消防用水量计算及消火栓布置要点.docx
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消防用水量计算及消火栓布置要点
第5章油罐区泡沫灭火系统设计
5.1泡沫灭火系统形式选择
5.1.1泡沫灭火系统形式
根据《石油库设计规范》GB50074-2002第12.1.3条规定，内浮顶油罐应设低倍数泡沫灭火系统或中倍数泡沫灭火系统。
由于汽油储罐发生的火灾为B类火灾，《高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范》GB50196-93第1.0.4条规定，汽油、煤油、柴油、工业苯等B类火灾使用中倍数泡沫灭火系统，所以本设计选用中倍数泡沫灭火系统。
中倍数泡沫液为发泡倍数为21～200的泡沫，国产YEZ型中倍数泡沫液是一种氟蛋白泡沫液，在油面上可流动一分钟左右，泡沫厚度可达5cm，其性能指标如表5-1所示。
表5-1中倍数泡沫液性能
性能
指标
相对密度（20℃）
＞1.11
pH值（20℃）
6～7.5
黏度（20℃）/（10-3Pa·s）
25～30
流动点/℃
≥-5
发泡倍数（20℃）
＞20
25%析液时间（20℃）/min
＞6
抗烧时间（20℃）/min
＞10
5.1.2泡沫灭火系统设施的设置方式
根据《石油库设计规范》GB50074-2002第12.1.4条规定，单罐容量大于1000m3的油罐应采用固定式泡沫灭火系统。
所以本设计采用固定式中倍数泡沫灭火系统。
5.2泡沫灭火系统设计内容
5.2.1沫灭火系统设计基本参数
1．泡沫液的选型
根据《高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范》GB50196—93第3.2.2条，油罐宜选用混合比为6%型的中倍数泡沫液。
2．泡沫混合液的供给强度
根据《高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范》GB50196—93第5.1.2.2条，泡沫混合液的供给强度为4L/min·m2。
3．泡沫液的喷放时间
根据《高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范》GB50196—93第5.1.2.3条，泡沫的最小喷放时间可按表4-2确定。
表5-2泡沫的最小喷放时间
火灾类别
时间/min
流散的B类火灾，不超过100m2流淌的B类火灾
10
油罐火灾
15
由于汽油储罐发生的为油罐火灾，所以泡沫的喷放时间按15min设计。
4．泡沫液储罐至最远一个油罐泡沫发生器之间管道的长度
通过对泡沫管道平面布置图进行分析计算，确定泡沫液储罐至最远一个油罐泡沫发生器之间管道的长度100m。
5.2.2最大一个油罐用泡沫液的贮备量计算
根据《高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范》GB50196-93第5.1.4.2条，最大一个油罐用泡沫液的贮备量：
（5-1）
式中：
WD——油罐用泡沫液的最小贮备量，L；
RZ——泡沫混合液的供给强度，L/min·m2；
SZ——油罐防护面积，m2；（拱顶油罐、钢制浅盘和铝合金双盘内浮顶油罐的防护面积可按油罐截面面积计算；外浮顶油罐和钢制单双盘内浮顶油罐的防护面积可按环形面积计算）
K——混合比，当采用混合比为6%型中倍数泡沫液时，蛋白型取0.08，合成型取0.06。
本设计泡沫混合液为蛋白型，所以K取0.08；
TZ——泡沫的最小喷放时间，min。
代入数据，得：
L
5.2.3储罐所需泡沫混合液在管道内流量
（5-2）
式中：
——储罐所需泡沫混合液在管道内流量，L/s；
RZ——泡沫混合液的供给强度，L/min·m2；
