石油化工項(xiàng)目中設(shè)置消防水箱的探討

1、<p>　　石油化工項(xiàng)目中設(shè)置消防水箱的探討</p><p>　　摘 要 消防水箱用于貯存撲滅初期火災(zāi)用水，但在化工項(xiàng)目中，存在消防用水量大，壓力高等特點(diǎn)，且我們現(xiàn)行《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50160-2008中對(duì)消防水箱并無相關(guān)規(guī)定，本文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目中的經(jīng)驗(yàn)與不同規(guī)范的要求探討石油化工項(xiàng)目設(shè)置消防水箱的合理性及其容積計(jì)算方法。 </p><p>　　關(guān)鍵詞 石油化工項(xiàng)目

2、 消防水箱 氣壓罐 容積 前10分鐘水量 初期火災(zāi) </p><p>　　中圖分類號(hào)：F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　消防水箱的作用 </b></p><p>　　消防水箱包括氣壓水罐、水塔、分區(qū)給水系統(tǒng)的分區(qū)水箱等設(shè)施，用于儲(chǔ)存火災(zāi)初期的消防用水量，同時(shí)維持消防滅火設(shè)施準(zhǔn)工作狀態(tài)下所需要的水壓。 </p>

3、<p>　　規(guī)范對(duì)消防水箱的有關(guān)規(guī)定 </p><p>　　《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50151-2010，以下簡稱泡沫規(guī)）、《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50219-1995）、《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-2008，以下簡稱石化規(guī)）、《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50074-2002，以下簡稱石油庫規(guī)）、《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50183-2004）及其它石化方面

4、規(guī)范中均未明確消防水箱和火災(zāi)初期消防供水流量、壓力要求。 </p><p>　　《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016-2006，以下簡稱建規(guī)）中提到設(shè)置常高壓給水系統(tǒng)并能保證最不利點(diǎn)消火栓和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等的水量和水壓的建筑物，或設(shè)置干式消防豎管的建筑物，可不設(shè)置消防水箱，在設(shè)置臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)的建筑物應(yīng)設(shè)置消防水箱（包括氣壓水罐、水塔、分區(qū)給水系統(tǒng)的分區(qū)水箱）。同時(shí)要求重力自流的消防水箱設(shè)置在建筑最高部位，

5、容積應(yīng)滿足10min消防用水量，當(dāng)室內(nèi)消防用水量小于等于25l/s時(shí)，水箱最大容積為12m3，當(dāng)室內(nèi)消防用水量大于25l/s時(shí)，水箱最大容積為18m3。 </p><p>　　《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50084-2005）中則只要求采用臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置高位水箱，不設(shè)高位水箱的建筑可用氣壓供水設(shè)備替代，氣壓供水設(shè)備的有效容積應(yīng)按系統(tǒng)最不利處4只噴頭在最低工作壓力下的10min用水量確定，干式系統(tǒng)、預(yù)

6、作用系統(tǒng)還應(yīng)滿足管道充水容積。 </p><p>　　《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50045-95 2005版)要求設(shè)有高位水箱的消防給水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置增壓設(shè)施，其氣壓水罐調(diào)節(jié)水容量為兩支水槍和5個(gè)噴頭30秒的用水量，即450L。&#160; </p><p>　　石油化工項(xiàng)目特點(diǎn)分析 </p><p>　　按石化規(guī)要求，石化項(xiàng)目中消防給水系統(tǒng)均采用穩(wěn)高壓

7、系統(tǒng)，而在其它規(guī)范中只有臨時(shí)高壓與常高壓兩個(gè)概念。確定常高壓或臨時(shí)高壓的判斷標(biāo)準(zhǔn)是火災(zāi)時(shí)啟不啟水泵，因此穩(wěn)高壓系統(tǒng)屬于臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)范疇。通過比較平時(shí)與消防時(shí)系統(tǒng)的壓力與流量，我們可以很清楚了解三個(gè)系統(tǒng)的具體區(qū)別，詳見下表1 </p><p>　　由上表可知石化項(xiàng)目中采用的穩(wěn)高壓系統(tǒng)屬于建規(guī)、自噴規(guī)范中要求的臨時(shí)高壓系統(tǒng)，但比其要求更嚴(yán)格，主要體現(xiàn)在準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)管網(wǎng)里需要維持不小于主泵的消防壓力，并能直接滿足一

8、部分消防用水量。 </p><p>　　在石化項(xiàng)目中，通常設(shè)置有工藝裝置區(qū)、罐區(qū)，因此其消防給水系統(tǒng)壓力均大于0.70Mpa，屋頂水箱顯然無法滿足這個(gè)要求，為保證準(zhǔn)工作狀態(tài)消防管網(wǎng)內(nèi)壓力及流量，只能采用穩(wěn)壓泵+氣壓罐形式，并保證可以在主泵啟動(dòng)前提供兩支水槍和5個(gè)閉式噴頭30秒的用水量。 </p><p>　　化工項(xiàng)目中氣壓罐容積計(jì)算 </p><p>　　消防氣壓罐

