Inc.）或美國(guó)工廠互保研究中心（Factory Mutual）的認(rèn)證。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行國(guó)外水泥廠油罐區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)，需充分考慮項(xiàng)目的類型、規(guī)范的適用條件，并結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及施工要求等進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)選擇；同時(shí)在選擇消防設(shè)備型號(hào)時(shí)，也要結(jié)合業(yè)主招標(biāo)文件及國(guó)際通行標(biāo)準(zhǔn)中的具體要求綜合考慮。