采用泡沫比例混合装置固定泡沫站在粗甘油原料罐区的应用

魏姗姗/中国中轻国际工程有限公司化工设计工程部

采用泡沫比例混合装置固定泡沫站在粗甘油原料罐区的应用

魏姗姗/中国中轻国际工程有限公司化工设计工程部

通过对粗甘油罐区储罐性质进行分析 ，提出采用固定式泡沫灭火系统及固定式冷却系统。通过对消防泵房与原料罐区位置与距离的分析，提出采用贮罐压力式泡沫比例混合装置建立固定式消防泡沫站 ，解决了消防泵房与需保护罐区距离过远、泡沫混合液到发生火灾点超过5min的问题，有效保证了原料罐区消防安全。

粗甘油；罐区；固定式泡沫灭火系统；泡沫站

引言

随着大型石油化工企业相继建成投产，工艺装置、储罐向大规模化发展，要求消防供水系统的流量加大、压力提高、安全保护等级升级。根据规范要求，大规模的工艺装置区、罐区需要固定式消防设施保护，如固定冷却水系统、固定泡沫灭火系统等。

为保证及时有效的进行消防灭火，规范规定：发生火灾时，将泡沫混合液输送到保护对象的时间不能超过5min。然而在实际情况中，大中型石油化工行业为保证生产线的便捷实用，在进行厂区布置时优先考虑布置生产建筑、构筑物，而将消防泵房放置在厂区边缘区域。这有可能造成消防设施距离被保护区域较远、发生火灾时泡沫混合液不能及时到达的问题。针对此问题，我们可以采用在大型储罐区周围设置泡沫站的方法来解决。

本文以某石油化工企业大型储罐的固定泡沫灭火系统设计为例，介绍泡沫站的设置方法、固定泡沫灭火系统的构建及应用效果。

一、工程分析

本工程为新建年产60万吨油脂化学品项目，主要生产原料是粗甘油和棕榈油。甘油是重要的化工原料，棕榈油经过精炼分提，可以得到不同熔点的产品，分别在餐饮业、食品工业和油脂化工业拥有广泛的用途。因此市场需求旺盛，销量逐年增加。

本工程建设用地面积约21万平米，包括生产设施（油脂水解车间、加氢制氢车间、脂肪酸造粒车间等）、辅助生产设施（原料罐区、产品罐区、导热油炉间、配电室、动力中心等）以及生活服务设施（综合办公楼、生活楼等）。

二、泡沫灭火系统泵房和泡沫站设置建议方案比较

（一）消防防护要求

原料罐区内设有6个固定顶罐，单罐容积6000m3，罐体直径22m，高16.5m。储存物质为粗甘油和棕榈油，粗甘油为丙B类可燃液体，与水混溶，闪点177℃，棕榈油为丙B类可燃液体，与水不溶，闪点大于120℃，本次以甘油为例进行讨论。根据《建筑设计防火规范》规定，需要采用固定式泡沫灭火系统和固定式冷却消防系统对其进行保护。由于甘油与水混溶，故需采用抗溶性泡沫。

（二）消防泵房和泡沫站设置的几种方案

1.方案一（集中布置方案）

方案一将泡沫水泵和压力式比例混合装置（带泡沫储罐、胶囊、比例混合器等）同时设置在消防泵房内，对罐区进行保护。泡沫水泵从消防水池吸水之后立即将水输送至压力式比例混合装置，产生泡沫混合液后再出泵房，由厂区泡沫管道输送至原料罐区，在进入罐体上方的泡沫发生器。

2.方案二（分开布置方案）

方案二消防泵房内独立设置泡沫水泵，在靠近原料罐区防火堤，并且与各甲、乙、丙类液体储罐罐壁间距大于20m的地方设置压力式比例混合装置（泡沫站）。泡沫水泵从消防水池吸水加压后，可以及时将水输送至泡沫站内的压力式比例混合装置，产生泡沫混合液输送至原料罐区进行保护。

（三）方案比选

方案一的优点是泡沫水泵和泡沫混合装置布置在一起，便于消防设备统一管理，节省用地；缺点是泡沫混合液输送到原料罐区的时间比较长。方案二的优点是地下泡沫供水管道中一直充满水，当泡沫水泵开启时，可以在短时间内立刻产生泡沫混合液，对原料罐区进行保护，节省了输送时间。

