1、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 g
2、asoline 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
3、were designed. The foam fire extinguishing system and the spray cooling system of the gasoline storage tanks area were designed. The system form and components of the foam fire extinguishing system were selected. The diameter of pipeline, the foam tank capacity, the number of foam sprinklers, fire w
4、ater and the pump were calculated.Key Words: Fire Safety; Tanks area; Foam fire extinguishing; Spray cooling目 录摘要 .IABSTRACT.II第 1 章 绪论 .11.1 储罐区消防安全设计的必要性 .11.2 油库消防安全的国内外发展概况 .11.2.1 国外油库消防安全的发展概况 .11.2.2 国内油库消防安全的发展概况 .21.3 汽油可能引起的事故 .31.4 储罐区风险因素分析 .31.5 储罐区消防安全设计的研究内容 .41.6 设计依据 .4第 2 章 油库选址 .5
5、2.1 油库的等级 .52.2 油库地理位置 .52.2.1 油库选址的相关规定 .52.2.2 油库地理位置 .62.3 油库与道路的安全距离 .6第 3 章 储罐区的设计布置 .73.1 油罐设计 .73.1.1 汽油的特点、性质和储存要求 .73.1.2 油罐选型 .73.1.3 油罐布置 .83.2 防火堤设计 .93.2.1 防火堤的功能 .93.2.2 防火堤选型构造 .93.2.3 防火堤平面布置 .103.2.4 防火堤高度计算 .113.2.5 防火堤剖面图 .123.3 消防道路设计 .13第 4 章 油库总平面布置 .144.1 一般要求 .144.2 油库各分区布置 .
6、144.2.1 分区划分 .144.2.2 防火间距的相关规定 .154.2.3 防火间距确定 .154.3 油库的平面布置图 .16第 5 章 油罐区泡沫灭火系统设计 .175.1 泡沫灭火系统形式选择 .175.1.1 泡沫灭火系统形式 .175.1.2 泡沫灭火系统设施的设置方式 .175.2 泡沫灭火系统设计内容 .175.2.1 沫灭火系统设计基本参数 .175.2.2 最大一个油罐用泡沫液的贮备量计算 .185.2.3 储罐所需泡沫混合液在管道内流量 .195.3 中倍数泡沫产生器 .195.3.1 泡沫产生器的设置方式 .195.3.2 中倍数泡沫产生器个数确定 .205.4 泡
7、沫枪 .205.4.1 泡沫枪所需混合液的流量 .205.4.2 扑救流散火灾所需泡沫混合液体积 .215.4.3 泡沫栓 .215.5 泡沫混合液的总流量 .215.5 泡沫管道 .225.5.1 确定泡沫混合液在管道内流速 .225.5.2 泡沫干线管 .225.5.3 泡沫支线管 .235.6 泡沫储罐 .235.7 泡沫比例混合器 .245.7.1 安装方式和工作原理 .245.7.2 环泵式泡沫比例混合器的选型 .255.8 泡沫泵 .255.8.1 确定泡沫泵的扬程 .265.8.2 确定泵的流量 .275.8.3 泵的型号的选择 .275.9. 泡沫系统用水贮备量计算 .28第
8、6 章 油罐区喷淋冷却系统设计 .296.1 消防冷却系统形式 .296.2 消防冷却水量 .296.2.1 消防冷却用水的时间 .306.2.2 固定式冷却水量 .306.2.3 移动式冷却水量 .316.3 冷却水管道 .326.3.1 基本参数的确定 .326.3.2 消防冷却水干线管 .326.3.3 消防冷却水支线管 .336.4 确定冷却水泵规格 .336.4.1 确定冷却水泵的扬程 .336.4.2 确定冷却水泵的流量 .345.8.3 泵的型号的选择 .356.5 消防水池 .356.5.1 相关规定 .356.5.2 消防水池大小 .356.5.3 消防水池平面图 .36第
9、7 章 小结 .37参考文献 .38附录 .39附表 1 DN 管道直径表 .39附表 2 IS 系列常用水泵规格、型号、参数一览表 .39南京工业大学本科生毕业设计（论文）1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。
10、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
11、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
12、是 1885 年由英格兰曼彻斯特的约翰沃曼德起草的，第 1 章 绪论2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。
13、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
14、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 2
15、0 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。南京工业大学本科生毕业设计（论文）
16、31.3 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，
17、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
18、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，若此时人员进入罐第 1 章 绪论4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
19、却系统设计。消防系统的见图 1-1。消防水源消防泡沫系统供水泵冷却水系统供水泵消防水罐泡沫液罐油罐冷却水环状管油罐冷却喷头油罐区泡沫混合液环状管油罐泡沫产生器图 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GB50160-2008（2） 石油库设计规范GB50074-2002（3） 建筑设计防火规范G B50016-2006（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GB50351-2005
