某食品行业室外储罐区消防给排水系统设计实例

第22卷 第S2期
中国建筑金属结构
Vol. 22 No. S2
2023年9月 CHINA CONSTRUCTION METAL STRUCTURE Sep. 2023
作者简介：王政然（1990–），工程师，研究方向：排水；郭蓉（1971–），高级工程师。

研究方向：暖通。

8 某食品行业室外储罐区消防给排水系统设计实例
王政然，郭 蓉
（中国电子系统工程第二建设有限公司，北京 100071）
摘 要：通过设置半固定式泡沫灭火系统及固定冷却系统，对武汉某食品行业室外储罐区进行全面消防保护。

依据国家及行业相关法规，选定泡沫灭火系统参数，验算泡沫药剂需求量；依据相关规范确定固定式冷却系统设计参数，计算冷却水用量；依据国家及行业相关法规，配置储罐区泡沫灭火器；依据环评相关要求，对储罐区事故排水及受污染雨水进行收集。

此外，结合规范相关要求明确设计施工要点。

关键词：甲类储罐消防；半固定泡沫灭火；正己烷储罐；固定冷却
DOI: 10.20080/ki.ISSN1671-3362.2023.S2.003
0 引言
食品行业因其特殊性，使得其消防系统也具有一定的特殊性，在其消防给排水系统设计时需要考虑到油脂等问题。

本文以武汉某食品行业室外储罐区消防给排水系统设计案对其相关情况进行了分析。

1 项目概况
多不饱和脂肪酸油脂及微胶囊生产线产品为ARA 油酯、DHA 油脂、ARA 微胶囊、DHA 微胶囊四类，新增生产规模分别为150t/a 、450t/a 、900t/a 、600t/a ，广泛用于婴幼儿配方奶粉的添加。

自来水年用量402 164.9t 。

厂区位于湖北省某市，呈矩形布置，长约425.1m 、宽约164m 。

图1 罐区平面布置图
生产过程中原料储罐设置于厂区东北侧，室
外储罐区共设置6个储罐：储罐1：戊类立式25%氨水储罐，单罐容积99t ，∅4 500×6 000(直筒段)。

储罐2：戊类立式25%氨水储罐，单罐容积99t ，
∅4 500×6 000(直筒段)。

储罐3：甲B 类立式正己烷储罐，每罐一组一个防火隔间，单罐容积98.9t ，
∅4 500×6 000(直筒段)储罐4：甲B 类立式正己烷储罐，每罐一组一个防火隔间，单罐容积98.9t ，
∅4 500×6 000(直筒段)储罐5：戊类立式液碱储罐，单罐容积76t ，∅4 000×6 000(直筒段)。

储罐6：戊类立式液碱储罐，单罐容积76t ，∅4 000×6 000 (直筒段)。

2 消防方案 2.1 甲类罐区
根据GB50016-2014《建筑设计防火规范》（2018版），第8.3.10条规定[1]，储罐罐壁高度7.2m ，单罐容量小于100m 3，园区增设固定式泡沫灭火系统困难，造价高昂，经过经济技术比较，储罐3、4甲B 类立式正己烷储罐采用半固定式低倍数泡沫灭火系统，喷射方式为液上喷射；储罐3、4甲B 类立式正己烷储罐罐体设置固定式泡沫产生器，同时设置部分连接管道，储罐罐壁外侧21m 处设置有效容积1m 3的半固定式泡沫液储罐两个，保障本系统泡沫液使用；此外，罐体顶部设置固定式穿孔管式冷却水消防系统。

2.2 液碱罐区及氨水罐区
依据规范，本罐区可不设置泡沫灭火系统。

其中丙类氨水罐区依据相关规范设置固定式冷却
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系统。

2.3 装卸区
该区域为甲类装卸区域，无围堰，有顶棚。

此区域可能存在少量泄漏，故该区域采用移动式泡沫灭火及移动式冷却水系统。

该区域周围每隔20~ 25m间距均匀布置室外水消火栓，并设置消防器材棚，消防器材棚设置于室外消火栓附近，放置消防扳手，PQ4泡沫枪一支，∅19水枪一支，25m长DN65衬胶水龙带三支。

