石油化工項目中設置消防水箱的探討

1、<p>　　石油化工項目中設置消防水箱的探討</p><p>　　摘 要 消防水箱用于貯存撲滅初期火災用水，但在化工項目中，存在消防用水量大，壓力高等特點，且我們現(xiàn)行《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》GB50160-2008中對消防水箱并無相關規(guī)定，本文結合實際項目中的經驗與不同規(guī)范的要求探討石油化工項目設置消防水箱的合理性及其容積計算方法。 </p><p>　　關鍵詞 石油化工項目

2、 消防水箱 氣壓罐 容積 前10分鐘水量 初期火災 </p><p>　　中圖分類號：F407文獻標識碼： 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)水箱等設施，用于儲存火災初期的消防用水量，同時維持消防滅火設施準工作狀態(tài)下所需要的水壓。 </p>

3、<p>　　規(guī)范對消防水箱的有關規(guī)定 </p><p>　　《泡沫滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB 50151-2010，以下簡稱泡沫規(guī)）、《水噴霧滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB 50219-1995）、《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》（GB50160-2008，以下簡稱石化規(guī)）、《石油庫設計規(guī)范》（GB50074-2002，以下簡稱石油庫規(guī)）、《石油天然氣工程設計防火規(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初期消防供水流量、壓力要求。 </p><p>　　《建筑設計防火規(guī)范》（GB 50016-2006，以下簡稱建規(guī)）中提到設置常高壓給水系統(tǒng)并能保證最不利點消火栓和自動噴水滅火系統(tǒng)等的水量和水壓的建筑物，或設置干式消防豎管的建筑物，可不設置消防水箱，在設置臨時高壓給水系統(tǒng)的建筑物應設置消防水箱（包括氣壓水罐、水塔、分區(qū)給水系統(tǒng)的分區(qū)水箱）。同時要求重力自流的消防水箱設置在建筑最高部位，

5、容積應滿足10min消防用水量，當室內消防用水量小于等于25l/s時，水箱最大容積為12m3，當室內消防用水量大于25l/s時，水箱最大容積為18m3。 </p><p>　　《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50084-2005）中則只要求采用臨時高壓給水系統(tǒng)應設置高位水箱，不設高位水箱的建筑可用氣壓供水設備替代，氣壓供水設備的有效容積應按系統(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

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

7、系統(tǒng)，而在其它規(guī)范中只有臨時高壓與常高壓兩個概念。確定常高壓或臨時高壓的判斷標準是火災時啟不啟水泵，因此穩(wěn)高壓系統(tǒng)屬于臨時高壓給水系統(tǒng)范疇。通過比較平時與消防時系統(tǒng)的壓力與流量，我們可以很清楚了解三個系統(tǒng)的具體區(qū)別，詳見下表1 </p><p>　　由上表可知石化項目中采用的穩(wěn)高壓系統(tǒng)屬于建規(guī)、自噴規(guī)范中要求的臨時高壓系統(tǒng)，但比其要求更嚴格，主要體現(xiàn)在準工作狀態(tài)時管網(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>　　在石化項目中，通常設置有工藝裝置區(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要求，為保證準工作狀態(tài)消防管網(wǎng)內壓力及流量，只能采用穩(wěn)壓泵+氣壓罐形式，并保證可以在主泵啟動前提供兩支水槍和5個閉式噴頭30秒的用水量。 </p><p>　　化工項目中氣壓罐容積計算 </p><p>　　消防氣壓罐

9、的工作原理 </p><p>　　消防氣壓罐的消防總容積分為兩個部分，即消防貯水有效容積（調節(jié)容積）及不動水容積（采用隔膜式氣壓罐時不動水容積為0），其中有效容積又由穩(wěn)壓水容積與緩沖水（消防儲水）容積組成，如圖1所示。&#160; </p><p><b>　　圖1 </b></p><p>　　系統(tǒng)平時的壓力由穩(wěn)壓泵提供，當壓力達到P

10、3時，穩(wěn)壓泵自動停止運行；當壓力降低，降至P2時，穩(wěn)壓泵自動開啟，當系統(tǒng)壓力重新到達P3時，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)。當發(fā)生火災時，隨著消防設施的投入使用，系統(tǒng)壓力開始下降，當降至P1時，消防泵自動啟動滅火。 </p><p>　　消防氣壓罐的設計計算 </p><p>　　氣壓罐的設計計算內容主要分為每個壓力控制點壓力值及氣壓罐有效容積、總容積的確定。 </p&

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

12、p>　　P2------穩(wěn)壓泵啟泵壓力（絕對壓力），MPa； </p><p>　　P1------消防泵啟泵壓力（絕對壓力），MPa； </p><p>　　V3-----P3壓力下，氣壓罐內的空氣容積， 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>　　通常在一個項目中，當消防增壓穩(wěn)壓服務對象確定后，主泵揚程P1，消防儲水容積（緩沖容積）V1都能確定，而對于穩(wěn)壓泵的啟停壓力（P2、P1）設定值，國內規(guī)范并無明確規(guī)定，只是在推薦性規(guī)范《氣壓給水設計規(guī)范》（CECS76:95）中明確兩者及消防主泵揚程P3之間的相對關系，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壓力之間的相關要求，可

14、獲得如下關系： </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小于V1+V2。 </p><p>　　

15、計算出氣壓罐有效容積后，可根據(jù)氣壓罐總容積公式V= ，即可計算出氣壓罐總容積。 </p><p>　　式中 V------氣壓罐的總容積，m3； </p><p>　　Vsx-----消防水總容積，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)，對立式罐取1.10；臥式罐取1.05；隔膜罐取1.25。 </p><p><b>　　結語 </b></p><p>　　在石油化工項目中，應設置消防水箱以能滿足系統(tǒng)中最不利點的水壓以滿足滅火時的需要。 </p><p>　　消防水箱應采用氣壓罐，氣壓罐的有效容積應能滿足平時管網(wǎng)允許最大泄漏量及兩支水槍和5個

17、閉式噴頭30秒的用水量。有效容積太大，造價不經濟，有效容積太小，可能會造成穩(wěn)壓泵的頻繁啟動，或火災時初期消防水量無法有效保障。 </p><p>　　在筆者的項目經驗中，由于業(yè)主的堅持，以往的一些化工項目甚至不設置氣壓罐，只設置變頻穩(wěn)壓泵用于維持消防管網(wǎng)里壓力，隨著我國社會經濟的發(fā)速發(fā)展，消防審查也越來越嚴，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) ，讓設計可以真正做到有法可依，有據(jù)可