涤纶生产贮罐区的消防设计

周厚方
（中国五环化学工程公司，湖北 武汉 430079）

　　摘要：某涤纶生产贮罐区贮存的物料品种多，灌区的总图布置与消防设计均有一定难度，在灌区的设计上兼顾了国内规范和国外的经验，在贮罐的固定式冷却系统设计上采用了先进的自动感应湿式控制雨淋系统。文中介绍了设计思路和方法。
　　关键词：涤纶；贮罐；湿式控制雨淋系统；消防设计
　　中图分类号：TU998.1
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455(2002)04-0067-03

　　翔鹭石化企业（厦门）有限公司是一家以生产纺纤涤纶为主的大型台资企业集团，其PTA工程二期总投资6.9亿美元。设计中遇到一些特殊问题，均已解决，现就翔鹭石化PTA工程原料罐区的消防设计谈一点设计体会，供同行参考。

1 罐区概况

　　罐区主要分库区（库容约6×104m³）、装车栈台及泵区。罐区储存物品种类列于表1。

表1 罐区储罐一览 序号 设备位号 储罐名 储存物品类别 直径/m 高度/m 储罐类型 1 V8301A 对二甲苯 甲B（闪点17℃） 27.95 14.71 立式锥顶（带氮封） 2 V8301B 对二甲苯 27.95 14.71 3 V8301C 对二甲苯 27.95 14.71 4 V8301D 对二甲苯 27.95 14.71 5 V8311A 醋酸 乙（闪点40℃） 11.64 12.15 立式锥顶（带氮封） 6 V8311B 醋酸 11.64 12.15 7 V8321 醋酸异丁脂 甲B（闪点18℃） 8.70 9.68 立式锥顶（带氮封） 8 V8331 烧碱 11.64 12.15 立式锥顶 9 V8341A 燃料油 丙A（闪点＞60℃） 22.60 14.80 立式锥顶 10 V8341B 燃料油 22.60 14.80 11 V8343 柴油 丙A（闪点＞60℃） 4.60 7.20

2 总图布置

　　该工程罐区储存物品有对二甲苯、醋酸、醋酸异丁脂等化工原料及燃料油、柴油等油品。按业主在泰国建有类似罐区的经验，对二甲苯与燃料油可同罐组布置。而根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-92）（以下简称“石化规”）第5.2.4条规
定“沸溢性液体的储罐，不应与非沸溢性液体储罐同组布置”。本工程燃料油多为含水率在0.3％～4％的原油、渣油等。按“石化规”要求，燃料油罐与柴油罐同罐组布置，对二甲苯与醋酸、醋酸异丁脂、烧碱罐同罐组布置，两罐组之间设有消防通道。