SZ——油罐防护面积，m2；
L/s
5.3中倍数泡沫产生器
中倍数泡沫产生器是泡沫灭火系统中产生和喷射中倍数泡沫的设备。
空气泡沫产生器的作用是将空气与泡沫混合液混合形成灭火泡沫。
常见中倍数空气泡沫产生器型号为PZ3和PZ6。
它们的主要参数见表5-3。
表5-3中倍数空气泡沫产生器主要参数
型号
进口压力
泡沫流速
PZ3
0.6MPa
3L/S
PZ6
0.6MPa
6L/S
5.3.1泡沫产生器的设置方式
空气泡沫产生器按使用位置分为液上空气泡沫产生器和液下空气泡沫产生器，本设计采用液上设置。
液上空气泡沫产生器有横式和竖式两种，均安装在油罐壁的上部，它们只是安装形式不同，构造和工作原理是相同的，本设计采用竖式安装。
安装示意图见图5-1。
图5-1竖式安装示意图
5.3.2中倍数泡沫产生器个数确定
根据公式计算中倍数泡沫产生器个数
（5-3）
式中：
——储罐所需泡沫混合液在管道内流量，L/s；
——单个中倍数泡沫产生器泡沫流速，L/s。
把
=3L/s和
=6L/s分别带入公式得：
和
。
根据《石油库设计规范》GB50074-2002第12.3.2条规定，内浮顶油罐泡沫发生器的数量不应少于2个，且宜对称布置。
故选用2个PZ6型中倍数泡沫产生器。
5.4泡沫枪
5.4.1泡沫枪所需混合液的流量
设置固定式泡沫灭火系统的储罐区，应在其防火堤外设置用于扑救液体流散火灾的辅助泡沫枪，根据《石油库设计规范》GB50074-2002第12.3.5条规定，扑救油品流散火灾用的中倍数泡沫枪数量、连续供给时间，不应小于表5-4的规定。
表5-4中倍数泡沫枪数量和连续供给时间
油罐直径/m
泡沫枪流量/L/s
泡沫枪数量/支
连续供给时间/min
≤15
3
1
15
＞15
3
2
15
2000m3汽油内浮顶罐的直径为14.5m，故选泡沫枪的数量1支。
泡沫枪所需泡沫混合液的流量：
L/S。
5.4.2扑救流散火灾所需泡沫混合液体积
根据《石油库设计规范》GB50074-2002第12.3.5条规定，泡沫枪的连续供给时间为15min。
由于泡沫枪所需混合液的流量为3L/S，扑救流散火灾所需泡沫混合液量：
（5-4）
式中：
——泡沫枪所需泡沫混合液的流量，L/s；
——泡沫枪的连续供给时间，s。
带入数据得：
L
5.5泡沫混合液的总流量
泡沫灭火系统的泡沫混合液总流量为单个储罐的泡沫混合液流量与辅助泡沫枪泡沫混合液流量之和，再乘以裕度系数1.05。
泡沫混合液的总流量：
（5-5）
式中：
Q——泡沫混合液的总流量，L/s；
Q1——储罐所需泡沫混合液在管道内流量，L/s；
Q2——扑救流散火灾所需泡沫混合液在管道内流量，L/s。
所以得：
L/s
5.5泡沫管道
泡沫管道是流通泡沫混合液的通道，包括从消防泵到储罐之间的所有管线，按管径的不同分为泡沫干线管道和泡沫支线管道。
泡沫管径大小的选择要根据《管道元件DN（公称尺寸）的定义和选用》GB/T1047—2005确定。
5.5.1确定泡沫混合液在管道内流速
通常为了及时灭火和满足安全需要，泡沫泵启动后将泡沫混合液输送到最远油罐的时间不超过5min的要求，泡沫混合液的流速一般不超过
m/s。
泡沫混合液的最小流速：
（5-6）
式中：
S——泡沫液储罐至最远一个油罐泡沫发生器之间管道的长度，100m；
T——泡沫混合液输送到最远油罐的最大时间，5min。
所以，
m/s
考虑到设计需要，泡沫混合液在管道内的流速取
m/s。
5.5.2泡沫干线管
泡沫干线管一般都是围绕着防火堤敷设成环型管网或沿防火堤的长轴作成枝状管网。
其一端与泵出口连接，另一端与油罐顶上的固定空气泡沫产生器的支管线相连，在连接的支管线上设截断阀门，以便集中地向着火罐供给泡沫。
