原油罐区消防水系统可靠性分析（北山岭）——罐区消防系统供水能力、用水量和消防喷淋强度计算（3）

原油罐区消防水系统可靠性分析原油罐区消防水系统可靠性分析 北山岭 北山岭 罐区消防系统供水罐区消防系统供水 能力 用水量和消防喷淋强度计算能力 用水量和消防喷淋强度计算 3 3 稳定可靠的消防系统水系统要求罐区储水量 消防供水能力和 冷却强度满足或超过规范要求 下面对罐区消防供水流量 储 罐喷淋强度和系统用水总量进行核算 1 原油罐区的消防设施和供水能力 消防系统供水设施能力等都是影响系统用水的重要因素 按 三同时 要求 罐区消防系统在 12 5 万 m3 的原油罐建设时 同步改造 并同时投用 以下计算是以 12 5 万 m3 的原油罐为 对象 表 1 2 是罐区消防系统改造前后设施配置情况 表 1 罐区现有消防供水设施列表 序号 设施名称 数量 设施参数 备注 1 消防给水泵 2 q 756m3 h h 78m 1 开 1 备 2 消防泡沫泵 2 q 288m3 h h 100m 1 开 1 备 3 消防储水池 3 总储水量 13600m3 满水状态 4 消防水塘 1 容量为 14000m3 储水很少 表 2 消防系统改造后消防供水设施列表 序号 设施名称 数量 设施参数 备注 1 消防给水泵 2 q 840m3 h h 100m 1 开 1 备 2 消防泡沫泵 2 q 432m3 h h 120m 1 开 1 备 3 消防储水池 3 总储水量 13600m3 满水状态 4 消防水塘 1 容量为 14000m3 储水很少 2 罐区规范用水量的计算 表 3 是罐区扩建后储罐参数列表 按 石油化工企业设计防火 规范 gb50160 92 1999 年局部修订条文 消防灭火用水 包括冷却用水 q1 和泡沫混合用水 q2 两部分 下面 我们将分 别进行计算 表 3 改造后作业区原油罐区有关参数 序号 原油罐规模 数量 基本参数 备注 1 50000m3 12 60000 20000 原有 2 125000m3 2 90000 21800 新建 2 1 储罐消防冷却系统规范用水量计算 a 计算依据 根据 石油化工企业设计防火规范 gb50160 92 1999 年局 部修订条文 第 7 3 8 第 7 3 10 和第 7 3 16 条 储罐消防 冷却水供给强度为 2 0l min m2 延续时间 4 小时 b 计算结果 r s1 q1 1 q1 r t 式中 r 消防冷却水量 s1 储罐罐壁面积 q1 储罐消防冷却水供给强度 t 灭火时间 按 4 或 6 小时计算 r 3 14 90 21 8 2 0 12321 36l min 205 3l s 按规范要求 4 小时用水量 q1 为 q1 205 3 3600 4 10000 2956 32m3 2 2 泡沫系统规范用水量计算 泡沫系统用水包括固定泡沫系统混合液用水和辅助泡沫枪用水 两部分 a 计算依据 按 低倍数泡沫灭火系统设计规范 gb50151 92 2000 年局部修订条文第 2 2 2 条第三点 外浮顶储罐应选 用液上喷射泡沫灭火系统 第 3 2 2 条规定 泡沫混合液供给 强度为 12 5l min m2 连续时间为 30 分钟 单个泡沫产生器 pc8 最大保护周长为 24m 按机械设计图 泡沫堰板距罐壁 1m 按照 3 1 4 条 当罐直径大于 40m 时 辅助泡沫枪数量为 3 支 pq8 连续时间 30 分钟 b 计算结果 固定泡沫系统混合液规范计算值 w1 s2 q2 2 式中 w1 泡沫混合液总量 s2 罐体灭火环形面积 q2 泡沫混合液供给强度 s2 3 14 452 3 14 90 2 2 4 279 46m2 w1 279 46 12 5 3493 25l min 58 22l s 辅助泡沫枪泡沫用量 w2 8 3 24l s 泡沫系统总用量 w w1 w2 15 163m3 泡沫系统管线充满混合 液 15m3 系统采用 6 空气泡沫液 故 q2 163 0 94 153 22m3 2 3 罐区消防系统规范用水总量计算 根据以上计算 罐区消防系统规范用水总量 q 为 q q1 q2 2956 32 153 21 3109 54m3 3 消防水系统用水流量 总量和储罐喷淋强度的设计核算 3 1 12 5 万 m3 原油储罐消防喷淋用水流量设计 表 4 是 12 5 万 m3 原油储罐消防喷淋设施配置和冷却用水流量 表 图 1 是储罐消防喷淋环管和竖管侧面图 环管有 6 圈 每 圈均分为 6 段 6 根竖管负责每圈中的 1 段 共 6 段 供水 表 4 12 5 万 m3 原油储罐消防喷淋设施配置 序号 位置 管径 喷头数 单位流量 各圈流量 备注 1 第 1 圈 52 126 5 4 