20000平方米汽油储罐区消防安全设计毕业设计.doc

某20000m3汽油储罐区消防安全设计摘 要本设计在分析论证油库地理位置的基础上，根据规范要求确定了油库选址的正确性。完成了汽油储罐的选型和相应的平面布置，对罐区防火堤和消防道路进行设计。在此基础上，重点完成了油罐区泡沫灭火系统设计和油罐区喷淋冷却系统设计。主要确定了泡沫灭火系统的形式及组成，系统管线的管径、泡沫储罐的容量、泡沫喷头的数量、消防水量及水泵规格等。针对喷淋冷却系统确定了消防用水量、消防水池的大小、喷头数量、冷却管网的布置和管径大小、冷却用消防泵的规格等。关键词：消防安全 储罐区 泡沫灭火 喷淋冷却Design of fire protection on a 20000m3 gasoline storage tanks area ABSTRACTThe geographical position of the oil house was analyzed and the correction of the oil house site selection was confirmed. The types of gasoline storage tanks were selected and the corresponding layout of the tanks area was finished. The fire dike and the fire road were designed. The foam fire extinguishing system and the spray cooling system of the gasoline storage tanks area were designed. The system form and ponents of the foam fire extinguishing system were selected. The diameter of pipeline, the foam tank capacity, the number of foam sprinklers, fire water and the pump were calculated.Key Words: Fire Safety; Tanks area; Foam fire extinguishing; Spray cooling目 录第1章 绪论1.1 储罐区消防安全设计的必要性据统计,在油库事故中,火灾爆炸事故占事故总数的42.4%以上。而在油库着火爆炸事故中,油罐着火爆炸事故数占总爆炸事故数的25.6%1。目前我国油库的重大事故基本上都在20世纪80年代后发生，这与我国的储油设施规模越建越大有关2。对于管理有素的现代石化企业来讲,尽管油罐火灾爆炸事故的发生几率很低,甚至可以说是百年不遇。然而,此类事故一旦发生,处理起来较为麻烦。稍有不慎,便会使企业遭受重大损失,甚至可能会给企业带来灭顶之灾1。因此，在建设油库时，也应考虑配套的安全措施，研究应采取的安全手段，一旦发生事故时应采取的扑救方法，防止事故的扩大，防止造成重大伤亡事故。近几年来随着我国经济的发展，人们生活水平的提高，人民的安全意识也越来越高。一旦储罐区发生火灾或爆炸，造成的经济损失将是灾难性的。所以对油库罐区的消防安全设计极其必要3。1.2 油库消防安全的国内外发展概况1.2.1 国外油库消防安全的发展概况油库是收发和储存原油、汽油、煤油、柴油、喷气燃料、溶剂油、润滑油和重油等整装、散装油品的独立或企业附属的仓库或设施4。确保安全是油库最关键的工作。由于国外的油库消防安全发展较早，尤其是美国、日本等发到国家，油库消防安全技术早已成熟。受占地材料的影响，其消防安全设施已经偏向高效、占地小等方向发展。例如，我国现行的规范规定,闪点超过120的液体，且储罐容量大于1000m3时，其储罐之间间距一定要大于或等于5m5。而国外发达国家对土地的概念比较强，制度规范和项目设计也偏向也省土地、节省资源，如美国在同类情况下，其储罐之间间距标准为2.0m，日本和东南亚则为1.5m；消防水池由于占地面积大，在国外也不允许采用，一般用储水罐代替6。