3 泡沫灭火系统计算
储罐3、4甲B类立式正己烷储罐储存的正己烷是非水溶性液体，本工程依据《泡沫灭火系统技术标准》GB50151-2021第3.2.1“非水溶性甲、乙、丙类液体储罐固定式低倍数泡沫灭火系统泡沫液的选择应符合下列规定：（1）应选用3％型氟蛋白或水成膜泡沫液；（2）临近生态保护红线、饮用水源地、永久基本农田等环境敏感地区，应选用不含强酸强碱盐的3%型氟蛋白泡沫液；（3）当选用水成膜泡沫液时，泡沫液的抗烧水平不应低于C级。

”规范[2]，采用水成膜泡沫液，发泡倍数小于20，泡沫液的抗烧水平不低于C级。

堤内火灾所需的泡沫混合液：
设计混合液供给强度5L/min.m3，供给时间45min。

泡沫液种类：3%水成膜泡沫液(发泡倍数小于20)。

储罐的保护面积A1=3.14×4.5×4.5/4=15.90m2。

泡沫混合液流量Q=5×A1=5×15.90=79.5L/min。

本工程选用1个PCL4立式泡沫产生器(Q1= 240L/min)，泡沫液管线管径为DN65，明敷于地面上，就近引出防火堤范围，设置带阀门的管牙接口，管牙接口距地0.7m安装。

扑救储罐火灾所需的泡沫液混合量：W1=240× 45/1000=10.8m3。

充满管道所需的泡沫混合液量（泡沫液输送管道长度按40m计）W2：W2=1/4×3.14×0.069×0.069× 40=0.15m3。

扑救流散液体火灾的泡沫液混合量：W3=240× 10/1000=2.4m3。

泡沫混合液总量：W=W1+W2+W3=13.35m3。

泡沫液原液储量WP=W×b%=13.35×3%= 0.41m3。

泡沫液原液由设置于储罐罐壁外侧21m处的两个的半固定式泡沫液储罐（单罐有效容积0.5m3）提供，需要3%
的水成膜泡沫液，设计最大使用量为0.41m3。

图2正己烷储罐剖面示意图
4 固定冷却水系统计算
依据《GB50974-2014消防给水及消火栓系统技术规范》，第3.4.2条[3]计算固定穿孔管冷却水相关参数。

正己烷储罐和氨水储罐的固定冷却水系统采用设置固定式的穿孔管于罐壁顶部的冷却方式。

立式罐面积117.2m2,冷却时间4.0h。

着火罐流量：2.5L/(min·m2)×117.2m2=4.9L/S。

相邻罐流量（本工程按3个相邻罐计入）：4.9×3=14.7L/S。

所需冷却水流量：4.9×4=19.6L/S。

则所需冷却水储存量：19.6L/S×3.6×4=282.3m3。

5 灭火器配置
按照严重危险级配置手提式泡沫灭火器MP9，灭火能力89B，最大保护距离9.0m，设置于进口楼梯附近,均采用抗溶性泡沫[4]。

6 设计施工要点
6.1 应急事故处理
储罐区需考虑泄露危害，依据规范设置冲身洗
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图3 冷却水管道安装示意图
眼器，此外，需考虑事故状态下排水及受污染雨水的收集。

在发生风险事故后进行救援的过程中，常会产生大量的消防废水，且该消防废水中会掺杂进大量的化学物质，此时，厂区需要通过设置完善的风险事故处理机制确保发生风险事故后不会对地下水及土壤带来污染。

本厂区依据环评相关要求，设置了专门收集泄
漏物料、事故废水的事故应急水池，待风险解除，将事故水处理达标后，再排放。

此外，在雨水末端排出口处设置平时事故时转换阀门，用于应对可能发生的雨水溢流污染事故[5]。

雨水排放——正常状态（平时）：通过常开阀门，直排进入厂区雨水排水管网；
雨水排放——消防状态（事故时）：通过阀门切换，关闭雨水常开阀门，打开事故阀门，将管道
切换至事故状态，截留受到污染的雨水进入事故池暂存，待风险解除后经过废水处理设施处理，达标后再排放。