结合该项目具体情况，消防泵房设置在距离罐区较远的位置，泡沫管道从消防泵房到原料罐区管道距离约700m，根据《泡沫系统设计规范》4.1.10规定，泡沫混合液输送到保护对象的时间不大于5min，造成了泡沫系统设置困难。如将泡沫比例混合装置设置在消防泵房，为满足输送时间，需提高流速，则管路水头损失必然增加，泡沫水泵扬程需相应增大。当泡沫系统干管采用管径DN200时，可以保证输送时间和流速，经计算得出泡沫水泵须采用1.7MPa扬程。一方面大量增加量扬程在管路水损上十分不经济，另一方面目前泡沫比例混合装置的最大工作压力为1.2MPa，故方案一不可行。

三、泡沫消防系统设备核算及选型

固定式消防泡沫系统由泡沫水泵、泡沫比例混合装置( 附泡沫罐)、消防管线系统、泡沫消防枪( 栓)、泡沫发生器、罐顶消防喷嘴等构成。针对本案例，泡沫水泵和泡沫罐核算选型是关键。

（一）消防泡沫液总供给流量计算

泡沫灭火系统扑救储罐区一次火灾的泡沫混合液设计用量应按罐内用量、辅助泡沫枪用量、管道剩余量三者之和最大的储罐确定。计算方式如下：

1.罐内用量Q1

储罐内为水溶性液体，泡沫液供给强度采用12L/(min.m2)，连续供给时间30min，最大罐截面积为：11x11 x 3.14=380m2，采用6%混合泡沫液。

则设计混合液流量q1设=12 x 380/60=76L/s

根据实际选型，需采用4个PC24的泡沫发生口，则实际泡沫混合液流量为q1实=24 x 4=96 L/s

实际泡沫混合液用量为Q1实=96 x 30 x 60/1000=172.8 m3

按泡沫量占6%比例计算：

泡沫量为Q1泡沫=172.8x 6%=10.37 m3

所需供水流量为q1水=96 L/s x 94%=90.24 L/s

2.辅助泡沫枪用量Q2

按照《泡沫灭火系统设计规范》规定，储罐直径大于20m且小于等于30m时，辅助泡沫枪配备数量为2支，连续供给时间20min，泡沫混合液流量240L/min。

设计泡沫液Q2=240 x 20 x 2/1000=9.6 m3

设计需泡沫液量Q2泡沫=9.6 x 6%=0.576 m3

所需供水流量为q2水=240 x 2 x 94%/60=7.52L/s

3.管道剩余量Q3

设置泡沫站后，泡沫混合液只考虑泡沫站后的管道容量，泡沫系统干管管径可按照正常流速设计。

泡沫主管：DN250，L=400m；泡沫支管：DN100，L=110

则Q3=19.63+0.86=20.49m3

设计需泡沫液量Q3泡沫=20.49 x 6%=1.23m3

4.泡沫灭火系统扑救储罐区一次火灾的泡沫液总量

Q泡=10.37+0.576+1.23=12.2m3

泡沫灭火系统所需供水泵流量为Q水=90.24+7.52=97.76 L/s

（二）泡沫消防设备选型

1.消防泡沫水泵选型

根据上述计算结果，结合实际厂家设备资料，选用消防泡沫水泵 2 台，一用一备，备用为柴油泵。单台流量 100L/ s，压力1.5MPa，满足泡沫系统总用水量及压力需求。

2.压力隔膜式泡沫比例混合装置选型

选用PHYM 80/80系列压力式比例混合装置 ，数量为2台，储存泡沫总容量为16m3，满足泡沫系统的泡沫液容量需求。当发生火灾时，报警系统发报警信号，同时将启动消防水泵，当压力水进入比例混合器后一部分压力水通过进水管进入罐内，挤压胶囊，将胶囊等量的泡沫液从出液管内挤出，通过进液管进入比例混合器，与另一部分水混合形成泡沫混合液，输送给泡沫产生（或）喷射设备，产生空气泡沫进行灭火。

四、结束语

设置泡沫站、将泡沫比例混合装置与消防泵房分开的方式，能有效、高速、可靠的解决大型石油化工企业罐区灭火问题，实现第一时间灭火。同时也能解决消防泵房距离被保护区域太远，泡沫混合液输送时间过长的问题。该系统在原始集中设置消防设施的方案上进行优化，保证了火灾救护的及时性。同时该方案也适合在其他石油化工行业推广使用。

[1]GB50160 - 2008 ,《石油化工企业设计防火规范》

[2]GB50151 - 2010,《泡沫灭火系统设计规范》