丙烯球罐區(qū)的消防安全設(shè)計方案

1、丙烯球罐區(qū)的消防安全設(shè)計方案一、球罐區(qū)消防安全的注意事項1、消防給水系統(tǒng)在消防用水由工廠水源直接供給時，工廠給水管網(wǎng)的進水管不應(yīng)少于兩條。當(dāng)其中一條發(fā)生事故時，另一條應(yīng)能通過100的消防用水和70的生產(chǎn)、生活用水的總量。在消防用水由消防水池供給時，工廠給水管網(wǎng)的進水管，應(yīng)能通過消防水池的補充水和100的生產(chǎn)、生活用水的總量。(1) 水池的容量，應(yīng)滿足火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)消防用水總量的要求。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)能保證向水池連續(xù)補水時，其容量可減去火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)的補充水量；(2) 水池的容量小于或等于1000立方米時，可不分隔，大于1000立方米時，應(yīng)分隔成兩個，并設(shè)帶閥門的連通管；(3) 水池的補水時間，不宜超

2、過48小時；(4) 當(dāng)消防水池與全廠性生活或生產(chǎn)安全水池合建時，應(yīng)有消防用水不作他用的技術(shù)措施；(5) 寒冷地區(qū)應(yīng)設(shè)防凍措施。2、罐區(qū)的消防罐區(qū)應(yīng)設(shè)置消防冷卻水系統(tǒng)，儲罐容積大于100m3時，應(yīng)設(shè)置固定式消防冷卻水系統(tǒng)和移動式消防冷卻供水系統(tǒng)。當(dāng)儲罐容積小于或等于100m3或儲罐設(shè)有隔熱層時，可不設(shè)固定式消防冷卻水系統(tǒng)。移動式消防冷卻供水系統(tǒng)應(yīng)能滿足消防冷卻總用水量的要求。罐區(qū)的消防冷卻總用水量，應(yīng)按儲罐固定式消防冷卻用水量和移動式消防冷卻用水量之和計算。(1) 固定式消防冷卻水系統(tǒng)的用水量計算，應(yīng)符合下列規(guī)定：1) 著火罐冷卻水供給強度，不應(yīng)小于9L/min·m2；2) 距著火罐1

3、.5倍著火罐直徑范圍內(nèi)的鄰近罐冷卻水供給強度，不應(yīng)小于4.5L/min·m2；3) 著火罐和鄰近罐的冷卻面積，應(yīng)按其表面積計算。(2) 移動式消防冷卻用水量，應(yīng)按罐區(qū)內(nèi)最大一個儲罐用水量確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：1) 儲罐容積小于400立方米時，不應(yīng)小于30L/s，大于或等于400立方米時，不應(yīng)小于45L/s；2) 當(dāng)罐區(qū)只有一個儲罐時，計算用水量可減半；3) 當(dāng)設(shè)有可供消防車取水的消防循環(huán)水池時，移動式冷卻用水量可不計入消防冷卻總用水量中。固定式消防冷卻水系統(tǒng)可采用水噴霧、多孔管式水噴淋或多齒堰式淋水等型式；但當(dāng)儲罐儲存的物料燃燒，在罐壁可能生成碳沉積時，應(yīng)設(shè)水噴霧。3、球罐的安全措

4、施(1) 儲罐強度應(yīng)符合設(shè)計要求，要把好罐體的選材、材料制作工藝、焊接工藝和壁厚關(guān)，罐材應(yīng)用16 MnR、16 MnV鋼，不準使用A3鋼、沸騰鋼和含碳量大于0.24%的材料，罐體應(yīng)進行熱處理，以消除焊接過程中造成的應(yīng)力變化，焊接要經(jīng)過100%的無損探傷，安裝時應(yīng)選擇剛性不燃的堅固基礎(chǔ)作為罐體基座，罐距地面的高度一般不小于1.5 m，以便接管操作和檢修。(2) 儲罐應(yīng)設(shè)液位計、壓力表、安全閥、緊急切斷裝置及防凍排污閥、溫度計，以及高液位、超壓報警裝置，儲罐的安全閥及放空管應(yīng)接入全廠性火炬。獨立的放空管應(yīng)通往安全地帶。(3) 儲罐應(yīng)設(shè)置靜電接地及防雷設(shè)施，儲罐防雷接地點不應(yīng)少于2個，接地點離儲罐周