9、的工作原理 </p><p>　　消防氣壓罐的消防總?cè)莘e分為兩個(gè)部分，即消防貯水有效容積（調(diào)節(jié)容積）及不動(dòng)水容積（采用隔膜式氣壓罐時(shí)不動(dòng)水容積為0），其中有效容積又由穩(wěn)壓水容積與緩沖水（消防儲(chǔ)水）容積組成，如圖1所示。&#160; </p><p><b>　　圖1 </b></p><p>　　系統(tǒng)平時(shí)的壓力由穩(wěn)壓泵提供，當(dāng)壓力達(dá)到P

10、3時(shí)，穩(wěn)壓泵自動(dòng)停止運(yùn)行；當(dāng)壓力降低，降至P2時(shí)，穩(wěn)壓泵自動(dòng)開啟，當(dāng)系統(tǒng)壓力重新到達(dá)P3時(shí)，穩(wěn)壓泵停止工作。如此循環(huán)以保持系統(tǒng)的高壓狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，隨著消防設(shè)施的投入使用，系統(tǒng)壓力開始下降，當(dāng)降至P1時(shí)，消防泵自動(dòng)啟動(dòng)滅火。 </p><p>　　消防氣壓罐的設(shè)計(jì)計(jì)算 </p><p>　　氣壓罐的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容主要分為每個(gè)壓力控制點(diǎn)壓力值及氣壓罐有效容積、總?cè)莘e的確定。 </p&

11、gt;<p>　　根據(jù)波-馬定律，氣壓罐內(nèi)密閉氣體在不同狀態(tài)下有如下關(guān)系： </p><p>　　V3*P3=(V3+V2)*P2, V3= (1) </p><p>　　V3*P3=(V3+V2+V1)*P1 (2) </p><p>　　式中 P3------氣壓罐內(nèi)最大壓力（絕對(duì)壓力），即穩(wěn)壓泵停泵壓力，MPa； </p><

12、p>　　P2------穩(wěn)壓泵啟泵壓力（絕對(duì)壓力），MPa； </p><p>　　P1------消防泵啟泵壓力（絕對(duì)壓力），MPa； </p><p>　　V3-----P3壓力下，氣壓罐內(nèi)的空氣容積， m3， </p><p>　　V2-----穩(wěn)壓容積， m3， </p><p>　　V1-----緩沖水容積，即消防水容積， m

13、3， </p><p>　　通常在一個(gè)項(xiàng)目中，當(dāng)消防增壓穩(wěn)壓服務(wù)對(duì)象確定后，主泵揚(yáng)程P1，消防儲(chǔ)水容積（緩沖容積）V1都能確定，而對(duì)于穩(wěn)壓泵的啟停壓力（P2、P1）設(shè)定值，國內(nèi)規(guī)范并無明確規(guī)定，只是在推薦性規(guī)范《氣壓給水設(shè)計(jì)規(guī)范》（CECS76:95）中明確兩者及消防主泵揚(yáng)程P3之間的相對(duì)關(guān)系，即兩者均大于P3。因此，我們可以借鑒的美國消防規(guī)范NFPA20《消防泵》中穩(wěn)壓泵啟停壓力與主泵啟動(dòng)壓力之間的相關(guān)要求，可

14、獲得如下關(guān)系： </p><p>　　P2=P1+5psi=P3+0.035MPa，P3= P2+5psi=P2+0.035MPa。 </p><p>　　將式(1)代入式(2)得： </p><p>　　V2= =0.035* </p><p>　　因此，選用氣壓罐有效容積不應(yīng)小于V1+V2。 </p><p>　　

15、計(jì)算出氣壓罐有效容積后，可根據(jù)氣壓罐總?cè)莘e公式V= ，即可計(jì)算出氣壓罐總?cè)莘e。 </p><p>　　式中 V------氣壓罐的總?cè)莘e，m3； </p><p>　　Vsx-----消防水總?cè)莘e，即有效容積，由穩(wěn)壓容積V2與緩沖容積V1組成，m3， </p><p>　　αb-----氣壓罐的工作壓力比，即P1/P3； </p><p>　

16、　β------所壓罐的容積系數(shù)，對(duì)立式罐取1.10；臥式罐取1.05；隔膜罐取1.25。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b></p><p>　　在石油化工項(xiàng)目中，應(yīng)設(shè)置消防水箱以能滿足系統(tǒng)中最不利點(diǎn)的水壓以滿足滅火時(shí)的需要。 </p><p>　　消防水箱應(yīng)采用氣壓罐，氣壓罐的有效容積應(yīng)能滿足平時(shí)管網(wǎng)允許最大泄漏量及兩支水槍和5個(gè)

17、閉式噴頭30秒的用水量。有效容積太大，造價(jià)不經(jīng)濟(jì)，有效容積太小，可能會(huì)造成穩(wěn)壓泵的頻繁啟動(dòng)，或火災(zāi)時(shí)初期消防水量無法有效保障。 </p><p>　　在筆者的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)中，由于業(yè)主的堅(jiān)持，以往的一些化工項(xiàng)目甚至不設(shè)置氣壓罐，只設(shè)置變頻穩(wěn)壓泵用于維持消防管網(wǎng)里壓力，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)速發(fā)展，消防審查也越來越嚴(yán)，因此也建議國家完善石油化工企業(yè)穩(wěn)高壓消防系統(tǒng)具體要求、做法的法律法規(guī) ，讓設(shè)計(jì)可以真正做到有法可依，有據(jù)可