乙酸乙酯储罐的消防设计

王星帅，刘 昱

(烟台万华化工设计院有限公司，山东 烟台 264006)

1 乙酸乙酯的火灾危险性

乙酸乙酯俗称醋酸乙酯，在常温常压下为无色澄清液体，有芳香气味，易挥发，微溶于水。分子式：C4H8O2，饱和蒸气压(kPa)：13.33(27℃)，闪点(开杯)： 13℃，爆炸极限%(V/V)：2.0%～11.5%。

根据《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-2008)(以下简称石化规)表3.0.1和表3.02可以确定乙酸乙酯液体火灾危险性分类为甲B类。

灭火方法：采用抗溶性泡沫、二氧化碳、干粉、砂土灭火。用水灭火无效，但可用水保持火场中容器冷却。

近年来随着经济的发展和技术的进步，石油化工企业的工艺装置、储罐也向大型化发展，要求的消防用水量加大。对于大型的乙酸乙酯罐区，火灾危险性大，一旦处置不当，将会出现难以预料的严重后果。因此，乙酸乙酯储罐的消防设计就成为了预防大型火灾事故的重中之重。笔者就某工程的消防设计谈谈自己的心得体会。

2 工程概况及消防设施设置

2.1 工程概况

山东某公司乙酸乙酯罐区布置有2个2000 m3的乙酸乙酯立式储罐，直径12 m，高度18 m，储罐为固定顶储罐，单排平行布置，两罐之间中心距为20 m。

2.2 消防设施设置

根据《石化规》第8.4.5可燃液体的地上立式储罐应设置固定式或移动式消防冷却水系统，其供水范围、供水强度和设置方式应符合下列规定：罐壁高于17 m储罐、容积等于或大于10000 m3储罐、容积等于或大于2000 m3低压储罐应设置固定式消防冷却水系统[1]。本工程乙酸乙酯储罐高度大于17m，故应设置固定式消防冷却水系统。

根据《石化规》8.7.1和8.7.2条 可能发生可燃液体火灾的场所宜采用低倍数泡沫灭火系统；单罐容积等于或大于500 m3的水溶性可燃液体储罐，应采用固定式泡沫灭火系统[1]。本工程乙酸乙酯罐区应设置低倍数固定式泡沫灭火系统。

本项目的消防设施以消防冷却水系统、固定式泡沫灭火系统为主,辅以消防水炮、泡沫栓、干粉灭火器等设施加以保护。

3 消防冷却水系统的设计

3.1 消防冷却水量的确定

可燃、易燃液体储罐着火后，储罐的罐壁直接受到火焰威胁，对于地上的钢制储罐火灾，一般情况下，5min内可以使罐壁温度达到500℃，使钢板强度降低一半，在8～10min以后钢板会失去支持能力，储罐将发生变形或破裂[2]。甲乙丙类液体储罐火灾危险性大，火灾的火焰高、辐射热大，为控制火灾蔓延、降低火焰辐射热，保证着火罐及临近罐的安全，需要采用大量的水对着火罐和临近罐进行冷却，并及时实施扑救工作。

根据《消防给水及消火栓系统技术规范》3.4.2距着火罐固定罐罐壁1.5倍着火罐直径范围内的邻近罐应设置冷却水系统。本工程着火罐冷却水供给强度不小于2.5 L/min·m2，供水范围按罐壁表面积计算；邻近罐冷却水供给强度不小于2.5L/min·m2，供水范围按罐壁表面积的1/2计算。

储罐表面积：S=678.6 m2，着火罐的消防设计流量:Q=2.5×678.6=1696.5L/min=101.8 m3/h；邻近罐的消防设计流量:Q=2.5×339.3=848.25L/s=50.9 m3/h，总冷却水设计流量150.9 m3/h。

室外消火栓设计流量：15L/s=54 m3/h。醋酸乙酯储罐区消防用水量为204.9 m3/h。罐区四周设环形管网，管径DN200,对应的流速v=1.81m/s。

单个储罐设2路立管上水，每路管径DN100，对应的流速v=1.8 m/s。

3.2 消防冷却水控制系统

乙酸乙酯储罐的消防冷却水系统响应时间300s，系统可采用手动控制和应急机械启动两种控制方式。需要特别说明的是，本处的手动控制是指人为远距离操纵供水设备、雨淋报警阀等系统组件的控制方式。

系统的供水控制阀可以采用雨淋阀、电动控制阀或气动控制阀，如果采用电动控制阀或气动控制阀时，阀门开启时间不宜大于45s。由于雨淋报警阀是一种消防专用的水力快开阀，具有远程遥控、就地人为操作两种开启阀门的操作方式，一旦开启，可使水流在瞬间达到额定流量，推荐优先选用雨淋阀。雨淋报警阀前的管道应设置可冲洗的过滤器，以保障水流的畅通和防止杂物破坏雨淋阀的严密性及堵塞喷头[3]。

