海上油田陆岸终端消防系统能力校核

胡徐彦 中海石油（中国）有限公司湛江分公司

为使某海上油田陆岸终端外输含水达标和系统平稳运行，满足销售计量之要求，在正常生产和检修时，外输油中含水要满足达标要求，并满足原油储备和事故时原油储存的要求。需对原油储罐区进行改扩建，并对已建海水消防站进行迁建设计。其主要的工程设计包括：新建2座5 000m3原油储罐后需增设消防设施，原有消防管网需进行改建；该陆岸终端南围墙外海水消防站搬迁后室外消防需重新设计。原有罐区扩建后，从该陆岸终端到某区1#注水站和2#注水站的2条注水管线需改线。新建的这2座5 000m3原油储罐分别位于千方罐区和万方罐区。根据《石油天然气工程设计防火规范（GB50183—2004）》，原油储罐区消防用水量即为扑救储罐区最大一次火灾灭火用水量和消防冷却用水量之和。罐区扩建后，该陆岸终端罐区原油总储存能力为4.4×104m3，根据规范中第3.2.2条对厂、站、库分级之规定，该陆岸终端属于二级站。原陆岸终端原油罐区最大一次灭火用水量以万方罐区为主，本文对万方罐区中消防用水量最大的储罐进行核算。经计算，该陆岸终端原有罐区扩建后，原有消防系统消防能力能够满足使用之要求。

1 按10 000m3油罐计算

（1）泡沫灭火用水量。10 000m3油罐为外浮顶储罐，固定式液上喷射泡沫灭火系统。根据现行《泡沫灭火系统设计规范（GB 50151—2010）》4.3.2条，油罐灭火泡沫混合液供给强度为q=12.5 L/min·m2，连续供给时间30 min。油罐保护面积：10 000m3油罐直径28.5m，高15.83m。泡沫堰板与罐壁间距设为1.0m，则油罐的保护面积为86.36m2。泡沫混合液流量：Q泡=64.8m3/h。泡沫产生器数量及型号：目前，10 000m3油罐上已有4个PC8型泡沫产生器（泡沫混合液流量为8 L/s）。根据现行规范，PC8产生器的最大保护周长为24m（堰板高度0.9m），则4个泡沫产生器的保护周长为96m，大于罐周长（89.54m），满足规范要求。辅助泡沫枪数量及连续供给时间：根据规范，按10 000m3储罐直径28.5m考虑，需配备扑灭液体流散火灾PQ8型泡沫枪2支，单支流量8 L/s，连续供给时间为20min。泡沫混合液设计总流量：Q总=48 L/s。计算一次灭火泡沫混合液设计总量：泡沫液连续供给时间30 min，泡沫枪供给时间20 min。泡沫混合液量V混=118.25m3；泡沫液储备量 V泡=7.10 m3。泡沫灭火用水量 V水=V混-V泡=111.15m3。

（2）消防冷却用水量。10 000m3油罐采用半固定式消防冷却水系统。根据《石油天然气工程设计防火规范（GB 50183—2004）》，10 000m3油罐发生火灾时，着火罐冷却水供给范围为罐周全长，供给强度为0.6 L/s·m（采用ϕ19mm水枪）。根据《石油天然气工程设计防火规范（GB 50183—2004）》中8.4.6条第2项，着火的浮顶罐应冷却，其相邻罐可不冷却。消防冷却水连续供水时间设计为4 h。已知10 000m3油罐周长L=89.49m，经计算：冷却水流量Q冷=193.30m3/h；冷却水用量V冷=773.2m3。

（3）万方罐区总的消防用水量。V总=V冷+V水=884.35m3。

（4）万方罐区消火栓设置数量。N万=Q冷/3.6/15≈3.5（个），取N万=4（个）。

2 按5 000m3油罐计算

（1）泡沫灭火用水量。5 000m3油罐为固定顶储罐，固定式液上喷射泡沫灭火系统。根据现行《泡沫灭火系统设计规范（GB 50151—2010）》第4.2.2.1条，油罐灭火泡沫混合液供给强度为q=5 L/min·m2，连续供给时间45min。油罐保护面积：5 000m3油罐直径D1=23.7m，保护面积为其横截面积S=440.93 m2。泡沫混合液流量：Q泡=132.3m3/h。泡沫产生器数量及型号：PC16（按现有5 000m3油罐所设置泡沫发生器16 L/s）型泡沫产生器数量N=36.74/16≈3个。辅助泡沫枪数量及连续供给时间：根据《泡沫灭火系统设计规范（GB 50151—2010）》第4.1.4条，按5 000m3储罐直径为23.7m考虑，扑灭液体流散火灾PQ8型泡沫枪2支，单支流量8 L/s，连续供给时间20min。泡沫混合液设计总流量：Q总=64 L/s。计算一次灭火泡沫混合液设计总量：泡沫连续供给时间45min，泡沫枪供给时间20min；泡沫混合液量V混=191.25m3；泡沫液储备量V泡=191.25×6%=11.48m3。泡沫灭火用水量V水=V混-V泡=179.77m3。

