石化炼油企业稳高压消防给水系统技术要点解析

孙莹莹，付 钰

(1.葫芦岛市消防支队； 2.中石油锦西石化分公司消防支队，辽宁 葫芦岛 125000)

石化炼油企业稳高压消防给水系统技术要点解析

孙莹莹1，付 钰2

(1.葫芦岛市消防支队； 2.中石油锦西石化分公司消防支队，辽宁 葫芦岛 125000)

结合某炼油化工企业消防给水系统改造工程，系统解析了石化炼油企业稳高压消防给水系统的形式、组成和相关技术要点，探讨了工程实际中的压力确定原则、系统供水范围划分、设备选取、参数选定、材料选取、控制方式等设计内容，以保证稳高压消防给水系统的科学高效安全可靠。

炼油；石油化工；稳高压；消防给水系统

工业革命以来的两个多世纪，石化能源的开采和冶炼一直是工业进步的巨大推手，在当前社会发展中石化能源仍然是不可或缺的资源来源，石油在动力和工业原料提供上更是举足轻重、无可替代。石油的各种中间产品和终端产品的不断丰富给其冶炼加工不断提出新的要求，各大炼油化工企业工艺技术创新和工艺设备改造的步伐也随之突飞猛进。在石化炼油厂厂区的工艺装置和储罐设施不断向大型化、综合化发展的同时，工程建设所执行的消防技术标准也在与时俱进同步提高，尤其在增设了消防水炮、水喷淋等固定式消防设施后，对消防给水系统的流量和压力有了更高要求[1]。本文结合某炼油化工企业消防给水系统改造工程，探讨稳高压消防给水系统的技术要点。

1 基本情况

笔者从事消防监督管理工作的辖区内，有一始建于1939年，具有70余年历史的炼油石化企业，恢复生产于20世纪50年代炼油工业催化裂化工艺全面发展时期，以加工大庆石油、辽河石油为主，原油直接由管道输送进厂，另有部分进口石油及海洋原油，由锦州港上岸，主要产品有汽油、航空煤油、柴油、石油焦等。该厂区原有的消防给水系统建设于20世纪90年代初，给水形式为临时高压给水系统，随着给水系统建成近30年来厂区生产布局和生产装置的不断增设和改造，原有给水系统也在不断增建改建，目前已不能服务厂区的生产，也不符合现行技术规范的相关要求。2015年该企业计划对所属炼油化工厂厂区消防给水系统进行技术改造，将选取设置稳压水泵的稳高压消防给水系统与临时高压给水系统两种形式并用。生产装置区采用设置稳高压消防给水系统，办公区、生活区及丁戊类仓储区仍沿用原有临时高压给水形式。所有消防水管路均重新规划建设。

该炼油化工厂厂区现拥有生产装置14套，每年加工能力650万吨，厂区占地面积100万平方米，厂区分布以九道口划界分为东区和西区，以中央路划界分为南区和北区。厂东区建有南蒸馏、北蒸馏、两套催化、气分、重整等重要生产装置；厂西区建有重油催化、柴油加氢、焦化、聚丙烯、尿素脱蜡、苯乙烯、段烧焦、二甲酯等生产装置及生产辅助装置；原料及产品罐区主要分布在厂南区地势较高地区，主要包括原油罐区、汽油罐区、柴油罐区、煤油罐区、液化气球罐区等；厂北区主要为生产装置中间罐区，包括北油槽罐区、润滑油罐区及苯罐区等。全厂油品储罐最大容积为50 000 m3原油罐，共计2座，为外浮顶罐，分两处设置。

现行《石油化工企业设计防火规范》[2](GB 50160-2008)第8.5.1条规定：大型石油化工企业的工艺装置区、罐区等，应设独立的稳高压消防给水系统，其压力宜为0.7～1.2 MPa。如何确定系统的具体压力值，规范中没有明确，这个问题应该从稳高压系统压力的作用来分析确定，即应该满足最不利点各处消防设施的用水压力。消防炮、消火栓等消防设施的工作压力是根据其保护范围来确定的，工作压力值一般取0.6～1.2 MPa，过高的压力对管网材质和施工质量是严峻考验，对管道、阀门的耐压等级更会造成威胁，技术要求和工程投资也随之增加。因为消防炮和消火栓的耐压等级一般为1.6 MPa，因此规范规定压力值为0.7～1.2 MPa是安全科学的。