为了保证油罐上某一个空气泡沫产生器遭到破坏时，其余的空气泡沫产生器仍能使用，故油罐上的每一个空气泡沫产生器宜用一根单独泡沫混合液管线。
泡沫干线管道的管径与泡沫混合液的总流量有关，计算式为：
（5-7）
式中：
Q——泡沫混合液的总流量，L/s；
S1——泡沫干线管道截面积，m2；
v——泡沫混合液在管道内的流速，m/s。
所以，14.7×10-3=
D1=97mm
考虑设计余量并参照管道直径表，应该选用DN100的泡沫管径。
5.5.3泡沫支线管
泡沫支线管其一端与泡沫干线管连接，另一端与油罐顶上的固定空气泡沫产生器相连。
泡沫支线管的管径受中数泡沫产生器的泡沫流速影响，PZ6型中数泡沫产生器的泡沫流速为6L/s。
（5-8）
式中：
S2——泡沫支线管道截面积，m2；
所以,6×10-3=
D2=63mm
考虑设计余量并参照管道直径表，应该选用DN65的泡沫管径。
5.6泡沫液最小贮备量
系统用于贮存泡沫液的贮罐为常压罐，可用不锈钢、玻璃钢、聚乙烯等材料制作，贮罐型状、安装方式可根据实际需求进行设计，但所有贮罐必须有检修人孔和通气孔以及液位计。
求系统用泡沫液的最小贮备量，根据《高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范》GB50196—93第5.1.4条规定，系统用泡沫液的最小贮备量应按下式计算：
（5-9）
式中：
W——系统用泡沫液的最小贮备量，L；
WD——最大一个油罐用泡沫液的贮备量，L；
WG——泡沫液储罐与一个油罐的泡沫发生器之间管道中最大的泡沫液量，L；（这里按干路管道的管径计算）
WA——油罐区内扑救油品流散火灾需用泡沫液的贮备量，L。
所以：
W=792+
1149L
5.7泡沫系统用水贮备量计算
根据《高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范》GB50196-93第5.1.5条，泡沫系统用水的最小贮备量：
（5-13）
式中：
WS——泡沫系统用水的最小贮备量，L；
W——系统用泡沫液的最小贮备量，L。
K——混合比，当采用混合比为6%型中倍数泡沫液时，蛋白型取0.08，合成型取0.06。
本设计泡沫混合液为蛋白型，所以K取0.08；
所以：
第6章油罐区喷淋冷却系统设计
消防冷却水功能是一方面吸收辐射热，并及时带走热量，以保护着火罐及临近罐壁；另一方面，利用喷头喷射水雾作为隔热屏障。
因此消防冷却水的喷水强度及喷水效果均十分重要。
目前固定消防冷却水系统具有自动和半自动或手动控制功能的消防冷却水系统主要有以下几种：
自动喷水雨淋灭火系统，电动、气动阀门自动喷水灭火系统和固定消防水炮灭火系统[20]。
6.1消防冷却系统形式
根据《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008第8.4.5条罐壁高于17m储罐、容积等于或大于10000m3储罐、容积等于或大于2000m3低压储罐应设置固定式消防冷却水系统。
本设计内容尚未达到所要求，故采用移动式消防冷却水系统。
根据《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008第8.4.5条，冷却用水量的确定可根据表6-1：
表6-1消防冷却水的供水范围和供水强度
项目
供水范围
供水强度
附注
移动式水枪冷却
着火罐
固定顶罐
罐周全长
0.8L/s·m
—
浮顶罐、内浮顶罐
罐周全长
0.6L/s·m
注1、2
邻近罐
罐周全长
0.7L/s·m
—
固定式冷却
着火罐
固定顶罐
罐壁表面积
2.5L/min·m2
—
浮顶罐、内浮顶罐
罐壁表面积
2.0L/min·m2
注1、2
邻近罐
罐壁表面积的1/2
与着火罐相同
注3
注：
1．浮盘用易熔材料制作的内浮顶罐按固定顶罐计算；2．浅盘式内浮顶罐按固定顶罐计算；3．按实际冷却面积计算，但不得小于罐壁表面积的1/2。