国外关于油库消防安全的法规起草的也比较早，例如，在自动喷水灭火系统方面，世界上最早的自动喷水灭火系统的规范是1885年由英格兰曼彻斯特的约翰沃曼德起草的，联合火灾保险公司的沃曼德看到了建立喷水灭火系统规范的需要，于1888年被伦敦的防火协会(FOC)采用，至1892年，由防火协会起草的第一部规范正式出版了。为了适应新的发展，这一规范反复进行修订，1979年扩充形成英国标准BS5306。在北美，自动喷水灭火系统规范的建立也比较早，早在19世纪末，1895年和1896年，来自20个北美保险公司的代表召开了一系列会议，起草了北美共同的自动喷水灭火系统规范7。1.2.2 国内油库消防安全的发展概况自20世纪80年代，我国油库的消防达到了一定的水平。中国石化销售公司自19661986年调查了10个省(自治区)、3个直辖市和3个直属分公司共16个单位所属的13级油库共2292个油罐的消防情况消防设施完好率为8O%95%，实有消防人员为应配备的8O%94%。消防组织和机构健全的单位占92%95%。在10个省属单位中达到训练要求的单位占56%，3个直辖市属单位和3个直属分公司达到训练要求的单位占95%。与地方消部门密切联系的单位占80%8。可以说我国油库消防系统从无到有，已发展到一个具有较完整的预防为主的消防体系。消防装备从初期的天然水和沙子，到从前苏联引进的化学泡沫、烟雾灭火系统，到90年代的引进安装日本干燥化学公司和香港集宝公司油库消防自动化系统，该系统包括火灾报警系统、工业电视监视系统、泡沫自动灭火系统、自动喷淋冷却系统、控制系统、动力系统等六个支系统，使油库的消防安全管理水平达到一个比较先进的新水平9。这些设施对保障油库的安全、防止意外事故的发生起到了一定的作用，但也存在着一些缺憾:一是消防设施的可靠性差，火灾情况下操作困难，扑救率不高，而且扑救率取决于泡沫、水源、泵、阀、人员、报警、组织等综合因素，如黄岛油库火灾就是典型一例，黄岛油库5油罐于1989年8月20日遭雷击发生火灾，其油罐上所设置的固定泡沫灭火系统和冷却水系统未发挥作用，致使损失惨重，共牺牲20多人，受伤28人，烧毁车辆数十台，烧掉漏掉原油近4万吨，烧毁5个油罐及全部辅助设备10；还有南京炼抽厂310油罐于1993年10月21日发生火灾，其(半)固定泡沫灭火系统也失效11。二是系统的管理、维护、保养工作量大，费用高。三是油库消防系统投资大，效益差。根据中国石化销售公司对其属下的16个单位的2292个油罐自1966年1986年的消防情况的调查，共发生火警、火灾5次，其中2次火灾还是发生于没有消防设施的覆土油罐，可见其消防设施的实际效益很低，几近为零8。所以我国油库消防安全的发展道路任重而道远。1.3 汽油可能引起的事故长期以来，汽油都是人们使用的最主要燃料之一，属于易燃易爆物质，如果在工业生产或存储中因为管理不当或设备故障可能造成火灾爆炸事故。火灾爆炸事故类型包括油池火灾、喷射火灾、沸腾液体扩展蒸汽爆炸和未封闭蒸汽云爆炸4种12。沸腾液体扩展蒸汽爆炸事故是当储罐在外部火焰的烘烤下突然破裂，使储罐内物质的压力平衡被破坏,造成介质急剧汽化，并随即被火焰点燃时发生沸腾液体扩展蒸汽爆炸。未封闭蒸汽云爆炸是指泄漏出来的介质与空气形成的混合气体中可燃物质的浓度在爆炸极限范围内，并遇到延迟点火的情况下所导致蒸汽云爆炸13。汽油的沸点在30205，常温下是液态，不能在空气中形成蒸汽云，发生蒸汽云爆炸和沸腾液体扩展蒸汽爆炸事故的可能性极小14。1.4 储罐区风险因素分析（1）基础问题不均匀沉降将使储罐倾斜，导致平底储罐底板开裂、连接管道断裂，引起成品油泄漏。（2）安全附件油罐的液位报警系统失灵时，易引起成品油泄漏。成品油外输时，可能由于储罐的液位仪表失灵或操作失误的情况下，造成储罐抽空发生危险。（3）呼吸阀、阻火器失效若油罐的呼吸阀、阻火器被堵塞，或进出油量过大而超过呼吸阀的能力时，引起油罐内外压力不平衡，造成胀罐或瘪罐事故。 （4）安装隐患若储罐安装、施工过程中存在许多未被发现的装配、焊接缺陷，留下安全隐患，而使用过程中又疏于检查和管理，易造成安全事故。 （5）腐蚀作用储罐的罐体特别是罐体底板，由于受到介质沉淀物及土壤的腐蚀，加上检验检测困难及底板处介质泄漏后不能及时发现，使之成为安全的薄弱环节，容易导致安全事故。 （6）检修事故检修时，储罐清理不净或成品油挥发出的可燃气体未完全置换，若此时人员进入罐内作业则有可能引起火灾、爆炸、人员中毒窒息事故发生。1.5 储罐区消防安全设计的研究内容本设计拟从两个个方面研究储罐消防安全设计（1）储罐区的设计布置根据汽油的特点、性质、储存要求等对油罐设计，确定油罐的型式、容量、数量以及相应的平面布置。然后对罐区防火堤和消防道路进行设计。（2）储罐区的消防设计储罐区的消防设计包括油罐区泡沫灭火系统设计和油罐区喷淋冷却系统设计。消防系统的见图1-1。图1-1 消防系统流程图针对所设计的油罐区，完成油罐区泡沫灭火系统设计和油罐区喷淋冷却系统设计。确定泡沫灭火系统的形式及组成，以此为基础进行水力计算，确定管线的管径、泡沫储罐大小、泡沫喷头的数量、消防水量及水泵规格等。然后在水力计算的基础上，确定消防用水量、消防水池的大小、喷头数量、冷却管网的布置和管径大小、冷却用消防泵的规格等。1.6 设计依据 （1）石油化工企业设计防火规范GB50160-20XX（2）石油库设计规范GB50074-20XX（3）建筑设计防火规范GB50016-20XX（4）低倍数泡沫灭火系统设计规范GB50151-92（5）高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范GB50196-93（6）储罐区防火堤设计规范GB50351-20XX（7）管道元件 DN(公称尺寸)的定义和选用GB/T1047-20XX第2章 油库选址库址的选择是油库建设中至关重要的工作，不仅直接影响到油库建设者的基本投资和总平面分区布置，而且对投产后油库的管理使用、改建、扩建和安全经营都将产生长远的影响。因此，库址选择在满足油库的业务和所承担任务的前提下，必须综合考虑区域的地理环境、水电供应、交通运输等因素，严格执行有关安全防火和环境保护规定，才能确定最佳库址。2.1 油库的等级根据石油库设计规范GB50074-20XX第3.0.1条规定，石油库的等级划分，应符合表2-1的规定。表2-1 石油库的等级划分等 级石油库总容量TV（m3）一 级100000TV二 级30000TV100000三 级10000TV30000四 级1000TV10000五 级TV1000表中总容量系指油罐容量和桶装油品设计存放量之总和，不包括零位罐和放空罐的容量。当石油库储存液化石油气时，液化石油气罐的容量应计入石油库的总容量。本设计中汽油库的总容量TV为20000m3，通过查表2-1可知，满足10000TV30000，所以20000m3汽油库为三级油库。2.2 油库地理位置2.2.1 油库选址的相关规定三级石油库的库址，不得选在地震基本烈度为9度及以上的地区。石油库的库址应具备良好的地质条件，不得选择在有土崩、断层、滑坡、沼泽、流沙及泥石流的地区和地下矿藏开采后有可能塌陷的地区。当库址选定在靠近江河、湖泊等地段时，库区场地的最低设计标高，应高于计算洪水位0.5m及以上，三级石油库计算洪水位采用洪水重现期为50年的防洪水标准。油库宜位于邻近城镇或居民区全年最小频率风向的上风侧。2.2.2 油库地理位置油库所在城市地处长江中游，该地区地震烈度为8度，土层地质以沙土层为主，全年主导风向是东南风，油库位于该市西北临江地区。通过对相关规定进行分析，油库地理位置符合要求。2.3 油库与道路的安全距离根据石油库设计规范GB50074-20XX第4.0.7条和5.0.3条规定，三级油库与公路的安全距离不小于15m，三级油库与国家铁路线的安全距离不小于50m，三级油库与装卸码头的安全距离不小于37.5m。因此，油库南面距其100m处是油品装卸码头，西面距油库180m处有一铁路线通过，东北面距油库45m处是一条国道，安全距离符合要求。第3章 储罐区的设计布置储罐区的设计布置根据汽油的特点、性质、储存要求等对油罐设计，确定油罐的型式、容量、数量以及相应的平面布置，然后对罐区防火堤和消防道路进行设计，对油库进行总平面布置。