危險化學品儲運站消防設計實踐

張云波(江西省贛州市消防救援支隊，江西 贛州 341000)

0 引言

根據《危險化學品管理條例》的規定，危險化學品的儲存和經營不僅要求日常的經營和管理要規范和確保安全，而且需要固定的和符合消防要求的儲存場所。

從區域來劃分，危險化學品儲運站包括產品裝卸區和儲罐區以及相關辦公場所。具體有儲液罐區、臥式埋地儲罐等，儲罐容量大小不一。為了確保危險化學品儲存的安全，在其裝卸、儲存和日常管理等過程中，需要對儲運站進行系列包括防火、滅火等可能存在的安全隱患進行精心的消防規劃和設計[1]。一般而言，裝卸區包括運輸專用線、裝卸服務平臺和危險化學品泵站。所有地上液體儲罐均為內浮頂立式儲罐，且均有設置堤防；倘若儲罐內液體為低閃點易燃液體，為了確保儲存的安全性，必須選用公開儲罐。簡而言之，在對危險化學品儲運站進行規劃設計時，應遵循“預防為主、防消結合”的準則，以確保罐區的安全和順利運行。

1 危險化學品儲運站火災危險類別

通常，儲運站的危險化學品包括易燃液體、易燃固體、自發易燃物質、潮濕條件下的易燃物質、氧化劑和有機過氧化物、有毒和傳染性物質、腐蝕性物質和其他易燃和爆炸性物質。按危險物種可分為a、b 兩個等級的火災危險區。據此，危險化學品儲存站的消防設計應該依據危險化學品的品種和危險等級而有所差別。

2 危險化學品儲運站消防設計

危險化學品種類各一，性能也有差異，但都極易發生火災，且具有較大危害性。如果不慎出現火災，除了會造成一定的財物損失外，還會在一定程度上污染周邊環境，甚至可能危及人員生命安全。因此，要高度重視危險化學品儲運站的消防設計。既要盡量避免火災發生的機率，也要在萬一發生火災時，各類消防設施設備和管理措施能夠實現快速反應，實現在最短的時間內消除隱患和滅火。這就要求建構結構合理、各種消防設施齊全有效的消防給水、消火栓和罐區冷卻水等系統，確保在日常運行和應急救援時能發揮最大作用。

2.1 消防給水系統

2.1.1 系統選擇

通常情況下，消防設施的供水系統既要有低壓供水系統，也要配置高壓供水系統，同時也必須配置穩高壓供水系統，但這三種特性各一、各有優劣。相對而言，高壓供水系統更安全可靠，但其維護費用高，投資大。而低壓供水系統在滅火需要用水時，必須借助其他設備來實現對消防管網的臨時加壓，如：移動消防泵、消防車等。所以，其需要耗費更多的人力和物力，運營成本高，而且系統安全性較差，有時甚至會延誤滅火效率。穩高壓的消防給水系統是相比而言具有操作靈活、使用便捷、安全性能高等優點。對于危險化學品儲運站來說，鑒于危險化學品的特性和對滅火救援的要求，危險化學品儲運站應當采用和建立穩定的高壓供水系統，以備需要時使用，提高滅火效能，降低損失。

2.1.2 消防用水量

通常認為，消火栓系統消耗水量最大的是b、c兩級危險化學品儲運倉庫。GBJ 16—87 《建筑設計防火規范》中提到，消火栓系統的室外耗水量應控制在25 000 mL/s，室內耗水量為10 L/s，連續耗水3 h，那消防用水總量為378 m3。根據最大儲水箱300 m3來計算，罐區消防冷卻水系統的耗水量為38 L/s，連續供水時間為4 h，冷卻水總量為548 m3，泡沫混合物生產的耗水量為195 m3。為此，在危險化學品儲運站的消防用水規劃時，應該參照相關標準來設計。

2.1.3 消火栓系統

消火栓給水管網是危險化學品儲運站區必不可少的，且不可與其他區域共用。尤其是要選擇穩定的高壓以及消防工程給水控制系統。

危險化學品室外消火栓所需水壓計算公式：

式中：H栓為管網最危險位置消火栓應有的壓力；H標為消火栓與處于最危險位置水槍和的標高差；h帶為直徑為6.5 cm 麻質水帶的水頭損失相加的總和；h槍為直徑為1.9 cm 水槍應保有的壓力。

如此可得出：H栓=720+580+1 700=3 000 cm。消防水池最低水位應高于水槍使用位置270 cm。局部水頭與消防管路沿程的損失相加應為1 100 cm。除此之外，室外消火栓也是不可或缺的，兩兩消防栓之間的距離應控制在6 000 cm 范圍內，且必須保證“一栓一箱”，每個消防水帶箱人必須配置一支消火栓扳手、一支直徑21.9 cm 的直流水槍以及兩根長度不小于25 m 的DN65 消防水帶。

