关于油库消防设计中对相邻储罐冷却范围的探讨

杜邵先（北京中航油工程建设有限公司，北京 100000）

1 消防冷却范围问题的提出

中国东部某沿海城市规划建设新机场项目，其供油指挥部委托我院进行本机场项目的供油工程设计。

本工程新建构筑物包括：4 座20000m3 的立式内浮顶航煤油罐、1 座油泵房、1 座综合业务用房、其他生产辅助用房以及配套的电气自控、给排水、消防等设备设施。

本工程消防设计遵循的规范主要为《石油库设计规范》（GB50074-2014）和《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014）。本工程同一时间发生火灾次数按一次设计；最大一次火灾为20000m3 内浮顶（浮盘为易熔材质）储罐着火。

消防冷却水系统计算为1 座20000m3着火罐，按罐壁全周表面积冷却，3 座20000m3相邻罐按半周冷却设计用量。具体设计参数及果见下表：

表1 消防冷却水计算表

2 存在的争议

供油指挥部在组织本项目进行初步设计的评审会时，消防专家提出：“根据储罐平面布置及消防管道的布置情况，当1座20000m3储罐着火时，相邻罐冷却范围应为2座20000m3相邻储罐全罐壁表面积和1座20000m3相邻储罐3∕4罐壁表面积，消防冷却水量应据此进行计算。需重新核算消防系统设计。”这条评审意见在其他项目评审时也有消防专家提出过。对于消防计算的方法在石油石化行业中一直存在着争议。

针对这个问题，我们查阅了石油库设计规范（GB50074）中消防章节关于储罐消防冷却的条文要求：

12.2.7 第一条：着火的地上固定顶储罐以及距该储罐罐壁不大于1.5D（D为着火储罐直径）范围内相邻的地上储罐，均应冷却。

表12.2.8中附注：相邻罐应按实际冷却面积计算，但不得小于罐壁表面积的1∕2。

专家认为，距离着火罐1.5D范围内扫到的相邻罐的表面积均应冷却，要按照储罐罐壁表面积的3∕4 来设计消防水量。理由是距离着火罐1.5D范围内均为实际受热面积，此范围内受热辐射比较强，因此消防冷却水量要距离着火罐1.5D范围内的所有相邻罐罐壁冷水计算，而不是按照相邻罐的1∕2 罐壁冷却来计算。

我们认为实际冷却范围应该按照储罐能长久承受的热辐射进行比较来综合分析确定，如果能查询到储罐能长久承受的热辐射的临界数值，那么就可以以此数据为依据来判断相邻储罐的冷却范围。

3 相关数据支撑

因国内目前还没有做过相关的火灾实验，也无法得知详细的热辐射与储罐高度和储罐间距的关系。只能引用石油库设计规范（GB50074）6.1.15条的条文解释：根据国外资料，易燃和可燃液体储罐可长时间承受的火焰热辐射强度是24kW∕m2。为了了解着火储罐火焰辐射热对相邻罐的影响，我们运用国际上比较权威的DNV Technical 公司的安全计算软件，对储罐火灾辐射热影响做模拟计算。计算结果见表2：

表2 储罐不同距离处辐射热计算表

我们认为火焰热辐射强度24kW∕m2为储罐比较安全的受热临界值。因表格中没有20000m3储罐的数据，我们参照表格中10000m3储罐热辐射11.2m（0.4D）处的辐射热强度为8.72kW∕m2，50000m3储罐热辐射量24m（0.4D）处的辐射热强度为6.38kW∕m2。均远小于24kW∕m2。我们按照相邻罐1∕2冷却范围设计，相当于距着火罐≥0.9D，参考表格中1.0D处的辐射热强度10000m3储罐为4.28kW∕m2，50000m3储罐为2.33kW∕m2，更是远小于24kW∕m2。

根据此表格数据，可估算出：20000m3储罐，着火时不做冷却水喷淋的区域为＞0.9D以外，此区域最大的辐射热强度介于2.33-4.28kW∕m2之间。

我们在天津大学某硕士研究生论文《高温热辐射环境对人体生理指标及耐受力影响研究》（2008 年6 月）中查到：太阳对地球的热辐射强度常数值为1.367kW∕m2，一般对于工作人员高温作业的规定是辐射热不宜超过2.093kW∕m2。

因此基于这些数据，我们认为本项目对20000m3相邻罐按照1∕2的范围进行喷淋冷却是符合国家相关规范要求且实际情况也是安全可靠的。

因规范没有提及辐射热强度具体为多少时必须得对储罐进行冷却，因此才会出现各个设计院对规范理解的不尽相同，也会对消防设计存在不同的争议。但对于本项目的20000m3储罐来说，对相邻储罐进行1∕2 冷却的解释最终也获得了评审专家的认可。

4 结语

根据上述结论，我们复核了5000m3储罐组（固定顶）和10000m3储罐组也是可以按照相邻罐进行半周冷却这么设计的。

在设计其他罐型时应根据石油库设计规范和相关条文解释，判断出相邻储罐实际的冷却范围，以便能更科学、更合理得进行消防设计。

消防设计主要以预防为主，防消结合。做消防设计时首先必须满足国家及地方相关规范标准的要求，然后根据工程实际情况适当增加消防富裕系数即可。无限加大消防设计用量，增加消防投资，会加重企业负担，降低投资收益率。