液態烴罐區消防水管網優化研究

一、液態烴罐區消防水管網現狀

(一）罐區布局與消防需求

某液態烴罐區位于化工園區的東南側，周邊有道路環繞，交通便利，臨近其他化工生產區域，存在一定的外部風險源。罐區占地面積達250000平方米，呈長方形布局，東西長100米，南北寬2500米。罐區內共有48個儲罐，其中40個為1000立方米以上的大型儲罐，用于儲存液化石油氣、丙烯、丁二烯等液態烴，另外8個為400立方米的儲罐，儲存丙烯、己烯、丙烷等液態烴。儲罐每個罐組成兩排布置，排間距為15米，罐間距為10米，符合相關防火間距要求。

液態烴具有易燃、易爆、易揮發的特性，一旦發生火災，火勢蔓延迅速，易引發爆炸，造成嚴重的人員傷亡和財產損失。根據《石油化工企業設計防火規范》（GB50160-2008），該罐區的火災危險性為甲類。考慮到可能出現的火災場景，如儲罐泄漏引發的池火、儲罐破裂導致的噴射火等，需要充足的消防水量來進行冷卻和滅火[1]。對于消防水量的計算，著火罐的冷卻用水量按照罐壁表面積和規定的噴水強度來確定。假設著火罐為1000立方米的儲罐，直徑12米，高度10米，罐壁表面積約為377平方米。根據規范，噴水強度為 9L/min?m² ，持續噴水時間按6小時計算，著火罐的冷卻用水量為377×9×60×6=1239840L 。鄰近罐的冷卻用水量按罐壁表面積的一半計算，假設鄰近罐有3個，鄰近罐的冷卻用水量為 3×(377÷2)×9×60×6=1859760L 。滅火用水量根據可能使用的滅火設備，如泡沫槍、干粉滅火器等進行估算，該罐區一次火災的消防總水量約為3000立方米。

（二)現有消防水管網設計

現有消防水管網采用環狀布局，主干管管徑為DN400，材質為無縫鋼管，能承受 1.6MPa 的壓力。環狀管網沿罐區周邊布置，確保各個儲罐都能得到有效的供水。進水管共有兩條，分別從罐區的東西兩側接入，管徑均為DN400，來自廠區的消防水池，水池有效容積為7000立方米，能滿足一定時間內的消防用水需求。

在環狀管道上，每隔30米設置一個消火栓，消火栓的型號為SS100/65-1.6，配備有100毫米的進水口和65毫米的出水口，可連接消防水帶進行滅火作業。罐區每個罐組還設置了至少6臺固定式消防水炮，分別布置在罐組的南北兩側，水炮的流量為 50L/s ，射程可達60米，能夠對儲罐進行遠距離的噴水冷卻和滅火。水炮的控制方式為手動[2]。

二、液態烴罐區消防水管網存在的問題

(一）管道布置的安全隱患

現有消防水管網的管道布置存在一定的安全隱患。當前，部分管道采用集中布置的方式，這雖然在一定程度上便于施工和維護，但在火災發生時存在較大風險。當儲罐發生火災，高溫和爆炸可能導致集中布置的管道大面積損壞，一旦某一段管道受損破裂，就可能使整個消防供水系統局部癱瘓，影響消防作業的順利進行。例如，在某起化工火災事故中，管道集中布置，大火迅速蔓延至管道區域，導致多處管道破裂，消防水無法正常輸送，使滅火工作受到嚴重阻礙，火災損失進一步擴大。

集中布置的管道在火災時容易受到熱輻射的影響，管道內的水可能被加熱，導致管道內壓力升高，增加管道破裂風險。同時，高溫還可能使管道的材質性能下降，降低管道的強度和耐壓能力，進一步威脅消防水管網的安全運行。集中布置的管道不利于消防人員在火災現場的行動，可能妨礙消防車輛的通行和消防器材的操作，對人員安全構成威脅。