3.1 油罐设计3.1.1 汽油的特点、性质和储存要求汽油是的一大类，碳原子数约412的复杂，,为色至淡黄色的易流动液体。汽油的闪点为50度，范围在30至205，空气中含量为74g123g/m3时遇火。与汽油存储要求有关的规定，石油化工企业设计防火规范GB50160-20XX第3.0.2条和6.2.2条的规定，汽油属于甲B类液体，存储汽油选用金属浮舱式的内浮顶罐，石油库设计规范GB50074-20XX第6.0.2条规定，储存甲类和乙A类油品的地上立式油罐，应选用浮顶油罐或内浮顶油罐，浮顶油罐应采用二次密封装置。3.1.2 油罐选型根据汽油的存储要求和设计需要，汽油油罐选用二次密封装置的内浮顶油罐。内浮顶储罐是在拱顶储罐内部增设浮顶而成，罐内增设浮顶可减少介质的挥发损耗，外部的拱顶又可以防止雨水、积雪及灰尘等进入罐内，保证罐内介质清洁。这种储罐主要用于储存轻质油，例如汽油、航空煤油等。内浮顶储罐采用直线式罐壁，壁板对接焊制，拱顶按拱顶储罐的要求制作。目前国内的内浮顶有两种结构：一种是与浮顶储罐相同的钢制浮顶；另一种是拼装成型的铝合金浮顶。钢制浮顶的材质为非易熔材料，而铝合金浮顶的材质属于易熔材料。根据法规，如将内浮顶储油罐浮盘由易熔材料改为非易熔材料，例如钢制材料，这样储罐可以按照浮顶油罐考虑平面布置和消防设置，具有以下几方面的优势：（1）减小占地，油罐之间的防火距离可由0.6D（罐直径）变为0.4D，单罐容积越大越有利。（2）储罐安全性提高，危险性减小，着火后灭火容易。（3）由于内浮顶储罐危险性小，消防设置可以降低。（4）消防冷却水供给范围、供给强度和连续供给时间降低（5）泡沫灭火系统：着火罐的保护面积减小，由其横截面积变为罐壁与泡沫堰板之间的环形面积。泡沫混合液的连续供给时间降低。油罐上每个空气泡沫产生器出防火堤管线数量减少。（6）消防设施及其配套设施相应减少或减小15。所以汽油储罐的浮盘为钢制单盘。本设计的汽油储罐区容量为20000m3，根据任务需要和受占地面积影响，选用二个有效容积为4000m3和二个有效容积为6000m3内浮顶油罐。储罐主要参数见表3-1。表3-1 储罐主要参数有效容积/m340006000油罐直径/mm1600019600油罐高度/mm2000020000罐壁与泡沫堰板距离/mm80010003.1.3 油罐布置油库以储存汽油为主，面积约10000m2。，为了减少占地面积，合理利用土地资源，油罐采用双排布置。根据石油库设计规范GB50074-20XX第6.0.5条规定，存储甲B类液体的浮顶油罐、内浮顶油罐油罐之间的防火距离为0.4D。所以汽油油罐间距为8m，油罐的平面布置如图3-1。图3-1 油罐平面布置3.2 防火堤设计随着石油化工事业的发展，大型化工液体原料储运库，化工生产装置的液体原料、中间体和成品，都需要数量较多的储罐区。根据有关规范需要设置防火堤，亦称防油堤、防液堤。3.2.1 防火堤的功能（1）当储罐一旦破裂或失火，为使储罐内的物料不致漫延到其它范围，减少损失，并及时处理。（2）正常生产时，由于储罐内的介质一般属于有污染的液体，操作过程中管道阀门又有滴漏，设置防火堤便于进行污水处理16。3.2.2 防火堤选型构造（1）防火堤选型防火堤的主要类型包括土筑防火堤、砖混结构防火堤、毛石防火堤和钢筋混凝土防火堤14。防火堤的选型应在满足各项技术要求的基础上，因地制宜，合理选型，达到安全耐久、经济合理的效率。由于土筑防火堤占用土地资源多，砖混结构防火堤和毛石防火堤由于均属脆性材料，使用中容易出现裂缝，耐久性、安全性较差。而钢筋混凝土防火堤整体性好，强度高，抗震性能好，安全性能好，特别是当罐区下游地区为重要工业区或生活区时，采用强度和密实性皆佳的钢筋混凝土防火堤更具有明显的安全意义。故选用钢筋混凝土防火堤。（2）防火堤构造根据储罐区防火堤设计规范GB50351-20XX规定，钢筋混凝土防火堤的堤身要构造密实、不渗漏，防火堤内无培土并喷涂隔热防火涂料，耐火极限不宜低于3小时。