680 4 每圈喷头的流量通过调整孔板分布达到均等 2 第 2 圈 67 168 6 8 1142 4 3 第 3 圈 67 168 6 8 1142 4 4 第 4 圈 79 210 6 8 1428 0 5 第 5 圈 79 210 8 0 1680 0 6 第 6 圈 147 336 18 6 6249 6 7 总数 1218 12322 8 注 单流量是指单个喷头的流量 表中流量单位均为 l min 管径是指环管内径 单位为 mm 图 1 储罐消防喷淋环管和竖管侧面图 3 2 消防系统用水量总量计算 a 冷却水总量计算 根据 石油化工企业设计防火规范 gb50160 92 1999 年局 部修订条文 第 7 3 16 条 储罐消防冷却水供给延续时间 4 小 时 按表 4 储罐冷却用水 q3 q3 12322 8 60 4 1000 2957 5m3 b 泡沫用水总量计算 按照 低倍数泡沫灭火系统设计规范 gb50151 92 2000 年 局部修订条文 第 3 2 2 条规定 单个泡沫产生器 pc8 最大 保护周长为 24m 故泡沫发生器实际数量 n 3 14 90 24 11 78 取 n 12 泡沫实际用量 w3 泡沫发生器用量 泡沫系统泡沫用量 即 w3 12 8 3 8 30 60 1000 15 231m3 发泡用水 q4 0 94 w3 217 14 c 储罐消防用水总量 q 计算 根据以上计算 罐区消防系统设计用水总量 q 为 q q3 q4 3174 6m3 3 3 储罐喷淋强度核算 按表 4 储罐喷淋强度 q 为 q 12 322 8 s1 2 00l min m2 4 消防冷却喷头额定流量的可靠性 从上面储罐喷淋强度核算可以知道 喷淋系统是满足规范要求 达到 2 00l min m2 但其前提是每个喷头的流量必须满足表 4 中的要求 下面我们进一步分析冷却喷头达到额定流量的工作 条件和满足工作条件的可靠性 l k 10 p 0 5 3 式中 l 喷头流量 l min k 喷头流量系数 p 喷头工作压力 mpa 式 3 是在喷头工作压力下流量的计算公式 根据式 3 相同的喷头 只要工作压力 p 相同 其流量是相同的 在图 1 中 喷淋竖管负责供水环管是不同高度的 6 段 每段长度只有 47 1m 3 14 90 6 47 1m 耐用在中间与竖管接通 两边只 有 24m 其中的压降非常小 环管镀锌阻力更小 可以认为 每段环管上喷头的工作压力是相等的 如图 2 图 2 储罐消防冷却竖管侧面图 根据 自动喷水灭火系统设计规范 gbj84 水力计算 式中 i 当量压力降 mpa m u 管线内的平均流速 m s dj 管内径 m 系统管线内某点压力 p 可以用式 5 计算 p p0 l i 5 式中 p 系统管线中某点压力 mpa p0 系统某一已知压力点的压力 mpa l 检测点到已知点之间的距离 m 消防给水泵出口到 12 5 万 m3 原油储罐管线为 350 968000 前面已经知道 主管流量为 740m3 h 查图 3 流速 u 为 2 4m s 按式 4 到储罐根管线压力为 图 3 管径 流量 流速关系计算图 同样 我们用式 6 可以计算喷淋环管减压阀前的压力 结果 如表 5 表 5 环管压力计算列表 序号 环管 位置 环管 高度 环管最 大压力 备注 1 第 1 圈 21 25 0 56 满足工作压力 2 第 2 圈 19 65 0 57 满足工作压力 3 第 3 圈 17 95 0 59 满足工作压力 4 第 4 圈 16 70 0 60 满足工作压力 5 第 5 圈 14 80 0 62 满足工作压力 6 第 6 圈 12 30 0 65 满足工作压力 注 高度单位为 m 压力单位为 mpa p 环 p 框 0 001 h 6 式中 h 是环管距离罐底的高度 具体见图 2 上面计算的 p 根为 0 77mpa 图 4 是设计选用喷头特性曲线 表 2 中 最大喷头流量为 18 6l min 最小为 5 4l min 按图 4 中 只要喷头工作压力大于 1 5mpa 选用不同的喷头即可满 足设计汉量要求 根据表 5 计算结果 各段环管的工作压力最大值达到 0 56mpa 以上 在实际或可以通过孔板调整使环管压力达到喷头设计工作压力 因此 储罐喷淋系统的喷淋强度可以达到 2 0l min m2 满足设计规范 根据以 上过程进行反算 只要消防给水泵出口压力大于 0 7mpa 储罐喷淋系统的喷淋 强度仍可以满足 2 0l min m2 的规范要求 图 4 sptm 喷头特性曲线 2 5 消防冷却设施的性能可靠性 12 5 万 m3 罐固定喷淋系统是采用山海关开发区电站辅机厂专利产品 spl 型储 罐喷淋喷雾冷却消防装置 该消防