石油、化工码头消防冷却水量计算探讨

方金珍
（福建省交通规划设计院）

　　摘　要：本文结合福州江阻建滔五万吨级液体化工码头，对消防冷却水量、冷却花围的计算公式进行分析，重点探讨船舶最大舱纵向长度、拉大舱面积的确定方法。
　　关键词：石油化工 码头消防 冷却水量 计算探讨在《装卸油品码头防火设计规范》（JTJ237—99）中，对码头防火设计作了许多具体的规定，但也存在一些问题，如消防冷却水量、冷却范围计算公式中的最大舱的纵向长度、最大舱面积的确定方法未具体的规定，由此造成消防冷却水计算值因人而异，数据相差很大。笔者结合福州江阴建滔5万吨级液体化工码头消防冷却水量的计算分析，提出最大舱的纵向长度、最大舱面积的确定方法，供参考。

1 工程概况：

　　福州江阴建滔5万吨级液体化工码头位于兴化湾北岸的福清市江阴镇壁头村，是香港建滔化工集团投资建设的专用化工码头，近期年设计吞吐量为90万吨，其中重油30万吨，由国外进口；甲醇55万吨，近期由国外进口，远期由海南进口；甲醛5万吨，出口至邻近沿海地区。考虑江阴工业区的发展，远期年设计吞吐量为300万吨，装卸的货种还包括汽油、柴油、丙酮、苯粉、甲苯、二甲苯、液化气等化工产品。设计代表船型尺度为船长L×船宽B×型深H×满载吃水T＝235×32×18.3×13.3（m）。消防设计主要依据（装卸油品码头防火设计规范）（JTJ237－99）。

2 灭火方式：

　　根据规范本工程码头防火设计等级为一级，装卸的货种最高火灾危险性为甲类，码头上消防设施按照固定式水冷却和泡沫灭火方式设置，即码头上分别设置固定塔架式水炮和泡沫泡，由固定的水、泡沫液等供给设施分别通过固定的冷却水管和泡沫混合液管供给冷却水和泡沫混合液的灭火方式。码头消防炮的布置保证喷射范围包络整个船舶，消防炮的数量根据船舶的平面投影面积和选用消防炮的射程、流量确定，为避免消防炮塔对装卸作业的影响，数量尽量少，一般由2门泡沫炮共同对着火舱进行灭火，同时另2门水炮共同对冷却范围进行冷却。

3 冷却水运计算分析

　　规范6．2．6款要求当船舶发生火灾时，应对着火舱周围一定范围内的货舱甲板面进行冷却，冷却水量、冷却范围按下列公式计算
　　　　　　　　Q＝qF，F＝3LpB-fmax
　　式中：Q——冷却水流量（l/s）
　　　　　q——冷却水供给强度（l／min．m²），
　　　　　P——冷却范围（m²）
　　　　　Lp——最大舱的纵向长度（m）
　　　　　B——最大船宽（m）
　　　　　fmax——最大舱面积（m²）
　　公式中q为定值（规范规定为2.51／min．m²），B根据设计代表船型容易确定，而最大舱的纵向长度Lp和最大舱面积fmax两个数据却难以查到，往往随设计人员掌握的资料不同而不同，带有随意性和盲目性．由此计算出来的消防冷却水量因人因异，相差较大，笔者通过查阅资料，对船舱结构的分析，找出最大舱的纵向长度和最大度舱的面积的确定方法。

表1 货油舱的许用长度

纵舱壁数 1（中纵部面处） 2 3（一道在中纵部面处） 无从舱壁 边舱长度L边 (0.25bi/B+0.15)Li 0.2Li 0.2Li (0.5bi/B+0.1)Li但不超过0.2Li 边舱长度L中 bi≥0.28B(m) ... 0.2Li 0.21Li bi＜0.28B(m) ... (0.5bi/B+0.1)Li (0.25bi/B+0.15)Li