5、邊的間距不宜小于30 m，接地電阻不應(yīng)小于10 ，為了便于正確檢測，接地線應(yīng)作可拆裝處理。此外，為消除由于管內(nèi)液態(tài)烴流動與管壁摩擦產(chǎn)生的靜電，液態(tài)烴工藝管道，不帶電的金屬部分，都應(yīng)可靠接地保護，接地電阻不得大于10 ，所有法蘭及絲扣連接處應(yīng)焊上導(dǎo)線或用銅片跨接。(4) 緊急泄壓放空設(shè)施，采取的措施有兩種：一種是有安全泄壓閥和放空管經(jīng)密閉管道泄放至火炬系統(tǒng)焚燒放空；二是倒罐泄壓，即設(shè)置應(yīng)急管線，使物料安全轉(zhuǎn)移至備用儲罐。 (5) 儲罐脫水應(yīng)該用二次脫水裝置，儲罐根部閥不能常開，脫水系統(tǒng)應(yīng)有伴熱功能。(6) 液態(tài)烴類罐組應(yīng)該按規(guī)范要求設(shè)置可燃氣體檢測報警器，罐區(qū)內(nèi)電器設(shè)備均應(yīng)防爆。(7) 為防止火

6、災(zāi)時儲罐超溫超壓而引發(fā)爆炸，要對著火罐及周邊罐及時降溫，固定噴淋裝置是行之有效的措施之一。一般供水壓力不得小于0.2 MPa，供水強度為0.15 L/s·m2，著火罐和相鄰罐分別按其全表面和一半表面計算用水量。目前，該裝置大多采用盤管或噴頭兩種方式。(8) 罐區(qū)消防供水應(yīng)采用環(huán)狀管網(wǎng)，給水干管不應(yīng)少于二條，管徑不小于150 mm。為便于消防車向管網(wǎng)供水，還應(yīng)設(shè)水泵接合器，且至少2個。罐區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)消火栓，其一般間距為60 m，裝罐區(qū)、增壓泵房、加熱氣化區(qū)等重點部位附近應(yīng)設(shè)置箱式消火栓，其保護半徑約為30 m，消火栓用水量為20 L/s45 L/s(視儲罐大小而定)。大型罐區(qū)應(yīng)設(shè)固定帶架水

7、槍，其供水壓力對球罐不小于0.35 MPa，對臥罐不小于0.25 MPa，該水槍具有射程遠、流量大、旋轉(zhuǎn)靈活等特點，是罐區(qū)消防的重要設(shè)施之一。(9) 罐區(qū)消防用電應(yīng)為二級負荷，并采用單獨供電回路，所有儲罐的金屬設(shè)備、容器、管道等都應(yīng)具有良好的電器連接和接地，電器連接的跨接線應(yīng)用截面不小于6 mm2的銅線，靜電接地的電阻值應(yīng)小于100 。二、水噴霧消防冷卻系統(tǒng)的介紹1、水噴霧系統(tǒng)的作用(1) 水噴霧的冷卻降溫作用水噴霧系統(tǒng)是利用水霧噴頭在一定的水壓下將水流分解成細小水霧滴進行滅火或防護冷卻的一種固定式滅火系統(tǒng)。從水霧噴頭噴出的霧狀水滴，粒徑細小，表面積很大，遇火后迅速汽化，帶走大量的熱量，使燃燒

