浅析10×104 m3外浮顶石油储罐消防设计
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摘要：随着我国能源战略调整的进项，石油作为国家重要能源，已积极扩大其战略储备，建设大型石油储备基地。计划到2020年达到满足90天石油消耗的战略储备水平。为了降低成本，油品储罐逐渐朝大型化方向发展。我国已建和拟建的国家储备库，库容大都在100×104 m3的量级以上，有的甚至规划了2000×104 m3。石油库规模扩大，单罐容积变大，势必引起石油及其产品储存风险增大。
Abstract: with the purchase of strategic adjustment of China's energy, oil as an important energy State, has actively expanded its strategic reserve, construction of large oil reserve bases. Plans by 2020 to meet the 90-day strategic reserves of oil consumption. In order to reduce costs, gradual development in the direction of large oil tanks. China has built and proposed national repository, reservoir capacity mostly in volume of 100×104 m3and above, and some are even planning a 2000×104 m3 . Expansion of petroleum storage depot, single volume larger, is bound to cause oil and product stocks increased risk.
Key words: petroleum storage tanks; energy; fire protection design
中图分类号：TU892 文献标识码:A文章编号：
据资料统计，在近50年间，国内外油品储罐共发生242起重大事故，其中震惊中外的黄岛油库造成10多人死亡，直接经济损失3000万元，英国班菲尔德油库火灾烧毁大型储罐20余座，直接经济损失高达35亿元。由此可以看出，大型石油储罐区的消防设计是尤为关键的。本文结合大连国际储备库北区工程，以3#罐组为例，从给水排水专业的角度出发，浅谈一下10×104 m3外浮顶石油储罐消防设计，以供参考。
工程概述
大连国际储备库北区工程位于大连市大孤山半岛南端东侧新港油品储运基地内，此区域隶属大连保税区管辖，距大连市区公路里程约25km。储备库围墙内面积79公顷，其主要功能是接卸油轮原油，储存，并满足原油装船、装火车外运和管线外输的需要。设计总库容为420×104m3，7个原油罐组（每个罐组内设6座10×104m3外浮顶原油储罐）、1座原油外输泵房、1座计量间、1栋综合办公楼、1座初期雨水及事故消防排水收集池及配套设施。
新港油品储运基地目前有2座消防站。1座在国家原油储备库，有2台重型消防车；1座为新港港务公司消防站，已规划搬迁至新港油品储运基地区辅助生产区，该站距本工程3.3km，占地12550m2,共13辆消防车，接警后消防车到达火场时间不超过5min。此外，在新港油品储运基地入口处规规划设置区域特勤消防站1座，设11辆消防车，可以为整个规划区服务。上述消防站均可作为本工程消防依托。
执行的规范、标准及法规：
《建筑设计防火规范》GB 50016-2006
《石油库设计规范》GB50074-2002
《泡沫灭火系统设计规范》GB50151-2010
《石油储备库工程项目建设标准》建标119-2009
《石油储备库设计规范》GB50737-2011
3#原油罐组布置
详见附图1
10×104 m3储罐结构形式
10×104 m3双盘式浮顶油罐，规格为φ80000×21970（浮顶直径为φ77600）, 主要材料采用国产高强度钢板08MnNiVR（12MnNiVR）/08MnNiVR-SR（12MnNiVR-SR）以及普通钢板Q345R、Q235B，设计温度60℃。储罐密封装置推荐采用弹性填充式一次密封和二次密封组成。储罐采用2 道抗风圈、3 道加强圈的结构型式，保证大罐能够抵御较大的风载荷，安全可靠性高。详见附图2。
五、消防水量计算（含泡沫灭火系统）
消防冷却水系统
固定式消防冷却水系统
假设4#10×104 m3双盘式浮顶油罐为着火罐。根据《石油库设计规范》GB50074-2002第12.2.7条第2款“着火的浮顶、内浮顶应冷却，其相邻油罐可不冷却”及第3款“距着火的浮顶、内浮顶油罐罐壁距离小于0.4D范围内的相邻油罐受火焰辐射热影响比较大的局部应进行冷却”的规定，如附图1中所示，3#原油罐组内10×104 m3双盘式浮顶油罐罐壁间距为33m，大于0.4D（32m）,相邻原油储罐不进行冷却。
根据《石油储备库工程项目建设标准》建标119-2009第四十二条第二款及《石油库设计规范》GB50074-2002第12.1.5条第1款的规定，设置固定式消防冷却水系统。
根据《石油库设计规范》GB50074-2002第12.2.8条及表12.2.8的规定，固定式消防冷却水系统供给强度为2.0L/min·m2，供水范围为罐壁表面积。
Q固定 =q×s
=2.0×21.97×3.14×80
≈11040 L/min
≈184 L/s
如附图2所示，因原油储罐采用2 道抗风圈、3 道加强圈的结构型式，抗风圈及加强圈均未设置导流设施，根据《石油库设计规范》第12.2.9条第1款的规定，抗风圈及加强圈下增设冷却喷水环管及水幕喷头。共计设计6圈冷却喷水环管，环管距罐壁700mm。
第1圈环管：Q1=1.0×3.14×80×2.0≈503 L/min
第2圈环管：Q2=1.9×3.14×80×2.0≈955 L/min
第3圈环管：Q3=2.26×3.14×80×2.0≈1136 L/min
第4圈环管：Q4=2.44×3.14×80×2.0≈1226 L/min
第5圈环管：Q5=2.88×3.14×80×2.0≈1447 L/min
第6圈环管：Q6=11.49×3.14×80×2.0≈5773 L/min
根据《石油库设计规范》第12.2.9条第2款的规定，喷头布置间距取值1.6m,喷头出水压力取值0.15MPa。
喷头个数=环管周长 / 喷头间距
=3.14×（80+0.7+0.7）/1.6
≈160 个
喷头选用SPTM-Ⅱ型水幕喷头，流量为6―100 L/min，喷洒角120°。