關(guān)于油庫消防設(shè)計中對相鄰儲罐冷卻范圍的探討

杜邵先（北京中航油工程建設(shè)有限公司，北京 100000）

1 消防冷卻范圍問題的提出

中國東部某沿海城市規(guī)劃建設(shè)新機(jī)場項目，其供油指揮部委托我院進(jìn)行本機(jī)場項目的供油工程設(shè)計。

本工程新建構(gòu)筑物包括：4 座20000m3 的立式內(nèi)浮頂航煤油罐、1 座油泵房、1 座綜合業(yè)務(wù)用房、其他生產(chǎn)輔助用房以及配套的電氣自控、給排水、消防等設(shè)備設(shè)施。

本工程消防設(shè)計遵循的規(guī)范主要為《石油庫設(shè)計規(guī)范》（GB50074-2014）和《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）。本工程同一時間發(fā)生火災(zāi)次數(shù)按一次設(shè)計；最大一次火災(zāi)為20000m3 內(nèi)浮頂（浮盤為易熔材質(zhì)）儲罐著火。

消防冷卻水系統(tǒng)計算為1 座20000m3著火罐，按罐壁全周表面積冷卻，3 座20000m3相鄰罐按半周冷卻設(shè)計用量。具體設(shè)計參數(shù)及果見下表：

表1 消防冷卻水計算表

2 存在的爭議

供油指揮部在組織本項目進(jìn)行初步設(shè)計的評審會時，消防專家提出：“根據(jù)儲罐平面布置及消防管道的布置情況，當(dāng)1座20000m3儲罐著火時，相鄰罐冷卻范圍應(yīng)為2座20000m3相鄰儲罐全罐壁表面積和1座20000m3相鄰儲罐3∕4罐壁表面積，消防冷卻水量應(yīng)據(jù)此進(jìn)行計算。需重新核算消防系統(tǒng)設(shè)計?！边@條評審意見在其他項目評審時也有消防專家提出過。對于消防計算的方法在石油石化行業(yè)中一直存在著爭議。

針對這個問題，我們查閱了石油庫設(shè)計規(guī)范（GB50074）中消防章節(jié)關(guān)于儲罐消防冷卻的條文要求：

12.2.7 第一條：著火的地上固定頂儲罐以及距該儲罐罐壁不大于1.5D（D為著火儲罐直徑）范圍內(nèi)相鄰的地上儲罐，均應(yīng)冷卻。

表12.2.8中附注：相鄰罐應(yīng)按實際冷卻面積計算，但不得小于罐壁表面積的1∕2。

專家認(rèn)為，距離著火罐1.5D范圍內(nèi)掃到的相鄰罐的表面積均應(yīng)冷卻，要按照儲罐罐壁表面積的3∕4 來設(shè)計消防水量。理由是距離著火罐1.5D范圍內(nèi)均為實際受熱面積，此范圍內(nèi)受熱輻射比較強(qiáng)，因此消防冷卻水量要距離著火罐1.5D范圍內(nèi)的所有相鄰罐罐壁冷水計算，而不是按照相鄰罐的1∕2 罐壁冷卻來計算。

我們認(rèn)為實際冷卻范圍應(yīng)該按照儲罐能長久承受的熱輻射進(jìn)行比較來綜合分析確定，如果能查詢到儲罐能長久承受的熱輻射的臨界數(shù)值，那么就可以以此數(shù)據(jù)為依據(jù)來判斷相鄰儲罐的冷卻范圍。

3 相關(guān)數(shù)據(jù)支撐

因國內(nèi)目前還沒有做過相關(guān)的火災(zāi)實驗，也無法得知詳細(xì)的熱輻射與儲罐高度和儲罐間距的關(guān)系。只能引用石油庫設(shè)計規(guī)范（GB50074）6.1.15條的條文解釋：根據(jù)國外資料，易燃和可燃液體儲罐可長時間承受的火焰熱輻射強(qiáng)度是24kW∕m2。為了了解著火儲罐火焰輻射熱對相鄰罐的影響，我們運用國際上比較權(quán)威的DNV Technical 公司的安全計算軟件，對儲罐火災(zāi)輻射熱影響做模擬計算。計算結(jié)果見表2：

表2 儲罐不同距離處輻射熱計算表

我們認(rèn)為火焰熱輻射強(qiáng)度24kW∕m2為儲罐比較安全的受熱臨界值。因表格中沒有20000m3儲罐的數(shù)據(jù)，我們參照表格中10000m3儲罐熱輻射11.2m（0.4D）處的輻射熱強(qiáng)度為8.72kW∕m2，50000m3儲罐熱輻射量24m（0.4D）處的輻射熱強(qiáng)度為6.38kW∕m2。均遠(yuǎn)小于24kW∕m2。我們按照相鄰罐1∕2冷卻范圍設(shè)計，相當(dāng)于距著火罐≥0.9D，參考表格中1.0D處的輻射熱強(qiáng)度10000m3儲罐為4.28kW∕m2，50000m3儲罐為2.33kW∕m2，更是遠(yuǎn)小于24kW∕m2。

根據(jù)此表格數(shù)據(jù)，可估算出：20000m3儲罐，著火時不做冷卻水噴淋的區(qū)域為＞0.9D以外，此區(qū)域最大的輻射熱強(qiáng)度介于2.33-4.28kW∕m2之間。

我們在天津大學(xué)某碩士研究生論文《高溫?zé)彷椛洵h(huán)境對人體生理指標(biāo)及耐受力影響研究》（2008 年6 月）中查到：太陽對地球的熱輻射強(qiáng)度常數(shù)值為1.367kW∕m2，一般對于工作人員高溫作業(yè)的規(guī)定是輻射熱不宜超過2.093kW∕m2。

因此基于這些數(shù)據(jù)，我們認(rèn)為本項目對20000m3相鄰罐按照1∕2的范圍進(jìn)行噴淋冷卻是符合國家相關(guān)規(guī)范要求且實際情況也是安全可靠的。

因規(guī)范沒有提及輻射熱強(qiáng)度具體為多少時必須得對儲罐進(jìn)行冷卻，因此才會出現(xiàn)各個設(shè)計院對規(guī)范理解的不盡相同，也會對消防設(shè)計存在不同的爭議。但對于本項目的20000m3儲罐來說，對相鄰儲罐進(jìn)行1∕2 冷卻的解釋最終也獲得了評審專家的認(rèn)可。

4 結(jié)語

根據(jù)上述結(jié)論，我們復(fù)核了5000m3儲罐組（固定頂）和10000m3儲罐組也是可以按照相鄰罐進(jìn)行半周冷卻這么設(shè)計的。

在設(shè)計其他罐型時應(yīng)根據(jù)石油庫設(shè)計規(guī)范和相關(guān)條文解釋，判斷出相鄰儲罐實際的冷卻范圍，以便能更科學(xué)、更合理得進(jìn)行消防設(shè)計。

消防設(shè)計主要以預(yù)防為主，防消結(jié)合。做消防設(shè)計時首先必須滿足國家及地方相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求，然后根據(jù)工程實際情況適當(dāng)增加消防富裕系數(shù)即可。無限加大消防設(shè)計用量，增加消防投資，會加重企業(yè)負(fù)擔(dān)，降低投資收益率。