中东液化石油气球罐水喷雾灭火系统设计

中东液化石油气球罐水喷雾灭火系统设计
梅欢;连广宇
【摘要】国内石油天然气资源日趋枯竭,石油工程公司需要走出国门,开展更多的海外工程项目.采用美国消防设计规范,满足当地消防局要求,将同等类型大小的液化石油气储罐水喷雾灭火系统进行模块化的设计与施工,成为消防设计的当务之急.在中
东某石油终端二期工程液化石油气球罐水喷雾灭火系统的设计过程中,在球罐的水
雾喷头布置和喷头喷射强度与喷射时间上,国家标准与美国标准存在很大的差异,美
国标准采用10.2 L/(min·m2)的喷射强度,但喷射时间只有1小时.中东项目二期工
程消防水喷雾系统设计的完成为该地区同等大小液化石油气球罐水喷雾灭火系统设计提供了参考.
【期刊名称】《油气田地面工程》
【年(卷),期】2018(037)003
【总页数】3页(P47-49)
【关键词】中东地区;液化石油气;球罐;水喷雾灭火系统;美国消防规范
【作者】梅欢;连广宇
【作者单位】中国石油工程建设有限公司北京设计分公司;中国石油工程建设有限
公司北京设计分公司
【正文语种】中文
液化石油气为无色气体或黄棕色油状液体，有特殊臭味，主要由丙烷、丁烷、丙烯、
丁烯等组分混合构成，其中丙烷是液化石油气的主要组分。

常温常压下，其爆炸下限为2.25%，爆炸上限为9.65%，属易燃气体，与空气能够形成爆炸性混合物，
遇热源或明火就会发生火灾爆炸[1-3]。

由于球形储罐耐受压力，且受力均匀，储
存量大，因此石化行业普遍采用卧式圆罐或球形罐储存液化气[4]。

本项目采用球形罐，位于中东某产油国境内，当地气候条件恶劣，最高温度达55℃，最低温度-5℃。

项目二期工程液化石油气球罐区占地约2 700 m2，共包括3个3 760 m3球罐（直径19.3 m），球罐间距10.3 m。

根据美国NFPA 15—2007[5]和API 2030—2005[6]相关消防设计规范，以及当地消防局要求，对液化石油气球罐进行水喷雾灭火系统设计。

压力水流通过水幕喷头，按照设定方向喷射成一道密集的水幕，将定量的水均匀地喷洒在可燃液体储罐表面，形成水膜，从而阻止热辐射和火灾蔓延[7]。

其灭火机理主要以表面冷却为主[8]。

1 系统组成
水喷雾灭火系统由水源、供水设备、管道、雨淋报警阀（或电动控制阀、气动控制阀）、过滤器和水雾喷头等组成，向保护对象喷射水雾进行灭火或防护冷却[4,8]。

水喷雾灭火系统是在自动喷水灭火系统的基础上发展起来的，使用专用的水雾喷头将水喷射成微小雾滴进行灭火或防护冷却的一种固定式灭火系统。

该系统不仅安全可靠、经济实用，而且具有适用范围广、灭火效率高等优点[9]。

水喷雾灭火系统
工艺流程如图1所示。

图1 水喷雾灭火系统工艺流程
2 系统计算
根据美国NFPA 15—2007和API 2030—2005的相关规范的要求，液化石油气
球罐的喷淋强度q=10.2 L/(min·m2)，保护区域为球罐表面积S=1 170 m2，则1个球罐喷淋系统的总流量Q 为 11 934.0 L/min。

水雾喷头布置原则如下：①水雾喷头的喷口朝向球心；②水雾锥沿纬线方向相交，
沿经线方向应相接，赤道以上环管之间的距离小于或等于3.6 m；③球罐钢支柱和罐体液位计、阀门等处设水雾喷头保护。

根据上述布置原则，1个球罐需要布置
14套环管、350个喷头，NFPA规范要求喷头的最低工作压力为0.21 MPa。

本
次设计采用的喷头参数为：喷射角120°；额定工作压力0.21 MPa；带有UL/FM 认证；K=23。

考虑10%的喷洒不均匀性，实际喷淋总流量Qs=12 832 L/min。

严格按照美标和当地消防规范，球罐共布置14套环管，分成3部分。

入口1:上部3套环管和下部3套环管采用统一进水管；入口2和入口3：中间6套环管对称分成2部分，分别进水。

着火罐所有喷头同时喷水，邻近罐入口1和入口2（或入
口3）靠近着火罐一侧的喷头同时喷水。

喷头的具体布置如图2所示。

环管均采用预制的镀锌无缝钢管，大于DN50(2 in)采用法兰连接，小于或等于DN50采用螺纹连接。

3 消防用水量计算
储罐区冷却灭火系统总用水量应按最大一次灭火用水量计算。

2号球罐发生火灾时灭火系统的总用水量最大，邻近罐分别打开入口1和入口2（或入口3）。

入口1喷淋流量约为球罐喷淋总流量的20%，入口2（或入口3）喷淋流量约为40%。

当2号球罐发生火灾时，2号球罐的喷头全部打开，1号和3号球罐分别打开入口1和入口2（或入口3），所以喷淋总流量Q=28 230 L/min。

球罐区周围设置室外消火栓，间距不超过60 m，沿路边设置[10]。

最不利着火情况下，开启1个室外消火栓（1 000 L/min），1个消防炮（2 000 L/min），加上消防喷淋系统，
消防给水系统总用水流量为1 873.8 m3/h。

美标要求喷淋系统保护时间1 h[5-6]，消火栓系统保护时间4 h，总用水量为2 413.8 m3。

图2 喷头布置
4 结论
（1）在中东地区产油国进行消防设计时，要遵循当地消防局要求，并参照美标进
行设计。

（2）与国内相比水雾喷头布置方式不一样。

国内球罐的水雾喷头设计布置原则是左右半球对称布置[1-2，9，11]。

中东地区项目的布置采用图2的布置方法：分
成3部分，球罐顶部和底部是可能的泄漏点，需要加强保护，邻近罐需要开启顶
部和底部以及邻近着火罐一侧的水雾喷头。

（3）国标与美标要求的喷淋强度和喷射时间不一致。

国标采用的喷射强度是9
L/(min·m2)，喷射时间6 h[11-12]；美标采用10.2 L/(min·m2)的喷射强度，但
是喷射时间只有1 h。

参考文献
【相关文献】
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