钢筋混凝土防火堤堤身及基础底板的厚度应由强度及稳定性计算确定且不应小于200mm,钢筋混凝土防火堤应双向双面配筋，竖向钢筋直径不宜小于12mm，水平钢筋直径不宜小于l0mm，钢筋间距不宜大于200mm，竖向钢筋的保护层厚度不应小于30mm，基础底板受力钢筋的保护层厚度当有垫层时不应小于40mm，无垫层时不应小于70mm。堤身的最小配筋率和耐久性要求应按现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010执行。进出油罐组的泡沫管线、冷却水管线和电缆线从防火堤的顶部跨越。当管线必须穿越防火堤时，应设置套管并采取有效的密封措施。如图3-2，一般在堤壁内预埋一个短管，然后连接一根1m长左右的软管，以便适应罐基的下沉及管道的伸缩，待管道安装完毕后用非燃烧材料封闭16。图3-2 管线必须穿越防火堤时安装图3.2.3 防火堤平面布置根据石油化工企业设计防火规范GB50160-20XX第6.2.13条规定立式储罐至防火堤内堤脚线的距离不应小于罐壁高度的一半。由于本设计油罐高度为20m，所以汽油储罐到防火堤内堤脚线为10m。防火堤的平面布置如图3-3。图3-3 防火堤的平面布置由防火堤的平面布置图可知:防火堤长m防火堤宽m3.2.4 防火堤高度计算防火堤的高度一般考虑两个方面：一方面是在发生事故时，能方便消防员进入事故区进行消防工作。另一方面是发生事故时，能有效地阻止可燃液体的蔓延。所以，防火堤的高度不能建的太高，也不能太低。根据石油化工企业设计防火规范GB50160-20XX，防火堤内的有效容积不应小于罐组内1个最大储罐的容积并且立式储罐防火堤的高度应为计算高度加0.2m，但不应低于1.0m（以堤内设计地坪标高为准），且不宜高于2.2m（以堤外3m范围内设计地坪标高为准）。防火堤高度下限规定为1.0m，是为了防止消防水及泡沫液外溢，同时也是为了限制罐组占地面积过大。防火堤高度上限规定为2.2m，且从外侧计算，主要考虑满足消防操作视野的要求，同时也考虑到单罐容积和储罐组容积越来越大，储罐区占地面积急剧增加，为了减少占地，并尽可能增大防火堤的有效容积。（1）防火堤的体积根据石油库设计规范GB50074-20XX第6.2.12条规定，内浮顶罐罐组防火堤内的有效容积不应小于罐组内1个最大储罐容积的一半。本设计最大储罐体积为6000m3，所以有效容积为取3000m3。（2）防火堤的高度根据储罐区防火堤设计规范GB50351-20XX第3.2.6条规定，油罐组防火堤有效容积按3-1式计算： （3-1）式中：V防火堤有效容积，m3；A由防火堤中心线围成的水平投影面积，m3；Hj设计液面高度，m；V1防火堤内设计液面高度内的一个最大油罐的基础体积，m3；V2防火堤内除一个最大油罐以外的其他油罐在防火堤设计液面高度内液体体积和油罐基础体积之和，m3；V3防火堤中心线以内设计液面高度内的防火堤体积和内培土体积之和，m3；V4防火堤内设计液面高度内的隔堤、配管、设备及其他构筑物体积之和，m3。有效容积V取3000m3。由于汽油储罐的基础高度很低，相对体积很小，汽油储罐基础体积不计，所以V1取0。本设计选取防火堤内堤脚线为标准，且无培土，故V3取0。防火堤内无隔堤，其他体积忽略不计，V4也取0。m根据石油化工企业设计防火规范GB50160-20XX第6.2.17条立式储罐防火堤的高度应为计算高度加0.2m，防火堤的设计高度m。施工时可按1.1m建造。3.2.5 防火堤剖面图根据储罐区防火堤设计规范GB50351-200规定，储罐区防火堤的设计宽度为200mm，基础埋深0.5m。防火堤要承受液体的水平剪切力和弯矩，如图3-4，防火堤内侧所受的静液压力荷载值可按下列公式计算确定:图3-4 防火堤内侧所受的静液压力荷载值 (3-2) (3-3) (3-4)式中：在液体深度方向防火堤内侧受最大静液压力值，kN/m2；堤内液体重度，取10kN/m3；液体最大深度，1.04m；在液体深度方向防火堤内侧受最大静液压合力值，kN/m2；在液体深度方向静液压力对防火堤内侧最大弯矩值，kN/m；带入数据得：kN/m2kN/m2kN/m所以防火堤要承受液体的最大静液压力10.4kN/m2，承受的最大弯矩2.704kN/m。