（2）消防冷却用水量。5 000m3油罐采用半固定式消防冷却水系统。根据《石油天然气工程设计防火规范（GB 50183—2004）》，5 000m3（直径23.7m）油罐发生火灾时，着火罐冷却水供给范围为罐周全长，供给强度为0.8L/s·m（采用ϕ19mm水枪），相邻罐(保温)冷却水供给范围为罐周半长，供给强度为0.2 L/s·m。消防冷却水连续供水时间设计为6 h。已知10 000m3油罐直径为28.5m，周长L=89.49m，5 000m3油罐直径为23.7m，周长L=74.42 m，经计算：冷却水流量Q冷=75.927 L/s=276.34m3/h；冷却水用量V冷=1768.89m3。

（3）5 000 m3罐区总的消防用水量。V总=V冷+V水=1 948.66m3。由计算比较得，5 000m3罐区消防总用水量为1 948.66m3。

3 消防能力校核

（1）消防水源能力核算。由上述计算得，该陆岸终端万方罐区一次灭火总用水量为1 948.66m3，火灾延续时间6 h。其中消防冷却水量为1 768.89m3，泡沫灭火用水量为179.77m3。现有的两座500m3消防水罐，进出口液位差为7m，实际最大存储量874.43m3。水罐补水经现场与生产单位共同实测，每小时补水量193m3，则在6 h的火灾延续时间内，总补充水量为1 158m3。稠联实际的一次灭火供给水量为2 033m3＞1 948.66m3。

（2）泡沫消防泵能力核算。扑救万方罐区最大一次火灾时，其泡沫混合液设计总流量为64 L/s（230.4 m3/h）。泡沫消防泵共3台，参数为Q=164.4m3/h，H=90.8m，N=75 kW，2用1备，一次灭火泡沫混合液供给量328.8m3/h＞230.4m3/h。

（3）清水消防泵能力核算。现行《石油天然气工程设计防火规范（GB50183—2004）》规定着火油罐冷却水供给强度为0.8 L/s·m。扑救万方罐区最大一次火灾时，其冷却水量为76 L/s（273.6m3/h）。另外，原油储罐区设置了PSD40型消防水炮，扑救初期火灾时，需使用3门消防水炮，水炮额定流量40 L/s（144m3/h），则冷却水量为120L/s（432m3/h）。目前已有的2台消防水泵型号为XBD8/110—200SLW （Q=437.7m3/h， H=86m，N=132 kW）（1用1备），可满足使用要求。

综上所述，该陆岸终端原有罐区扩建后，原有消防系统消防能力能够满足使用要求。

4 结语

（1）某海上油田陆岸终端原油储罐改扩建工程具体的设计内容包括：将原有罐区防火堤外已有消防冷却水管线和泡沫消防管线拆除，并在新建防火堤外重新敷设；每座5 000m3油罐罐顶设PC16型泡沫产生器3套，共6套；罐区周围新增室外地上消火栓3套，消防水炮3套，泡沫栓3套；将该陆岸终端至某区1#注水站和2#注水站的注水管线进行改线。经计算，该陆岸终端原有罐区扩建后，原有消防系统其消防能力能够满足使用要求。

（2）管材选择情况。消防管线采用钢管，管径≤DN150 mm采用普通焊接钢管（GB/T 3091—2001）；管径≥DN150 mm采用螺旋缝焊接钢管（SY/T5037—2000）。埋地部分管外壁做沥青加强级防腐，地上部分管外壁刷樟丹及绿色调和漆各二道；注水管线采用玻璃钢管，管线规格为DN100mm，设计压力16MPa。

（3）海水消防站内有4座40m3海水高架罐，2台海水提升泵。站内值班室及库房建筑体积约为500m3，其室外消防用水量为10 L/s，火灾持续时间为2 h，最大一次火灾用水量为72m3。站内共设置1具室外地上式消火栓，消火栓供水由陆岸终端内消防系统供给。海水消防站火灾类型属于A类轻危险级，站内配手提式MF/ABC5磷酸铵盐干粉灭火器8具，推车式MFT/ABC35磷酸铵盐干粉灭火器2具。