2.1.4 罐區消防冷卻水系統

危險化學品儲罐區內必須配置內浮頂可燃液體儲罐，數量應根據要求來定，而且是兩排布置。同時，應配備移動式消防冷卻系統，冷卻水槍的直徑最好選用1.9 cm 的。除此之外，還應該從罐區冷卻水量、著火罐冷卻水量、著火罐按最大儲罐全周長計算其消防冷卻水量、水泵計算揚程等方面依照相關公式去計量，從而確保罐區冷卻水系統能夠提供穩定的水泵流量和揚程，確保消防穩壓裝置及消防給水泵運作穩定、正常，提高消防水泵的滅火效率。

2.2 泡沫消防系統

對油庫、B 類大面積液體等危險化學品而言，運用泡沫來進行滅火是目前最有效的滅火方式。因此，在危險化學品儲存站區的消防設計和規劃中，泡沫消防系統也是必不可少的。通常，完備的泡沫滅火系統包括消防泵、泡沫貯罐、比例混合器、泡沫產生裝置、閥門及管道、電氣控制裝置等部分。一般來說，低膨脹泡沫回收系統是危險化學品儲罐區及泵房比較實用且常用的一種泡沫消防系統。

2.2.1 裝卸區

應將泡沫火炮合理安裝于危險化學品泵房內。泡沫混合物的流量是根據GB 50151—92 《低倍數泡沫滅火系統設計規范》(2000 年版)(以下簡稱“泡沫規范”)的第3.1.1 條計算的。

2.2.2 儲罐區

在危險化學品儲存站，所有的儲罐均為內浮頂儲罐。其儲存的危險化學品中含有水溶性液體。根據泡沫標準，危險化學品儲罐區應當安裝固定的泡沫回收系統，以便向儲罐噴灑液體，進而撲滅儲罐內的液體火災[2]。同時，也設有移動式泡沫管槍，以便撲滅分散的液體火災。

2.3 火災自動檢測系統

火災探測器在監測初起火災中發揮著重要作用，尤其是大型可燃液體儲罐初起火災的探測。眾所周知，化工品、成品油、原油這些危險化學品燃燒初期都會出現明顯的氣溫上升現象，所以，可選用感溫探測器對危險化學品儲運站進行監測，以便及時發現火災，將火災消滅在初期。感溫探測器工作原理：當安裝位置的溫度達到感溫探測器的設定值時，探測器會發出數字火災信號，火災信號在經過處理后，火災自動報警控制系統會發出警報，并啟動滅火系統完成滅火操作。目前最為常見的感溫探測器主要有溫度塞式氮氣檢測技術系統、點恒溫探測器、線性溫度探頭等3 種。

2.4 消防泵站

2.4.1 設計和規劃

通常，消防泵站內含泡沫泵站，或者合建為一體。消防泵站主要包括兩部分：一是地下空間消防水池結構；二是半地下建筑消防泵房。其中，消防泵房內部含有消防水泵組、泡沫泵組和罐壓空氣泡沫共混設備等。

(1)水消防泵組(共用消防栓系統消防泵和罐區冷卻水泵)包括：兩臺電動主消防泵、一套消防設備，兩臺穩壓泵互為備用。

(2) 泡沫泵單元由3 臺電動泡沫泵組成，兩次操作和一次備用。

(3)兩臺貯罐壓力式空氣泡沫比例混合裝置。

(4)消防水池。消防水池是必須的，而且容量大小合理，結合泡沫系統協同使用。在設計時，為達到消防泵和泡沫消防泵可以自行灌溉和引水的效果，應在半地下設置消防泵房，且消防泵房的2 根消防給水管道一定要能連通室外消防回路。另一方面，安全泄壓閥是設計泡沫消防泵及消防泵必不可少的，必須將安全泄壓閥安裝于二者內，一旦壓力下降后，高壓消防水流回消防儲罐，避免消防管網超壓。

2.4.2 運行機理

穩高壓消防給水控制系統是指系統設計中最不利點的水壓通常由穩壓設備可以維持，并將消防給水處理系統設置于管理系統中。在進行滅火操作的過程中，管網外供水系統的壓力會有所下降，消防泵由壓力聯運設備來控制啟動，這樣可以確保管網中最危險位置的水流量及水壓快速達到滅火要求，完成滅火工作。穩高壓消防供水系統較為智能，在接收到管網的壓力信號后，其消防泵會自動啟動，及時將水輸送至水災現場，能夠有效控制火勢蔓延，提升消防設備的應急保護水平及消防功能。

補充水管道能將將生產給水輸送至消防儲水池。正常情況下，消防給水系統管網利用穩壓裝置，能夠將消防水壓控制在一定范圍，既能保障初期火災的消防用水需求，也能確保達到消防水壓要求。一旦出現火災，生產給水則會在高壓消防水泵的作用下，被輸送至消防給水系統管網，以滿足液體危險化學品儲罐區與供應裝卸區的滅火用水需求。