防火堤的设计高度1.04m，防火堤剖面图如图3-4：图3-4 防火堤剖面图3.3 消防道路设计根据石油库设计规范GB50074-20XX第5.0.9条规定，油库油罐区应设环行消防道路，油罐中心与最近的消防道路之间的距离，不应大于80m。消防道路与防火堤外堤脚线之间的距离，不宜小于3m。根据石油化工企业设计防火规范GB50160-20XX第4.3.4条规定，消防车道的路面宽度不应小于6m，路面内缘转弯半径不宜小于12m。故消防道路宽度设计6m，消防道路与防火堤外堤脚线之间的距离为3m，转弯半径12m。第4章 油库总平面布置油库的总平面布置是根据油品业务要求和油库的安全要求，合理确定各项设施的相对位置，以保证油品的安全储存和收发作业。4.1 一般要求进行油库总平面布置时应考虑下列原则：（1）符合油库总工艺流程的要求；（2）分区合理、明确；（3）合理利用地形，又要结合水文及地质要求；（4）油库装卸和发放区要尽可能靠近交通线，使铁路专用线和公路支线较短；（5）油库的铁路专用线不应和油库出入口的道路交叉；（6）库内油品尽量做到单向流动，避免在库内往返、迂回；（7）库内各种设施及建、构筑物之间的防火间距，必须符合的有关规定；（8）油库通向公路的车辆出入口，三级油库不宜小于二处17。4.2 油库各分区布置4.2.1 分区划分 20000m3汽油油库包括生产区、辅助生产区和行政管理区，分区及分区内主要建、构筑物见表4-1：表4-1 分区及分区内主要建、构筑物序号分区区内主要建、构筑物1生产区油罐、防火堤、油泵房2辅助生产区消防泵房、消防水池、污水处理场、变配电站3行政管理区办公楼、宿舍、食堂4.2.2 防火间距的相关规定汽油油泵房的耐火等级为二级，根据石油库设计规范GB50074-20XX第5.0.3条规定，油泵房与单罐容量6000m3内浮顶油罐的安全间距为15m。变配电站的耐火等级为二级，根据石油库设计规范GB50074-20XX第5.0.3条规定，变配电站与单罐容量6000m3内浮顶油罐的安全间距为15m，与油泵房安全间距为15m。消防泵房包括泡沫泵站和消防水泵房，泡沫泵站在救火过程中起着心脏作用，这就要求在救火过程中，不受火灾威胁，所以规定其建筑耐火等级不低于二级，而且距保护对象的安全距离不小于30m。泡沫泵站与消防水泵房都需要水源、电源，为了便于管理和集中控制，并且节省投资，泡沫泵站宜于消防水泵房合建。另外，从救火角度，泡沫泵站出泡沫时间规定在5min以内。根据石油化工企业设计防火规范GB50160-20XX第5.4.3条规定，污水处理场内的设备、建(构)筑物平面布置防火间距不应小于表4-2的规定。表4-2 污水处理场内的设备、建（构）筑物平面布置的防火间距（m）类别变配电所、化验室、办公室等含可燃液体的隔油池、污水池等集中布置的水泵房污油罐、含油污水调节罐焚烧炉污油泵房变配电所、化验室、办公室等15151515含可燃液体的隔油池、污水池等15151515集中布置的水泵房1515污油罐、含油污水调节罐15151515焚烧炉151515污油泵房1515根据石油库设计规范GB50074-20XX第4.0.7条规定，三级油库的居住区及公共建筑物与防火堤的中心线安全间距为80m，少于1000人或300户的居住区与三级油库的距离可减少25%，故行政管理区与防火堤的中心线安全间距设计为60m。4.2.3 防火间距确定根据防火间距的相关规定，本设计中油库内主要建、构筑物之间的防火间距见表4-3：表4-3 建、构筑物之间的防火间距（m）建、构筑物油泵房防火堤中心线消防泵房行政管理区变配电站污水处理场最大储罐油泵房1515防火堤中心线6010消防泵房1530行政管理区6015续表4-3变配电站151515污水处理场15151515最大储3 油库的平面布置图油库的办公楼、宿舍区等行政管理区和辅助生产区主要集中于油库的北面，而油罐区则位于油库的南端，总平面布置如图4-1。