6.2 管道及附件布置与安装
如图5所示，位于正己烷储罐区地面上的泡沫相关管道，应放置在管架或管墩上，
用金属软管与正己烷储罐罐壁上的泡沫液立管连接，且不与管架或管墩固定，目的是避免储罐起火爆炸时拉裂泡沫管道；
用间距不大于3m 的管卡将连接泡沫产生器的
图4 阀门切换井示意图
图5 正己烷储罐泡沫液管道安装示意图
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泡沫液立管固定在正己烷储罐罐壁上；正己烷储罐罐区防火堤外的泡沫主管道埋地敷设。

在正己烷储罐罐壁泡沫液混合液的立管下端需设置锈渣清扫口；在正己烷储罐罐壁泡沫混合液的管道的高处设置（DN25）排气阀；
泡沫混合液或泡沫管道的放空坡度不小于千分之三；泡沫混合液的水平管道在正己烷储罐罐区防火堤内应以千分之三的坡度坡向防火堤，在正己烷储罐罐区防火堤外应以千分之二的坡度坡向放空阀。

正己烷储罐罐区防火堤或正己烷储罐罐区防护范围内应采用不燃材料或难燃材料的法兰垫片；
冷却水管及泡沫管防火堤外的手动阀门应为常闭状态，发生火灾时，手动打开着火储罐防火堤外的相应阀门。

6.3 管材与连接
正己烷储罐和氨水储罐设置的架空固定式穿孔管消防冷却水管采用内外热浸镀锌钢管沟槽连接，埋地部分采用钢丝网骨架PE复合给水管(PN1.6MPa)，电热熔连接。

阀门、管材及管件公称压力等级不小于1.6MPa。

罐区事故排水均采用不锈钢管，焊接。

该罐区周边雨水管采用高密度聚乙烯双壁波纹管（环刚度为8KN/m2），橡胶圈承插连接[3]。

6.4 管道试验要求
室外消防给水管道安装完毕后，按照《GB50974-2014消防给水及消火栓系统技术规范》的要求进行相应的强度试验、冲洗和严密性试验。

强度试验压力为1.6MPa。

达到压力后，稳压30min，管网应无泄漏、无变形，且压力降不应大于0.05MPa。

试压合格后对管网进行冲洗，冲洗达到水流速度、流量不应小于系统设计的水流流速及流量，当出水口的颜色、透明度与入水口基本一致时，冲洗方可结束。

严密性试验压力为系统工作压力，稳压24h，应无渗漏[3]。

6.5 其它要求
正己烷储罐用到的泡沫液、泡沫消防水泵、泡沫混合液泵、泡沫液泵、泡沫比例混合器（装置）、压力容器、泡沫产生装置、火灾探测、火灾探测与启动控制装置、控制阀门及管道等，必须采用经国家产品质量监督检测机构检验合格的产品，且必须符合系统要求。

7 结论
（1）泡沫灭火系统可分为固定式、半固定式、移动式三种形式。

依据《GB50016-2014建筑设计防火规范》（2018版）第8.3.10条[1]有如下规定：
“甲、乙、丙类液体储罐的灭火系统设置应符合下列规定：1 单罐容量大于1 000m3的固定顶罐应设置固定式泡沫灭火系统；2 罐壁高度小于7m 或容量不大于200m3的储罐可采用移动式泡沫灭火系统；3 其他储罐宜采用半固定式泡沫灭火系统”。

当需要设置泡沫灭火系统的罐体高度接近7m，罐体的容积接近200m3时，宜经经济技术比较分析是否通过调整罐体高度或容积，将半固定式泡沫灭火系统改为移动式泡沫灭火系统。

（2）室外储罐区溶液跑冒滴漏对于生产人员有着极大安全风险，应依据平面布置于安全合理的位置设置冲身洗眼器，保障生产人员安全。

参考文献：
[1] GB50016-2014(2018版), 建筑设计防火规范[S].
[2] GB 50151-2021, 泡沫灭火系统技术标准[S].
[3] GB50974-2014, 消火栓给水及消火栓系统技术规范[S].
[4] GB50140-2005, 建筑灭火器配置设计规范[S].
[5] GB50014-2021, 室外排水设计标准[S].。