油罐区固定顶罐固定式消防冷却技术研究

张学明

摘要：当前很多油气站库均采用油罐储油，保障油罐的安全，降低油罐发生火灾而造成的损失，有着重大的意义。当今现状，油罐区的消防冷却系统采用固定式消防冷却的最多，也是效果很好的一种控火方式。本文结合某联合站工程项目，进行了油罐区固定顶罐固定式消防冷却技术研究。

关键词：油罐；消防冷却

1 油罐冷却水系统

油罐中油的主要组成是碳氢化合物，明火、静电火花、雷击、碰撞和摩擦火花等都有可能导致油罐区火灾。油罐一旦发生火灾，火势蔓延非常快，不易扑救。

2 某联合站罐区消防固定式冷却水系统工艺流程

某联合站站内设置2000m3标准原油罐4座和2000m3加高原油罐4座，火灾危险性等级为甲B级，属于三级站库。按同一时间内发生一次火灾，满足最不利火灾的消防要求进行消防设计。其中消防主用泵为电动离心泵，选用柴油机离心泵作为备用水泵。

3 固定式冷却水系统

设置有兩种尺寸的油罐，共8座油罐需要考虑消防冷却，油罐尺寸分别为直径D1为15.72m、高H1为11.719m的2000m3油罐4座，直径D1为15.72m、高H1为13.5m的2000m3加高油罐4座。

3.1 最小冷却水量

固定式冷却水系统中，固定顶着火罐的冷却水供给强度F1为2.5L/min·m2，按整个着火罐外壁表面计算。相邻的固定顶油罐的冷却水供给强度F2为20L/min·m2，按不小于1/2相邻罐外壁表面计算。因此，取一座加高油罐进行整个罐外壁表面计算，其它两个油罐按1/2相邻罐外壁表面计算。此罐区的油罐直径为15.72m，小于20m，所以根据石油天然气防火规范，此消防冷却水系统的连续供给时间为4h。

（1）1座2000m3加高罐着火冷却水量计算：

（2）1座2000m3相邻标准罐半罐壁冷却水量计算：

（3）2座2000m3加高罐，其中1座罐按罐外壁全表面计算，另一座罐按罐1/2外壁表面计算。2座2000m3加高罐加高相邻冷却水流量：

3.2 水幕喷头计

设计可选用喷头流量特性系数为24.40，水幕展角140°，工作压力0.35MPa。

3.2.1 根据喷头特性确定喷头数量

保证储罐表面均能被喷头覆盖，且喷头布置所在圆直径大于油罐直径，则1.85m罐壁长度对应的喷头间距为1.95m。喷头个数N=（15.7+0.4×2）×3.14/1.95=27（取整数），所以每个油罐设置的最小喷头数为27。

3.2.2 根据设计消防冷却水量确定喷头数

（1）加高着火油罐的计算消防冷却水量为27.8L/s。储罐上的环形冷却水管为两个弧形管段，所以每个弧形管段应设置的最小喷头数N=0.5×27.8/0.76=19（取整数）。在此项目中保证冷却效果，每个弧形管段设21个喷头，一个加高罐共设42个喷头，大于按喷头特性确定喷头数量27，能够保证喷水时将整个罐壁覆盖。

（2）相邻标准油罐的喷头应按着火时考虑布置，即按供给强度2.5L/min·m2考虑，此时一半罐壁进行冷却时，计算冷却水量为12.1L/s。所以每个弧形管段的喷头数N=12.1/076=16，为保证喷水冷却效果。

3.3 罐区外备用消火栓布置

罐区外布置消火栓主要为了当罐上固定冷却水管被破坏时，给油罐进行冷却用。两个相邻消火栓的间距为10～60m，取一合适距离沿防火堤外均匀布置即可。

3.4 一次火灾冷却水总需求量

最终确定的加高油罐共设置42个喷头，相邻标准油罐共设置36个喷头，因各油罐上的喷头压力几乎相同，可认为喷头的出水量相同。

（1）加高着火罐的消防冷却水量：

Qs1=（42×45.64）÷60=31.95L/s

（2）两个相邻加高罐的冷却水量：

Qs2=31.95×（1+0.5）=47.93L/s

（3）一個相邻标准油罐的冷却水量：

Qs3=18×0.76=1368L/s

冷却需水总流量：

Qm=Qs1+Qs2+Qs3=93.56L/s

冷却需水总量：

Vm=Qm·T=93.56×4×60×60=1348m3

3.5 水压计算

此固定式冷却水系统的设计压力为最不利点消火栓的水压、最不利点与最低水位高程差、管网水头损失、未遇见损失的和。

消火栓处水压计算：

①经查手册选用19mm口径喷嘴，充实水柱17m，水枪的流量qxh为7.5L/s。需要压力Hq为0.335MPa。

②水带水头损失计算：Hd=AdLdq2xh=0.00172×120×7.52=0.116MPa（Ad—水带的比阻，Ld—水带长度），所以消火栓栓口所需压力Hxh=Hq+Hd=0.335+0.116=0.451MPa。

4 结语

罐区消防的重要性是不可忽视的，而冷却水系统又是不可缺少的部分。合理的进行油罐的消防冷却设计，正确设置喷头，准确的进行系统流量、压力计算，对油罐区的安全、减小火灾危害有着重要的意义。

参考文献：

[1]钱婵娟.地上立式储罐消防冷却水系统喷头的选型布置.安徽化工，2016，42（3）：8284.