该企业消防水覆盖面积达640万平方米，呈现服务范围广、维护量大、管网分布复杂的现状。现有消防系统为20世纪90年代建设，电动消防泵及电动消防稳压泵为普通离心泵，不属于专用消防泵，其性能要求和使用方法均不能满足《消防泵》[3](GB 6245-2006)的要求。消防系统管道及设施无论在高压或低压运行时，都存在渗漏问题，高压运行时渗漏更为严重，系统压力很难达到0.7 MPa以上，该企业每年都需要进行大量的管道堵漏、阀门更换、消火栓及消防水炮更新维护等工作。

2 高压消防给水系统的形式和组成

高压消防给水系统按照形式和组成的不同，可以分为临时高压消防给水系统、设置稳压水泵的稳高压消防给水系统、设置稳压设备的稳高压消防给水系统和常高压消防给水系统四种[4]，其各项技术要求和特点详见表1。

3 系统供水范围划分

划分系统供水范围是设计中的重要环节，理想情况当然是希望系统供水范围尽可能大，但是范围过大将导致消防水泵扬程提高，阀门和管道的耐压等级提高，这样反而不利于管网的均衡供水。因此在系统供水范围划分上需要综合考虑节约占地、减少设备数量及减小后期使用中检修维护费用等多个因素。

该厂区占地近100万平方米，50 000 m3浮顶罐区是火灾危险类别最高和消防设施配置最全的区域，系统消防用水量按该区域各消防设施同时开启所需消防用水总量确定，为400 L·s-1，这也符合《石油化工企业设计防火规范》表8.4.3规定的大型装置消防用水量230～450 L·s-1的数值范围，而且接近规定上限。因为现有工艺装置区域布局已经成型，给水改造工程管网布局只能依据现有装置布局进行设计，有些区域已经不能完全做到均衡供水。借鉴以往工程实例和查阅相关技术资料，既要减少在管路压力过高位置减压措施的使用数量，又要减小管路和阀门接口处的泄漏量，从技术和经济两方面综合比较，最后确定系统供水范围内最大压力不大于1.2 MPa，即消防水泵扬程不大于120 m。

4 系统设备配置

4.1 消防水泵

消防水泵流量的确定原则是水泵流量应满足系统供水范围内的最大消防用水量即设计流量。水泵扬程确定原则是环状管网中如果有一条干管检修或发生故障时，其余干管仍能通过全部消防用水量到达系统最不利点[5]。水泵数量确定原则是设计流量较小时设置两台，一运一备；设计流量较大时，设置三台或三台以上，两台或两台以上运转，一台或一台以上备用。同一工程水泵型号应一致。

消防水泵宜选用特性曲线平缓的消防专用泵，因消防水泵开启几率小，泵壳和叶轮应考虑防止锈蚀问题。本工程针对400 L·s-1的消防用水量，选取流量为720 m3·h-1的消防泵4台，两台电动泵工作，两台柴油泵备用。之所以这样选取，是为了实现消防泵的两级启动，如果选用一运一备，那么1 440 m3·h-1流量的水泵骤然启动或者骤然停止，所产生的水锤对给水管路的冲击将是非常巨大的，该厂原系统即是大功率水泵一次启动的设置方式，此次改造对这种做法进行了改进。

4.2 稳压水泵

稳压水泵流量选取应不小于管网的泄漏量和一支水枪的出水量，扬程应适当小于消防水泵且满足最不利点的静压。设置2台稳压水泵，保证一运一备且型号一致。本改造工程鉴于成型装置区内已经无法做到均衡压力均衡水量，加之总长35 350 m的管线长度，管网泄漏量不容小视，故选取了2台流量为90 m3·h-1，扬程为80 m的稳压水泵。这也是本次系统改造没有选择稳压泵结合气压罐的稳压形式的重要原因。

稳压泵在有些工程中选取变频泵，在这个问题上，笔者实地考察了两个采用变频泵的超大型石化项目。此种做法是为了管网压力稳定后稳压泵由高频转为低频进入节能降耗工况。但对于消防稳压泵而言，最佳启动应该为全压启动，启动完成后其实就没有调速的必要了，而是应该迅速使管网达到设定压力，保证给水系统稳高压工况，因此笔者认为采用变频泵的做法不具有技术优势。

4.3 安全泄压设施和回流管道

安全泄压设施是系统的保护措施，为防止火灾初期或火灾较小时消防水泵开启且进入正常工况，但消防用水量还较小时可能造成管网超压，安全泄压设施应设置在水泵出水管道上，泄压后的水回流至消防水池。这样做既可以用来日常维护时测试消防水泵的性能和工况，又可以在泄压设施启动时回流泄压水。回流管道上应设置手动切断阀，管径应小于消防水泵出水管径。