(二)水壓穩定性與供水效率問題

水壓穩定性是影響消防滅火效果的關鍵因素之一。在現有消防水管網中，水壓不穩定的情況時有發生。當多個消火栓或水炮同時開啟時，管網的阻力損失和流量分配不均，會導致部分區域的水壓急劇下降，無法滿足滅火需求。例如，在進行消防演練時，當同時開啟4個消火栓和2臺水炮時，距離消防水泵較遠的消火栓出口壓力明顯不足，水流射程和流量都無法達到設計要求，嚴重影響滅火效率。

供水效率低是當前消防水管網存在的一個重要問題。管道的管徑設計可能不合理，無法滿足火災時的大流量供水需求。在火災初期，需要迅速提供大量的消防水來控制火勢，現有管道的管徑限制了水流量，導致供水速度緩慢，延誤滅火的最佳時機。消防水泵的選型和配置可能存在問題，其揚程和流量不能與管網的需求相匹配。一些老舊的消防水泵性能下降，無法提供足夠的壓力和流量，影響整個消防供水系統的效率[3]

（三)設備老化與維護困難

隨著時間的推移，罐區的消防設備逐漸老化，部分消火栓的閥門出現銹蝕、密封不嚴等問題，導致漏水現象嚴重，不僅浪費水資源，還可能影響消火栓的正常使用。水炮的轉動部件出現磨損，操作不靈活，無法準確地對準火源進行噴水滅火。設備老化還可能導致其可靠性降低，在關鍵時刻無法正常啟動或運行，增加了火災風險。

消防系統維護困難是一個不容忽視的問題。由于罐區的工作環境較為惡劣，設備長期受到化學物質的腐蝕和高溫、潮濕等因素的影響，同時罐區大部分消防管網均埋于地下，維護難度較大。部分設備的零部件難以采購，一旦出現故障，維修時間較長，影響設備的正常使用。此外，維護人員的專業技能和數量不足，導致設備的維護保養工作不能及時、有效地進行，進一步加劇了設備老化問題，對消防工作的順利開展造成不利影響[4]。

三、液態烴罐區消防水管網優化藍圖

(一)管道布置優化

為了降低火災時管道受損的風險，提高消防水管網的可靠性，應采用管道分散布置方案取代集中布置，整體布置合理，管道排布均勻，閥門標高一致，間距合理，標識清晰，如圖1所示。配管安裝排列整齊，管道面漆涂刷均勻。報警閥組水力警鈴設置合理，間距均勻，標識清晰、排水通暢。將消防水管分散布置在罐區的不同位置，使管道之間保持一定的安全距離。即使某個區域的管道受到火災影響，其他區域的管道仍能正常供水，確保消防作業的連續性。例如，可以沿著罐區的道路、綠化帶等區域分散鋪設管道，避免在儲罐附近集中布置，減少火災對管道的直接威脅。

在布置管道時，充分考慮地形和風向等自然因素至關重要。根據罐區的地形特點，合理規劃管道的走向，避免管道穿越地勢低洼、易積水的區域，防止在火災時因積水導致管道損壞或影響消防水的輸送。同時，結合當地的主導風向，將管道布置在儲罐的上風方向，減少火災時熱輻射和煙氣對管道的影響。例如，如果罐區位于山區，應根據山體的坡度和走勢，選擇合適的位置鋪設管道，確保管道的穩定性和安全性。為了進一步提高管道的安全性，需要采取一系列有效的措施。對管道進行隔熱保護，采用隔熱材料包裹管道，降低火災時熱輻射對管道的影響，防正管道內的水被過度加熱導致壓力升高。在管道周圍設置防火堤，將管道與儲罐等火災危險區域隔離開來，當儲罐發生火災時，防火堤可以阻擋火勢蔓延，保護管道不受火災的直接侵襲。此外，應加強對管道的防腐處理，定期對管道進行檢查和維護，及時發現并修復管道的腐蝕、磨損等問題，確保管道的強度和密封性。

