石化企业某项目甲醇罐区的消防设计

张晗

摘 要：本文介绍了石化企业某项目甲醇罐区的消防设计思路，阐述了甲醇罐区泡沫灭火系统、消防冷却水系统及灭火器的设计计算，并提出一些需要注意的问题。

关键词：甲醇罐区;泡沫站;消防设计

本项目为石化企业50万t/a煤基乙醇项目，该项目中设有甲醇罐区，甲醇为无色透明液体，易溶于水，燃点为385℃，闪点为11℃，沸点为64.8℃，蒸气爆炸极限为5.5%～44%，最小点火能为0.215mJ，具有流动性、扩散性、易挥发、受热易膨胀等特性，在其生产和储存中极易发生安全事故，对生命财产安全造成很大威胁。

1 甲醇罐区概况

甲醇罐区长82m，宽26.5m，设有4个甲醇储罐，容积都为1000m3，直径都为11.5m，其中两个为固定顶立式粗甲醇储罐，高10.65m，另外两个为内浮顶立式精甲醇储罐，高12m，4个甲醇储罐设于防火堤内，成一字型排列，如下图1所示：

根据规范[1-3]，本罐区需设置泡沫灭火系统、消防冷却水系统及配置一定数量的灭火器。

2 消防系统设计计算

由于厂区占地面积小于1000000m2，因此同一时间发生火灾数为一处[2]。

2.1 泡沫灭火系统

甲醇的火灾危险类别为甲B类，4个甲醇储罐都应设固定式泡沫灭火系统[2]，甲醇为水溶性液体，4个甲醇储罐都采用固定式低倍数泡沫灭火系统、液上喷射，并配置一支用于扑救液体流散火灾的辅助泡沫枪。由于内浮顶式精甲醇罐不是钢制单盘式、双盘式、敞口隔舱式，且不设泡沫缓冲装置，因此设计时可按固定顶对待，但其泡沫混合液连续供给时间按固定顶的1.5倍计[3]。

2.1.1 罐区泡沫消防管道设计

固定顶储罐的保护面积应按其横截面积确定，四个甲醇储罐的保护面积都为103.82m2，泡沫混合液供给强度都为12L/（min·m2）[3]，则泡沫混合液的流量都为：103.82×12/60=20.77L/s。

每个储罐可设置2个PCL16（16L/s）型或3个PCL8（8L/s）型泡沫发生器[3]，考虑3个PCL8型泡沫发生器的泡沫混合液流量更接近计算值，所以选择3个PCL8型泡沫发生器，因此每个储罐泡沫混合液的实际流量为：24L/s，辅助泡沫枪流量为4L/s[3]，所以泡沫灭火系统总设计流量为28L/s，泡沫干管总管径为DN150。

泡沫干管沿防火堤外埋地敷设，其上布置2座泡沫消火栓，间距小于60 m[3]。

3个PCL8型泡沫发生器沿罐周均匀布置，每个泡沫发生器均使用独立的泡沫管道引至防火堤外，接入防火堤外的泡沫干管，并在防火堤外离储罐外壁大于15m的位置设置控制阀和半固定式低倍数泡沫灭火系统的管牙接口（KY-65）[3]，控制阀设在管牙接口前（沿泡沫混合液流向方向），管牙接口距离地面0.7m;泡沫混合液管道管径均为DN65，其上均设有放空阀，管道有2‰ 的坡度坡向放空阀。

2.1.2 压力式泡沫比例混合装置的选择

4个甲醇储罐固定式泡沫灭火系统泡沫混合液的实际流量均为：24L/s，其中粗甲醇储罐的连续供给时间为25min，精甲醇储罐为37.5min[3]，因此，系统所需泡沫混合液量按精甲醇储罐计算。辅助泡沫枪混合液流量为4L/s，供给时间为20min[3]，则扑救一次火灾泡沫混合液用量为：（24×37.5×60+4×20×60）/1000=58.8m3，由泡沫站至甲醇罐区的管道总体积为2.20m3，所以罐區所需泡沫混合液总量为58.8 +2.20=61m3，本设计采用泡沫液含量为3%的泡沫混合液，因此所需泡沫液储量为61×0.03=1.83 m3，系统考虑20%的安全裕量，则泡沫液储罐容积为1.83× 1.2=2.20 m3。根据厂家资料，设压力式泡沫比例混合装置1套，采用稳高压消防水进行驱动，泡沫混合液流量为4～32L/s，装置使用压力为0.6～1.2MPa，混合比为3%，泡沫液储罐容积为2.5m3。