4.4 储水设施

厂区现有10 000 m3专用消防水池1座，7 000 m3生活水池1座，消防水池与生活水池设有连通管，火灾时生活水池可用来补充消防用水。《石油化工企业设计防火规范》第8.3.2.2条规定消防水池总容积大于1 000 m3时应分隔成2个，厂区现有的消防水池建设于20世纪80年代，位于厂区西南地势较高区域，从占地到布局已经没有改建和分隔的建筑条件了，生活水池与消防水池的连通可以在供水保障上弥补该项不足。

4.5 管网材质

本次改造工程管网材质选择为：直径大于250 mm的管路使用螺旋缝钢Q235B，直径小于250 mm的管路使用无缝20碳钢，对所有铺设管路进行特加强级防腐。

近年来，钢骨架增强塑料复合管这种新型管道材料被广泛使用，该材料具有耐温性能好、柔韧性优越、热膨胀系数小、内壁光滑流动阻力小等多项优点。但本次改造工程管路长、厂区历史久、地质条件复杂、承压情况多样，经过探讨比对，从经济和强度两个方面考虑本工程采用钢制管路。

5 控制方式

消防水泵的控制方式分为：现场手动(泵房内手动启泵、停泵)，远程手动(控制室手动启泵、停泵)和自动(管网压力信号连锁启泵、停泵)三种。稳压水泵的控制方式分为：现场手动(泵房手动启泵、停泵)和自动(管网压力信号连锁启泵、停泵)两种。

该企业消防给水系统改造的自动控制程序是，正常情况下管网压力由稳压泵维持在0.8～1.0 MPa的稳高压状态，当系统消防管网的压力下降，低压连锁控制系统启动，依次启动消防水泵。当系统压力低于0.8 MPa，稳压泵(P-01A)自动启动，30 s开启对应出口电动阀，当管网压力低于0.7 MPa时，稳压泵(P-01B)自动启动，30 s开启对应出口电动阀，压力达到0.8 MPa时，停稳压泵(P-01B)，30 s关闭对应出口电动阀，压力达到1.0 MPa时，停稳压泵(P-01A)，30 s关闭对应出口电动阀。当系统压力低于0.6 MPa时，自动开启电动消防水泵(P-02A)，30 s开启对应出口电动阀，稳压泵停泵，若系统压力30 s后仍然低于1.1 MPa，增开另外一台电动消防水泵(P-02B)，30 s开启对应出口电动阀。若停电或者电动消防水泵故障时，手动开启对应的柴油机消防水泵。

6 结语

稳高压消防给水系统的设置能提高供水速度，提高固定消防设施的效能，及时将火灾在初期阶段扑灭或有效控制，从而加强消防系统的防护能力和应急水平。本文依托此项炼油化工企业稳高压消防给水系统改造工程，在调研论证的基础上，结合对相关改造技术要点的思考，系统梳理了稳高压消防给水系统的各项技术要求，探讨了压力确定原则、设备选取、参数选定、材料选取等环节，科学选择系统的形式及组成，合理布局系统供水范围，选用先进优质设备材料，合理选取设备参数和控制方式，以保证稳高压消防给水系统的科学高效安全可靠。

[1] 唐凯,董希琳,郭其云.我国石油化工消防安全对策研究[J].武警学院学报,2007,23(10):44-47.

[2] GB 50160-2008,石油化工企业设计防火规范[S].

[3] GB 6245-2006,消防泵[S].

[4] 梅木春.稳高压消防给水系统在炼油企业的应用[J].中国给水排水,2010，26(6):49-51.

[5] 陈应新.石油化工稳高压消防给水系统设计要点探讨[J].石化技术,2006,13(3):26-29.

(责任编辑 李 蕾)

On the Main Technology of Stable High Pressure Fire Water Supply System in the Petrochemical Oil Refining Enterprise

SUN Yingying1, FU Yu2

(1.HuludaoMunicipalFireBrigade; 2.MunicipalFireBrigadeofJinxiPetrochemicalCompanyofPetroChina,Huludao,LiaoningProvince125000,China)

This paper determines the process of numerical investigation on their own, combined with the reconstruction project of fire water supply system in a petrochemical enterprise, detailed analysis of the systematic form, the composition and main technology of petrochemical enterprises of stable high pressure fire water supply system, the selection, the specific form of engineering practice.

oil refining; petroleum and chemical industry; high voltage stability; fire water supply system

2015-03-30

孙莹莹(1979— )，女，河北卢龙人，工程师； 付钰(1971— )，男，黑龙江哈尔滨人，工程师。

TU998.13

A

1008-2077(2015)06-0055-04