(二)水壓與供水效率提升

穩高壓給水系統在消防供水系統中起著關鍵作用，對其進行改進可以顯著提高水壓穩定性和供水效率。在穩壓設施的供水總管上增設流量開關，當管網的流量發生變化時，流量開關能夠及時感知并連鎖啟動消防泵，確保在火災初期，消防泵能夠迅速啟動，滿足滅火所需的水壓和流量要求。增加系統運行監視設施，并與互聯網連通接口，通過實時監測系統的運行參數，如壓力、流量、水位等，及時發現系統中存在的問題，并通過互聯網遠程傳輸數據，實現對系統的遠程監控和管理，提高系統的運行可靠性。

合理選擇和配置消防水泵是提高水壓和供水效率的重要環節。根據罐區的消防水量需求、管道阻力等因素，精確計算消防水泵的揚程和流量，選擇性能優良、匹配度高的消防水泵。同時，配備足夠數量的備用泵，確保在主泵出現故障時，備用泵能夠立即投入運行，保證消防供水不間斷。例如，可以采用變頻調速消防水泵，根據實際用水量自動調節水泵的轉速，在實現節能降耗的同時，保證水壓的穩定性[5]

優化管道閥門和分段設計可以有效提高供水效率。在管道上合理設置閥門，根據罐區的布局和消防需求，將管網劃分為多個獨立的區域，在每個區域設置相應的閥門。當某個區域發生火災時，可以通過關閉相關閥門，將火災區域與其他區域隔離開來，減少消防水的泄漏和浪費，提高消防水的利用效率。同時，采用先進的閥門技術，如電動閥門、智能閥門等，實現對閥門的遠程控制和自動化操作，提高消防應急響應速度。

結語

當前罐區消防水管網存在的諸多問題，如管道布置安全隱患、水壓穩定性與供水效率問題以及設備老化與維護困難等。針對這些問題，本文提出了一系列具體且具有針對性的優化策略，旨在提升消防水管網的可靠性和滅火效率，降低火災風險。在管道布置優化方面，采用分散布置方案，充分考慮地形和風向因素，并加強管道的安全防護措施，有效降低火災時管道的受損風險，提高了消防水管網的可靠性。通過改進穩高壓給水系統、合理選擇和配置消防水泵以及優化管道閥門和分段設計，顯著提高水壓穩定性和供水效率，確保在火災發生時能夠及時、有效地提供充足的消防用水。在設備選型與維護優化方面，對消火栓和水炮進行合理選型和布局，引入新型消防設備，并建立完善的設備維護與檢修制度，進一步提升了罐區的消防能力和設備的可靠性。通過實施這些優化策略，能夠顯著提升液態烴罐區消防水管網的性能。在火災發生時，消防水管網能夠更加穩定、高效地運行，為滅火工作提供有力支持，從而有效減少火災造成的人員傷亡和財產損失。同時，優化后的消防水管網也有助于提高罐區的整體安全性，為企業的安全生產提供堅實保障。隨著科技的不斷進步和化工行業的發展，液態烴罐區消防水管網將朝著智能化、自動化和高效化的方向發展。更加先進的傳感器技術、通信技術和控制技術將應用于消防水管網系統，實現對管網運行狀態的實時監測和智能控制，進一步提高消防水管網的可靠性和響應速度。新型的消防材料和設備也將不斷涌現，為消防水管網的優化提供更多的選擇和可能。同時，應密切關注行業的發展動態，不斷探索和應用新技術、新方法，持續優化液態烴罐區消防水管網，為化工行業的安全生產保駕護航。

參考文獻

[1］霍悅.中德危化品液態烴罐區安全環保一體化風險管控高層論壇舉辦[N].中國工業報，2023-11-07(007).

[2]夏晶晶.液態烴球罐區運行過程動態風險評估方法研究[D].中國石油大學（華東），2021.

[3]董海軍.液態烴球罐區檢修風險辨識及防控[J].現代職業安全，2020(05）：22-25.

[4］周亮.液態烴球罐區安全儀表系統的風險評估與改進[J].石油化工技術與經濟，2020，36(02)：36-40.

[5]卜凡森.液態烴罐區的防火安全管理研究[J].化工管理，2018（23）：55.