6.1.1移动式冷却水量
冷却水流量：
（6-2）式中：
——着火罐移动冷却水供应强度，L/s·m；（着火罐供水强度为0.6，邻近罐供水强度为0.7）
C——内浮顶罐罐壁周长，m。
（1）着火罐移动冷却水流量
着火罐与邻近水罐冷却周长：
C1=C2=C3=C4=
D=3.14×14.5=45.53m
冷却水流量：
Q1=0.6×45.53=28L/s
（2）相邻罐移动冷却水流量
Q2=Q3=Q4=45.53×0.7=32L/s
（3）移动冷却水总流量：
Q动冷=Q1+Q2+Q3+Q4=124L/s
（4）故移动冷却用消防冷却水的总体积：
V动冷=Q动冷×4×3600=124×10-3×4×3600=1785.6m3
6.2消防栓
泡沫栓系供应泡沫混合液的消防栓。
在泡沫栓上接水带和泡沫枪，用泡沫扑救油品火灾。
根据规定，采用固定式泡沫灭火系统的储罐区，应沿防火堤外侧均匀布置泡沫消火栓。
根据《石油化工企业设计防火规范》第8.5.5条，消火栓的设置应符合下列规定：
1宜选用地上式消火栓；
2消火栓宜沿道路敷设；
3消火栓距路面边不宜大于5m；距建筑物外墙不宜小于5m；
4地上式消火栓距城市型道路路边不宜小于1.0m；距公路型双车道路肩边不宜小于
1.0m；
5地上式消火栓的大口径出水口应面向道路。
当其设置场所有可能受到车辆冲撞时，
应在其周围设置防护设施；
6地下式消火栓应有明显标志。
根据《石油化工企业设计防火规范》第8.5.6条，消火栓的数量及位置，应按其保护半径及被保护对象的消防用水量等综合计算确定，
并应符合下列规定：
1消火栓的保护半径不应超过120m；
2高压消防给水管道上消火栓的出水量应根据管道内的水压及消火栓出口要求的水
压计算确定，低压消防给水管道上公称直径为100mm、150mm消火栓的出水量可分别取
15L/s、30L/s。
n=
q——消防栓的出水量，这里取30L/s
故上式为：
=4.1
因此每个罐区设立5个消防栓才能满足移动冷却用水的需求
第七章消防用水量和消防水池
7.1消防用水量
根据《石油库设计规范》GB50074-2002第12.2.6条规定，石油库的消防用水量，应按油罐区消防用水量计算确定。
油罐区的消防用水量，应为扑救油罐火灾配置泡沫最大用水量与冷却油罐最大用水量的总和。
综上，V水池=（V动冷+WS）×2
V水池——水池的大小，m³
V动冷——移动消防冷却水体积，m³
WS——泡沫系统用水的最小贮备量
故上式为：
（1785.6+9.108）×2=3589m³
7.2.1水池的相关法规
根据《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008第8.3.2条规定，工厂水源直接供给不能满足消防用水量、水压和火灾延续时间内消防用水总量要求时，应建消防水池（罐），并应符合下列规定：
（1）水池（罐）的容量，应满足火灾延续时间内消防用水总量的要求。
当发生火灾能保证向水池（罐）连续补水时，其容量可减去火灾延续时间内的补充水量；
（2）水池（罐）的总容量大于1000m3时，应分隔成两个，并设带切断阀的连通管；
（3）水池（罐）的补水时间，不宜超过48h；
（4）当消防水池（罐）与生活或生产水池（罐）合建时，应有消防用水不作他用的措施；
（5）寒冷地区应设防冻措施；
（6）消防水池（罐）应设液位检测、高低液位报警及自动补水设施
7.2.2消防水池平面图
消防水池体积3589m3，设计4座体积同为1024m3水池，水池间设有连通管。
消防水池深4m，长和宽各为16m，其平面布置见图6-2。
图6-2消防水池平面图
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