在乙酸乙酯罐区四周设置手动报警按钮、可燃气体探测器，当发生火灾时，可通过报警按钮将报警信号传至消防控制室，值班室操作员确认后即可远程启动控制阀门，打开固定消防喷淋装置进行灭火。紧急情况下，现场人员也可以现场开启雨淋阀，启动消防喷淋装置进行灭火。为保证使用者安全，应将雨淋报警阀布置在防火堤外，且距罐壁不宜小于15m。

4 泡沫灭火系统设计

4.1 系统选择

根据《泡沫灭火系统设计规范》(GB50151-2010)的要求，水溶性甲类液体的固定顶储罐，应选用抗溶泡沫液，液上喷射。

4.2 泡沫用水量计算

根据《泡沫灭火系统设计规范》(GB50151-2010)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，应按下式计算，并应按罐内用量、该罐辅助泡沫枪用量、管道剩余量三者之和最大的储罐确定：

Q = A ·q1·t1+n·q2·t2+ V

式中：Q —扑救一次火灾的泡沫混合液设计用量(L)；

A—单个储罐的保护面积(m2)；

q1—泡沫混合液供给强度(L/min·m2)；

t1—泡沫混合液连续供给时间(min)；

n—计算储罐的辅助泡沫枪数量；

q2—每支辅助泡沫枪的泡沫混合液流量( L/min)；

t2—泡沫枪的混合液连续供给时间(min)；

V—系统管道内泡沫混合液剩余量(L)。

2000 m3乙酸乙酯储罐直径为12 m，罐壁高18 m，乙酸乙酯储罐泡沫混合液的供给强度12 L/min·m2，储罐的保护面积为113.1 m2，泡沫混合液设计流量为22.7 L/s，实际选用32 L/s，供给时间25min。

设置固定式泡沫灭火系统的储罐区，应在其防火堤外设置用于扑救液体流散火灾的辅助泡沫枪，扑救流散火灾泡沫混合液用量为8L/s，供给时间20min；管道中用泡沫混合液约3.14 m3。考虑1.05的富裕量，泡沫混合液用量为63.8 m3。采用6%抗溶氟蛋白泡沫液，其中泡沫液用量为3.8 m3，用水量约为60 m3。

4.3 泡沫灭火系统配置

根据《泡沫灭火系统设计规范》(GB50151-2010)乙酸乙酯储罐选用型号为PCL16空气泡沫产生器2具，沿罐壁均匀布置。储罐区防火堤外侧均匀布置泡沫消火栓(内配泡沫枪一支，型号为PQ8)，间距不大于60 m。

泡沫液储罐容积为10 m3，采用泡沫泵和平衡压力式泡沫比例混合装置联合作用供给泡沫混合液灭火系统，工作压力范围0.6～1.2MPa。

平衡压力式泡沫比例混合装置与储罐压力式泡沫比例混合装置相比有如下优点：采用常压、无囊的不锈钢储罐，避免了胶囊损坏造成的损失和较高的压力容器制造费用；泡沫液可在装置灭火的过程中添加；压力平衡阀的动态调节保证了混合液较为准确的混合比；泡沫泵注入泡沫液的供给方式使得泡沫混合液的工作压力和流量有较大的适应范围；操作简单，更易实现自动化控制[4]。

5 其他设施的配置

根据《石油化工企业设计防火规范》，可燃液体的地上罐组宜按防火堤内面积每400 m2配置1个手提式灭火器，但每个储罐配置的数量不超过3个，以扑灭停工检修管道时可能发生的小火灾。

6 设计注意事项

①由于泡沫产生器玻璃片密封不严，导致储罐内的物料蒸汽扩散至泡沫管网中，长期集聚导致泡沫管网中可燃气体超标。

②一次火灾使用完泡沫混合液后，管网必须冲洗干净。否则在管网内残存的泡沫混合液在适合的条件下会发酵产生沼气，存在较大的火灾隐患。

③近几年发生的大型储罐火灾表明，在实际灭火过程中泡沫混合液的使用量远远超过规范规定的设计用量，因此建议有条件时，设计中应采用较大的泡沫液储备量。

[1]住房和城乡建设部.GB50160-2008 石油化工企业设计防火规范[S].北京：中国计划出版社，2009.

[2]住房和城乡建设部.GB50974-2014 消防给水及消火栓系统技术规范[S].北京：中国计划出版社，2014.

[3]住房和城乡建设部.GB50219-2014 水喷雾灭火系统技术规范[S].北京：中国计划出版社，2015.

[4]李 鹏. 大型甲醇储罐消防设计探讨[J].广州化工，2013，41(11)：216-230.