图4-1 油库平面布置第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GB50074-20XX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21200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）1.11pH值（20）67.5黏度（20）/（10-3Pas）2530流动点/-5发泡倍数（20）2025%析液时间（20）/min6抗烧时间（20）/min105.1.2 泡沫灭火系统设施的设置方式根据石油库设计规范GB50074-20XX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GB5019693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GB 5019693第5.1.2.2条，泡沫混合液的供给强度为4L/minm2。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GB5019693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170m。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/minm2；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：L5.2.3 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/minm2； SZ油罐防护面积，m2；L/s5.3 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PZ30.6MPa3L/SPZ60.6MPa6L/S5.3.1 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GB50074-20XX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PZ3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GB50074-20XX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/min1531151532156000m3汽油内浮顶罐的直径为19.6m，故选泡沫枪的数量2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GB50074-20XX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6L/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：L5.4.3 泡沫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。泡沫消火栓的间距不应大于60m，且设置数量不宜少于4个。本设计共4个储罐，泡沫消火栓的设置数量为8个。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/s5.5 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/T104720XX确定，DN系列选用的数值附表1所示。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，170m；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，mm考虑设计余量并参照管道直径表，应该选用的泡沫管径，的管径参数为De744.5。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，PZ3型中数泡沫产生器的泡沫流速为3L/s。 (5-8)式中：S2泡沫支线管道截面积，m2；所以，mm考虑设计余量并参照管道直径表，应该选用的泡沫管径，的管径参数为De594.5。5.6 泡沫储罐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GB5019693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；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：L根据设计所需泡沫液量，并考虑在实际灭火中保证泡沫液量充足，本设计选用300L不锈钢储罐。5.7 泡沫比例混合器泡沫比例混合装置是泡沫灭火系统实现泡沫灭火剂与水按规定比例自动混合成泡沫混合液，通过输送管网将其送入泡沫产生设备或泡沫喷射设备喷射泡沫实施灭火的核心设备。目前国外的泡沫比例混合装置的型式主要有五种:管线式负压空气泡沫比例混合装置、环泵式负压空气泡沫比例混合装置、平衡式空气泡沫比例混合装置、压力式空气泡沫比例混合装置、水轮机驱动泵式泡沫比例混合装置18。本设计采用环泵式泡沫比例混合器。5.7.1 安装方式和工作原理环泵比例混合流程是泡沫消防工程上最早的一种流程，其安装见图5-219。虽然在一些技术先进的国家己开始由其他流程取代，但在我国目前该流程还是应用较普遍的一种泡沫消防流程。环泵比例混合器的安装位置必须置于消防水泵进、出口之间的回路管段上，环泵比例混合器的进口与消防水泵的出水管连接，环泵比例混合器的出口（扩散管）则与消防水泵的进水管连接，吸泡沫液的口与泡沫管连接。图5-2 环泵式泡沫比例混合流程安装示意图1泵出口管；2阀门；3环泵式比例混合器；4阀门；5吸液管；6泡沫液加入口；7排气口；8混合器进液管；9混合器出液管；10泡沫液储罐；11消防泵；12消防泵进水管；13泡沫液；14水源；15排渣口工作原理：当水泵启动后，有压力的水流由阀进入泡沫比例混合器，经过喷嘴喷入扩散管，再由扩散管经水泵进水管吸入水泵内，在这样不断循环中，由于喷嘴口径很小，水流由喷嘴喷出，流速很快，真空室内造成负压，于是泡沫液罐内的泡沫液在大气压力的作用下，通过吸管和控制孔被吸进真空室，与水混合形成泡沫混合液，混合液流经扩散管进入泵的进水管。如果泵是正压进水，当比例混合器进口压力为0.7MPa时，其出口背压不大于0.02MPa，当其进口压力大于0.9MPa时，其出口背压不大于0.03MPa，否则泡沫液就不能够按6的比例混合，甚至水会从环泵比例混合器扩散管倒流入泡沫液罐。环泵比例混合器俗称负压空气泡沫比例混合器。5.7.2 环泵式泡沫比例混合器的选型根据泡沫混合液流量和泡沫液流量确定环泵式泡沫比例混合器型号。泡沫液的混合比为6%，目前，市场上PH系列环泵式泡沫比例混合器型号和规格见表5-5。表5-5 PH系列环泵式泡沫比例混合器型号和规格型号混合液流量（L/s）泡沫液流量（L/s）进口压力（MPa）出口压力（MPa）PH16160.960.61.400.05PH24241.440.61.400.05PH32321.920.61.400.05PH48482.880.61.400.05PH64643.840.61.400.05由于泡沫混合液的总流量为10.4L/s，所以选用PH16型环泵式泡沫比例混合器。5.8 泡沫泵泡沫泵的选择需根据泡沫混合液的流量、扬程确定。通过计算泡沫混合液所需扬程和流量，选择泡沫泵的型号。5.8.1 确定泡沫泵的扬程泡沫泵扬程的计算公式： （5-10）式中：泡沫泵的扬程，； 泡沫混合液管线总摩阻损失，； 空气泡沫产生器入口与消防水池液面和标高差，； 空气泡沫产生器进口工作压力，；泡沫混合液密度（因为其中有94%的水，所以一般取，为水的密度）。（1）确定摩阻损失系数确定泡沫泵的扬程，首先要计算雷诺数Re的大小，确定流体的流动形式。Re2000，层流；Re=20004000，过度流；Re4000，湍流。通过确定流体的流动形式，计算摩阻损失系数。雷诺数为： （5-11）式中Re雷若