2.1.3 泡沫站位置校核

由泡沫站至甲醇罐区的管道总体积为2.20m3，泡沫灭火系统总设计流量为28L/s，管道充满时间为2.2×1000/ 28/60=1.31min，则压力式泡沫比例混合装置启动5min内可将泡沫混合液输送至任意一个着火罐[3]，满足规范要求，泡沫站位置设置合理。

2.2 消防冷却水系统

甲醇罐区设置移动式消防冷却水系统，消防冷却水水量为着火罐及距着火罐罐壁1.5倍着火罐直径范围内的临近罐的消防冷却水量之和，供水范围为：着火罐按罐周全长计算，临近罐按罐周半长计算[2];根据罐区的布置，当位于中间粗甲醇罐或精甲醇罐着火时消防冷却水量最大（有两个临近罐），由于粗甲醇储罐为固定顶罐，精甲醇储罐为内浮顶罐，固定顶罐的供水强度大于内浮顶罐[2]，因此假设位于中间的粗甲醇储罐为着火罐来设计消防冷却水量，计算过程如下：

粗甲醇储罐及两个临近罐周长为：3.14×11.5=36.11m;

粗甲醇储罐供水强度为：0.8L/s·m，消防冷却水量为：0.8×36.11=28.89L/s;

临近罐供水强度为：0.7L/s·m，两个临近罐消防冷却水量之和为：0.7×36.11/2×2=25.28L/s;

甲醇罐区一次消防冷却水量为：28.89+25.28=54.17L/s，火灾延续时间为4h，消防用水量为54.17×4×3.6=780.05m3。

罐区消防总用水量应为火灾时消防用水量最大罐组的冷却用水量及配置泡沫混合液用水量之和[2]，配置泡沫液用水流量为：28×0.97=27.16L/s，罐区消防总水量为27.16+54.17=

81.33L/s;配置泡沫液用水量为：58.8×0.97=57.04m3，罐区消防总用水量为780.05+57.04=837.09m3。

厂区设稳高压消防给水管网，干管管径为DN450，供水压力不低于1.0MPa，沿甲醇罐区周围敷设DN450的消防管道，与厂区消防给水管网连通呈环状布置，在环网上每隔60m设置一个SS150/80-1.6 型室外消火栓（流量为30L/s），及PS50+PZ150-1.6 型室外消防水炮（流量为50L/s）[4]，全面覆盖保护甲醇罐区，使距被保护储罐15m外可使用的室外消火栓及消防炮流量之和满足火灾时的消防水量要求。整个罐区共设有6座室外消火栓、5座室外消防炮。

2.3 灭火器配置

可燃气体、液化烃和可燃液体的地上罐组宜按防火堤内面积每400m2配置1具手提式灭火器，但每个储罐配置的数量不宜超过3具[2]，因此甲醇罐区内配置8具8kg手提式磷酸铵盐干粉灭火器，灭火器放在灭火器箱内。

3 需要注意的问题

①由于甲醇为水溶性有机物，应选用抗溶泡沫液;②固定泡沫灭火系统设计计算时，需对每个储罐进行单独计算，以确定稳高压消防水泵的流量和扬程;③泡沫发生器进液口法兰材质和焊接在罐壁上的用于固定管道的钢板材质，应与储罐罐壁材质一致;④按规范计算出的消防水量或泡沫混合液用量均为规范规定的最小值，设计时可根据实际情况留有一定余量。

4 结语

甲醇罐区的消防系统设计关系到石化企业的利益、厂区工作人员及周边居民的生命财产安全，因此在设计过程中要引起设计人员的高度重视，不能出任何纰漏。

参考文献：

[1] GB 50016-2014.建筑设计防火规范[S].北京：国家住房和城乡建设部，2014.

[2] GB 50160-2008.石油化工企业设计防火标准（2018年版）[S].北京：国家住房和城乡建设部，2018.

[3] GB 50151-2010.泡沫灭火系统设计规范[S]. 北京：国家住房和城乡建设部，2010.

[4] GB 50338-2003.固定消防炮灭火系统设计规范[S].北京：国家质量监督检验检疫总局，2003.