2.4.3 控制

在管網未出現泄漏的情況下，膠囊與管網內的水壓是維持恒定的，空氣環境壓力、壓縮空氣壓力均處于平衡狀態。如果管網出現泄漏，膜盒內與管網內的水壓會降低，此時膜盒內與管網內的壓力均會低于壓縮空氣的壓力，為了填補管網的滲漏，壓縮空氣會對膠囊產生擠壓，導致膠囊變小。而壓縮空氣的體積就隨之增大，那管網和膠囊內的水壓相應減小。當管網和膠囊中的水壓降至0.145 MPa 時，穩定控制水泵 就開始工作。這一來彌補了管網的滲漏，二來又給膠囊充水，導致管網和膠囊內的水壓相應增大，壓縮空氣的體積也隨之減小。這樣，使得穩壓水泵正常進行。當火災發生時，消火栓等消防設施開始啟動，進入滅火狀態。這就引起消防管網壓力開始降低，從而穩壓泵無法繼續維持管網壓力。當壓力降至0.14 MPa 時，消防主泵則自然啟動。同時，主消防泵的啟動也是能夠通過現場緊急啟動和消防中心接收火災探測報警系統發出的火災信號，在確認后發出主消防泵的啟動信號。

2.5 防火堤設計

《儲罐區防火堤設計規范》中提到，對于半冷凍式儲罐組和液化烴全壓力儲罐組，應設置不超過60 cm的防火堤，且防火堤應比隔堤高20 cm；對于液體類儲罐而言，其防火堤高度應在100～220 cm 之間，等于計算高度加20 cm，立式儲罐的隔堤應大于或等于50 cm，而臥式儲罐的隔堤應大于或等于30 cm。

2.6 事故存液池設計

根據消防相關規定，為了確保事故可控，防止事故后危險化學品外泄污染環境，應在儲運站設置事故存液池，這樣可以在第一時間內對受污染的消防水及泄漏的可燃液體進行處理。可參考關于印發《水體污染防控緊急措施設計導則》對事故儲存池容積進行設計，可根據如下公式來確定事故儲存池容積：V=V1+V2+V3+V4-V5(2)

式中：V1為出現事故時此收集系統會接收到的生產廢水量；V2為此收集系統范圍內出現事故的物料量；V3為出現事故時此收集系統可能接收到的降雨量，該數值應根據當地一天最大降雨量來確定；V4為出現事故時使用的消防設施給水量；V5為出現事故時可以轉輸給其他設備的物料量。

2.7 儲罐區管道設計

為了做好危險化學品儲運站的消防工作，在設計儲罐區管道時應做好如下工作：首先，穿過防火堤的管道必須選用不可燃燒材料進行封閉，并確保封閉的嚴密性，可選用固定短管或套管，各管道之間可選用軟管實現柔性連接。其次，必須做好穿墻管道位置的密封工作，為污水管道設置單獨的排水口，同時將隔斷閥及水封安置于堤外。最后，集水設備必須安裝于防火堤內，雨水管必須設置于防火堤內設計地面以下，并將截油排水裝置安裝于雨水管內[3]。

2.8 重大危險源罐區設計

對于液化烴儲罐而言，安全閥、溫度計、高液位報警裝置、壓力表、液位計等均是消防設計中不可或缺的設施；對于液氨儲罐而言，為了最大限度降低火災損失，必須在罐體上合理安置安全閥、壓力表及液位計，倘若是低溫液氨儲罐，還必須安裝溫度指示儀；對于有毒液體及液化氣體等重大危險源罐區，緊急切斷裝置的安裝是必不可少的。

3 實踐運用

鑒于危險化學品的易燃易爆特性，很容易發生爆炸、火災事故，造成群死群傷等重大財產和人身安全的事故。因此，在儲運站的消防設計上，要采用先進的消防設計理念，可靠的消防設備設施，來盡量避免爆炸、火災等事故的發生。即使發生相關事故，也能及時控制事態、防止爆炸、火災的進一步的蔓延，將爆炸、火災消滅在初期，爭取把損失降到最小。當然，危險化學品儲運站的消防設計既有共性的一面，比如消防用水、水泵、泡沫等方面，同時又會因為具體的危險化學品的種類、屬性的不同，加上危險化學品儲運站的地域、周圍環境等的差異，又會有個性的一面。為此，要結合實際，從危險化學品的特性出發，從消防給水、泡沫消防、消防泵站等方面出發，建構結構合理、各種消防設施齊全有效的消防給水、消火栓和罐區冷卻水等系統，確保在日常運行和應急救援時能發生最大作用，確保危險化學品儲運站的有序、安全運行。