8、表面迅速降溫，燃燒體達到冷卻的目的。采用水噴霧型式，是因為水噴霧能夠較好地抑制火勢。當(dāng)丙烯儲罐發(fā)生火災(zāi)時，消防噴淋水霧化后，霧狀水滴的表面積遠遠大于等量的噴淋水珠的表面積，因霧狀水滴能迅速蒸發(fā)為水蒸氣，其間吸收大量的氣化熱，降溫效果顯著。霧狀水滴蒸發(fā)為水蒸氣時，體積急劇膨脹，可隔絕球罐與周圍空氣的接觸，從而大大降低燃燒區(qū)域中氧氣的含量。因此，水噴霧滅火系統(tǒng)較水噴淋系統(tǒng)更加安全可靠。水霧還會在罐壁表面形成一層水膜，使罐壁溫度不再升高，避免了罐壁發(fā)生熱塑裂口，從而保護了儲罐。(2) 對碳沉積的沖刷作用丙烯燃燒后，會在罐壁外表面產(chǎn)生碳的沉積，因碳沉積的抗?jié)裥裕麟y以在罐壁上形成水膜，導(dǎo)致水對罐壁的

9、冷卻效果降低或不起作用。水噴霧系統(tǒng)高速噴出的水霧滴有一定的沖擊作用，能將沉積碳沖掉，并在罐壁外表面形成一層水膜。因此對丙烯儲罐，水噴霧系統(tǒng)比水噴淋系統(tǒng)具有較好的消防冷卻效果。(3) 水噴霧滅火系統(tǒng)的組成及操作與控制水噴霧系統(tǒng)的組成主要由水源、供水設(shè)備、供水管道、雨淋閥組、過濾器、減壓孔板和水霧噴頭等組成。水噴霧滅火系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有自動控制、手動控制和應(yīng)急操作三種控制方式。水噴霧滅火系統(tǒng)的控制設(shè)備應(yīng)具有選擇控制方式的功能；并且具有重復(fù)顯示保護對象狀態(tài)；控制消防水泵啟動狀態(tài)；監(jiān)控雨淋閥啟、閉狀態(tài)，監(jiān)控主、備電源自動切換功能；除應(yīng)能啟動著火罐的雨林閥，尚應(yīng)能啟動距著火罐1.5倍罐直徑范圍內(nèi)鄰近罐的雨林閥。

10、水噴霧滅火系統(tǒng)的響應(yīng)時間不大于60秒。2、水霧噴頭的選型目前，國內(nèi)生產(chǎn)的水霧噴頭類型較多，從使用性能上可以分為中速水霧噴頭、高速水霧噴頭。(1) 中速水霧噴頭主要用于保護閃點在66以下的易燃液體、氣體和固體危險區(qū)域。特點：1) 限止燃燒速度，減小火災(zāi)破壞；2) 促使水蒸氣散發(fā)和稀釋可燃蒸氣，降低爆炸危險。中速水霧噴頭工作壓力0.14-0.5MPa，水霧粒徑不大于0.3mm。 (2) 高速水霧噴頭主要用于保護閃點在66以上的易燃液體的危險區(qū)域。其特點為：1) 利用乳化、冷卻和窒息的滅火原理，迅速撲滅燃油火災(zāi)；2) 水霧粒徑大，沖擊力強，火災(zāi)撲滅后，復(fù)燃的可能性小。高速水霧噴頭工作壓力0.25-0

11、.5MPa，水霧粒徑0.4-0.8mm。由于在丙烯儲罐的滅火過程中，水噴霧滅火系統(tǒng)的主要作用是冷卻、降溫、窒息，控制火災(zāi)蔓延和抑制火災(zāi)發(fā)展，且丙烯屬于閃點小于66的易燃液體，因此，選用中速水霧噴頭。 三、球罐區(qū)水噴霧消防冷卻系統(tǒng)的設(shè)計1、供水管道設(shè)計系統(tǒng)管道設(shè)計的原則是壓力平衡即同一環(huán)管上各噴頭工作壓力的平衡，各環(huán)管間壓力的平衡。只有壓力平衡，供水量才能平衡，布水才均勻。為此在管道設(shè)計時，應(yīng)采取以下措施：(1) 上、下半罐體上的供水環(huán)管應(yīng)盡量對稱布置。(2) 環(huán)管應(yīng)由兩條對稱布置的立管供水，以確保同一環(huán)管上噴頭的實際工作壓力基本相同。特別是對于容積為2000m3的儲罐，環(huán)管較長，阻力較大。由兩