　　3．1 最大舱的纵向长度Lp的确定油船的货舱通常由多个纵向和横向油密舱分隔成的，各油舱由管路联通起来，根据船型载重吨的大小，可设0——3个纵向舱壁。《国际航行海船法定检验技术规则》对货油舱的长度和容积都作出了限制，即任何一个中间货油舱的容积不得超过50000m3，任何一个边油舱的容积不得超过30000m3，每一个货油舱的长度按表（1）的数值确定，对装载同一品种的货油舱，尽可能使每一个货油舱的容积相等或相近。
　　注：Li——为量自龙骨上面型深85％处水线总长的96％，或为该水线处自首柱前缘至舵杆中心线的长度（m），取两者中之大值；
　　B——船舶型宽（m）；
　　bi——指在相应于勘定的夏季干舷水平面上，自舷侧向舱内垂直量取的，从船侧到所考虑的货舱纵向舱壁外侧之间的最小距离（m）。
　　表中bi值，MARPOL（73/78b国际防止污染海洋公约）13F附件工规则规定为0.5+DWT/20000或2.0m（取两者中较小值），最小值1.0m，即当船舶吨级DWT≤10000时）时，bi≤1，取1；当船舶吨级DWT≥30000）时，bi≥2，取2。
　　从上表可见，不论设置几个纵舱壁，不论bi≥0．2B或bi＜0.2B，不论边船或中舱，其长度最长不超过0.2Li，故设计时，通常最大舱的纵向长度Lp按0.2Li计算。对于Li值，笔者通过请教专家，通常取近似值，即按设计代表船型长度的93％考虑。
　　3.2 最大舱面积fmax的确定
　　　　　　　　　　　　　　　　fmax=Lp×Bp（m²）
　　Bp为最大舱的宽度(m)。
　　虽然最大舱的纵向长度Lp可简化为0．2Li，而计算数值相差不大，但最大舱的宽度Bp却因纵舱壁数的不同而差距较大，由此计算出的最大舱面积fmax相差较大。
　　（1）无纵舱壁时
　　　　　　　　　　　　　　　　Bp=B-2bi；Lp=0．2×0.93L
　　　　　　　　　　　　　　　　fmax=Lp×（B-2bi）0.2×0.93L
　　（2）1个纵舱壁时
　　　　　　　　　　　　　　　　Bp=（B-2bi）/2，Lp＝0.2×0.93L
　　　　　　　　　　　　　　　　fmax=[(B-2bi)／2]0.2×0.93L=fmax0/2
　　（3）2个纵舱壁时
　　　　　　　　　　　　　　　　Bp=(B－2bi）/3，Lp＝0．2×0.93L
　　　　　　　　　　　　　　　　fmax2=Lp×Bp=[（B－2bi）／3]0.2×0.93L=fmax0/3
　　（4）3个纵舱壁时
　　　　　　　　　　　　　　　　Bp=（B－2bi）／4，Lp=0.2×0.93L
　　　　　　　　　　　　　　　　fmax＝Lp×Bp=［（B－2bi）／4]0.2×0．93L=fmax0/4
　　货舱结构分隔不同，决定消防冷却水量的不同。据调查，一般10万吨级以下的船，为了减少货舱内液货对船舱结构的晃荡负载，满足稳定性要求，常在船纵中心上设置一道纵隔壁。江阴建滔液体化工码头船舶吨级为50000DWT，按1个纵向隔壁舱考虑，则
　　　　　　　　　　　Bp=0.5×(B－2bi）=0.5×（3－2×2）=14（m)
　　　　　　　　　　　Lp=0.2Li=0.2×0.93×235≈43（m）
　　　　　　　　　　　fmax=LpBp=43×14=602（m²）
　　3.3 冷却范围。
　　　　　　　　　　　F＝3Lp×B-fmax＝3×43×32－602＝3526(m²）
　　3．4 冷却水量 Q
　　　　　　　　　　　Q＝F×q=3526×2.5/60147（l/s）
　　按照上述方法，笔者列出了10万吨级以下原油船（1个纵舱壁）的Lp、Bp、fmax、F和Q值，见表（2）

表（2） 原油船的消防设计参数

船舶吨级DWT 载重量 设计船型尺度（m） 最大舱宽Bp(m) 最大舱纵长Lp（m) 最大舱面积fmax(m2) 冷却范围F（m2) 冷却水流量Q（L/s） 总长L 型宽B 型深H 满载吃水T 100 1000-1500 70 13.5 5.2 4.4 5.5 13 71.5 455 19 200 1501-2500 86 13.5 5.9 5.1 5.5 16 88 560 23 300 2501-4500 96 15 7 5.9 6.5 18 117 693 29 500 4501-7500 116 17.5 8.5 7 7.5 21 157.5 945 39 10000 7501-12500 131 20.2 10.7 8.4 9 24 216 1238 52 20000 12501-27500 164 25.8 13.7 10 11.5 30.5 350.75 2010 84 30000 27501-45000 186 32 17.2 11.9 14 34.5 483 2829 118 50000 45001-65000 229 32.3 19.1 12.8 14.5 42.5 616 3502 146 80000 65001-85000 243 42 20.8 14.3 19 45 855 4815 201 100000 85001-105000 247 42.7 20.9 14.4 19.5 46 897 4996 208

4 结语

　　船舶最大舱的纵向长度和最大舱面积是决定消防冷却用水量的重要因素，在缺乏设计资料的情况下，可参照上述方法确定。随着社会经济的发展，能源等基础设施如大中型油库、化工库的兴建此起彼伏。码头是水陆交通的枢纽，是停靠船舶、装卸货物的设施。石油、化工码头一旦发生火灾，往往造成很大的损失，希望有关部门能根据《海港总平面设计规范）（JTJ211-99）修订的各种吨级船型尺度列出相应的Lp值和fmax值，以确保消防冷却水量计算的合理性。