3 主要消防设施

　　根据工程实际情况，装车栈台选用了泡沫炮灭火系统，各化工原料和燃料油、柴油进料泵处设置围堰，围堰选用泡沫枪灭火系统。
　　罐区消防设施分为固定式低倍数泡沫灭火系统、移动式泡沫枪灭火系统（扑灭流散液体火灾）、固定式消防冷却水系统、辅助消防水枪系统等几个部分，并设置了一定数量的灭火器扑灭初期火灾。下面分别予以阐述。
3.1 泡沫灭火系统
　　由于本工程储存化工原料及油品既有非水溶性的对二甲苯、燃料油、柴油，又有微溶于水的醋酸异丁脂及溶于水的醋酸，设计采用一套泡沫灭火系统，泡沫原液选用3％的抗溶性水成膜泡沫液。早期的普通（蛋白）泡沫液和水成膜泡沫液均是6％的浓缩液，目前大多数用户倾向于使用3％的泡沫浓缩液，使成本降低，但不影响灭火效果。
　　设计中以最大罐灭火所需泡沫混合液量与装车栈台泡沫炮系统所需泡沫混合液量间较大者确定泡沫储罐容量。
　　①工程中对二甲苯罐为最大着火罐，设计采用固定式泡沫灭火系统。泡沫液供给强度5.0L/(min·m²)，连续供给时间45min。大陆厂商所生产的空气泡沫产生器额定工作压力为0.50MPa，而台商所生产的空气泡沫产生器额定工作压力为0.35MPa，业主希望节省投资，降低消防泵的扬程。设计中笔者参照“低倍数”第4.4.1条规定，选用的泡沫产生器设计工作压力为0.40MPa。设计所需泡沫混合液流量为64.41L/s，灭火所需泡沫混合液总量为173.9m³。
　　②配备PQ4型泡沫枪，同时使用数量2支，连续供给时间20min，火灾时所需要泡沫混合液量9.6m³。
　　则最大罐灭火所需要泡沫混合液总流量Q=72.41L/s，总容量为183.5m³。
　　③以汽车槽车装车栈台泡沫炮系统所需泡沫混合液流量和容量来复核。
　　汽车槽车栈台地表面积550m²，泡沫混合液供给强度12L/(min·m²)，连续供给时间30min。所需泡沫混合液最大流量132L/s（考虑1.2倍的安全系数），所需泡沫混合液容量为237.6m³。
　　以汽车槽车装车栈台泡沫炮系统所需泡沫混合液容量，再考虑5％的余量为设计依据，选用泡沫储罐容量V=8.5m³。
3.2 消防冷却水系统
　　本工程储罐设计中采用了固定式冷却水系统。
　　取最大罐对二甲苯罐（固定顶）为着火罐进行设计取值。
　　冷却水供给强度：着火罐2.50L/(min·m²)，3个相邻罐2.0L/(min·m²)。冷却水总流量为Q=118.4L/s，冷却水延续时间6h。
　　固定式冷却水系统国内设计习惯采用水喷淋或水喷雾等形式。水喷淋的方式一般为穿孔管和罐顶多齿堰式淋水，亦有设计采用喷头淋水方式，但常设开为手动系统。笔者参照业主在泰国建有类似罐区的经验，设计采用了自动感应的湿式控制雨淋系统，系统由雨淋阀装置、开式喷头、闭式探测喷头等组成。系统原理为：火灾时，感温喷头破裂，引起控制系统管路的压力迅速下降，雨淋间隔膜室的压力因供水口处的节流板处不能补充足够的水来维持原有的压力而降低，雨淋阀被供水压力打开冰流流入系统侧，引起雨淋阀后的压力开关动作，并通过压力变送器转换为电信号，迅速启动消防泵，通过开式喷头喷水冷却罐壁。系统简要原理图见图1。

　　本工程储罐罐容较大，罐体高。设备专业在储罐的适宜部位布置了加强圈（抗风圈）。加强圈有一定的厚度，导致罐壁上边缘的喷淋水不能沿罐壁自上而下冷却罐体，这势必影响到喷淋环管及喷头的布置，喷淋环管的布置圈数应为加强留数加1。这是设计人员经常容易忽略的问题。此外，加强圈的布置高度随罐体高度递增，且一般布置在罐壁上部，设计采用了侧部开孔的水幕喷头，喷洒角120°，罐壁上端的加强圈处选用小流量喷头，下端的采用大流量喷头，既能有效覆盖整个罐壁表面积，又满足了供水强度的要求。根据设计选用喷头数，所需水量与按供水强度计算的水量稍有出入，应做相应的调整。
　　实际工程中为避免固定式水喷淋系统因管道堵塞，不能有效发挥作用，设计中增设了固定式消防水炮。

4 其它

　　根据业主的强烈要求（参照其国外工程经验，目的是为了降低工程造价），在规范许可的范围内，本工程设计采用了罐区泡沫灭火系统与消防冷却水系统合用一组消防水泵的供水方式。为保证火灾时泡沫混合液的供给强度，在泡沫比例混合装置的进水总管上设置流量检测仪器，系统调试时，通过控制其进水总管阀门的开启度、调整泡沫比例混合装置的进水间和出液阀，使泡沫液出流量达到设计值，在阀门的相应部位做好标识。
　　消防主管水压、水量及泡沫发生装置的选用简述如下：
　　因本罐区只是全厂消防系统的一部分，消防水主管接自厂区稳高压消防水系统，经计算，接管点水压以最不利点泡沫产生器所需压力来确定，以罐区最大罐着火时，消防冷却水与配置泡沫液所需水量之和为接管点设计水量（装车栈台发生火灾时，冷却水量与配置泡沫液所需水量之和小于最大罐着火时所需水量）。最终设计取值为Q=850m³/h，P=1.05MPa。
　　另外，根据《石化规》第5.2.3条规定，对工程中对二甲苯储罐（甲B类液体，闪点17℃）、醋酸异丁脂储罐（甲B类液体，闪点18℃）设置了防日晒的淋水系统，罐顶增设了水幕喷头。喷淋水强度取2.5L/(min·m²)。

作者简介：周厚方（1973～），男，湖北潜江人，工程师，1997年毕业于武汉工业大学给排水专业，现工作于中国五环化学工程公司（原化学工业部第四设计院）工艺系统部，电话(0592)5988806，13959258368，zhf-wh@163.net，cwcecxm@vip.sina.com。