12、條對稱布置的的立管供水，可降低環(huán)管阻力。(3) 在環(huán)管的第3圈以下，環(huán)管與供水立管連接處設(shè)減壓孔板，調(diào)節(jié)各環(huán)路水壓，使各環(huán)路水壓基本一致，從而使各環(huán)上噴頭的工作壓力基本相同，并不小于0.35MPa。(4) 對于容積大于1000m3的儲罐，罐體直徑較大，頂環(huán)與底環(huán)之間的高差達十多米，垂直壓差較大。為平衡水壓，上、下半罐體應(yīng)分別由兩條對稱布置的立管供水，上、下半罐體的供水管各自獨立控制。這一措施還滿足了夏季防曬噴淋只做上半罐體噴淋的要求。水霧噴頭內(nèi)徑只有幾毫米，容易堵塞，在球罐底部的供水管上設(shè)Y型過濾器，該過濾器不僅起到過濾、防堵的作用，在系統(tǒng)噴水完畢后，可以將過濾器的后蓋打開，將系統(tǒng)泄空，防止系

13、統(tǒng)管道因積水結(jié)冰而造成管道的損傷。水噴霧滅火系統(tǒng)只有在發(fā)生火災(zāi)事故時，才啟動運行，因而，系統(tǒng)的管道通常處于空管狀態(tài)。管道若采用普通鋼管，管道內(nèi)壁將因銹蝕而成片脫落，從而堵塞管道，采用鍍鋅焊接鋼管，由于此類型鋼管內(nèi)壁和外壁均鍍鋅，一則避免管道內(nèi)壁銹蝕，二來避免管道外壁腐蝕?？紤]水噴霧滅火系統(tǒng)的管道的檢修和液化烴儲罐的檢測，管道接口型式為螺紋接口，便于拆卸和更換。2、系統(tǒng)控制采用可燃氣體報警和火焰探測的自動控制方式，不需要濕式傳動管路，對環(huán)境的適應(yīng)性強，可靠性好。當(dāng)罐區(qū)有氣體泄漏時，可燃氣體報警器將泄漏信號傳送到火氣系統(tǒng)進行報警，值班人員可現(xiàn)場檢查，及時處理。罐區(qū)設(shè)火災(zāi)探測器，將罐區(qū)發(fā)生的火災(zāi)信號

14、傳送到中心控制室的火災(zāi)系統(tǒng)進行報警，并啟動消防系統(tǒng)。根據(jù)丙烯儲罐的火災(zāi)特點，水噴霧冷卻系統(tǒng)可以采用現(xiàn)場手動控制。因為儲罐區(qū)無人值守，采用了氣動控制閥。氣動閥開啟迅速，系統(tǒng)響應(yīng)時間短。3、水霧噴頭的布置水霧噴頭的布置方式可為矩形或菱形，當(dāng)按矩形布置時，水霧噴頭之間的距離不應(yīng)大于1.4倍水霧噴頭的水霧錐底圓半徑；當(dāng)菱形布置時，水霧噴頭之間的距離不應(yīng)大于1.7倍水霧噴頭的水霧錐底圓半徑。當(dāng)保護對象為球罐時，水霧噴頭的噴口應(yīng)面向球心；水霧錐沿緯線方向相交，沿經(jīng)線方向相接；水霧噴頭與儲罐外壁之間的距離不大于0.70m。無防護層的球罐鋼支柱和罐體液位計、閥門等處應(yīng)設(shè)水霧噴頭保護。(1) 經(jīng)線方向噴頭布置（

15、水霧錐宜相接）假設(shè)設(shè)置10圈水平環(huán)管，噴頭與罐外壁間距為0.65m，噴頭的霧化角的計算如下：每圈環(huán)管上均勻分布的噴頭均指向球心，則冷卻保護的罐壁為對應(yīng)球心角為的環(huán)狀罐壁。當(dāng)n=10時，=18°，球罐半徑r =8.31/2=4.155m，則噴頭的霧化角見下圖：圖：噴頭的霧化角sin(/2)=R/rR=0.156×4.155=0.648mtg(/2)=R/0.65+rrcos(/2)=0.648÷0.65+（4.1554.155x0.988）=0.9257/2 = 42.79°      = 85.58

16、76;因此選取霧化角為90°的噴頭，設(shè)置10圈水平環(huán)管，可以滿足要求。(2) 緯線方向噴頭布置（水霧錐應(yīng)相交）緯向水霧噴頭按矩形布置，噴頭之間的間距按1.4倍的水霧錐底圓半徑，即水霧噴頭之間的距離（近似弧長）D=0.648x1.4=0.90(m)。4、設(shè)計冷卻水噴霧強度核算水噴霧冷卻系統(tǒng)的設(shè)計流量按下式計算：QskQj式中：Qj系統(tǒng)的計算流量，L/min；Qs系統(tǒng)的設(shè)計流量，L/min；k安全系數(shù)，取值范圍1.051.10。式中：K-水霧噴頭的流量系數(shù)，由生產(chǎn)廠提供。     P-水霧噴頭的工作壓力，MPa。著火罐冷卻水供給強度，不應(yīng)小于9L/

17、（min·m2）。下面以噴頭菱形布置的球罐為例，核算單位表面積的設(shè)計水噴霧強度是否達到規(guī)范規(guī)定的要求。圖1 噴頭菱形布置 圖2 噴頭矩形布置 (1) 噴頭菱形布置時，每個噴頭的有效保護面積S為外接圓半徑等于水霧錐底圓半徑R的正六邊形的面積，即圖1中陰影部分的面積。 保護對象的設(shè)計水噴霧強度： W=Qs/S菱=kQj/S菱式中：W系統(tǒng)的設(shè)計水噴霧強度，L/（min·m2）。按最不利情況，B0.65m， 90°，k1.05，P0.35 MPa代人，得：W=（1.05·K·1.87）/（1.5·1.732·0.652·t

18、g245°）=1.7888K因為W=1.7888K，應(yīng)大于9L/minm2，所以K9÷1.7888=5.03可見，只要選用K5.03的水霧噴頭，即可滿足規(guī)范要求。(2) 噴頭矩形布置時，每個噴頭的有效保護面積S為外接圓半徑等于水霧錐底圓半徑R的正四邊形的面積，即圖2中陰影部分的面積。保護對象的設(shè)計水噴霧強度： W=Qs/S矩=kQj/S矩按最不利情況，B0.65m，90°，k1.05，p0.35MPa代人，得：W=（1.05·K·1.87）/（2·0.652·tg245°）=2.3237K因為W=2.3237K 應(yīng)大于9L/minm2    所以K9/2.3237=3.87可見，只要選用K3.87的水霧噴頭，即可滿足規(guī)范要求。針對丙烯儲罐火災(zāi)特點，水噴霧系統(tǒng)可有效地控制丙烯儲罐初期火災(zāi)，避免惡性爆炸事故發(fā)生。在進行水噴霧冷卻系統(tǒng)工程設(shè)計計算時，將罐上噴頭的工作壓力設(shè)為一定值，水量及管徑的計算和管道布置均按這一設(shè)定運作，這樣簡化了設(shè)計計算。因固定式消防用水量為