大型原油碼頭消防水量及泡沫液量計(jì)算淺析

周碩

摘 要：以某海港30萬噸級(jí)原油碼頭設(shè)計(jì)項(xiàng)目為案例，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)行規(guī)范，對(duì)大型原油碼頭消防水量及泡沫液量的計(jì)算過程進(jìn)行敘述，為此類工程的消防計(jì)算提供參考。

關(guān)鍵詞：30萬噸級(jí)原油碼頭;消防水量;泡沫液量

中圖分類號(hào)：U651+.4? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）04-0087-03

世界主要原油消費(fèi)國家和地區(qū)是美國、西歐和日本，而出口則以中東為主。由此構(gòu)成了以中東為起點(diǎn)的三條世界最大油運(yùn)干線：一條繞過好望角到西歐、北美，這條航線上一般采用25～30萬噸級(jí)油船運(yùn)輸;一條經(jīng)過馬六甲海峽到日本，一般采用30萬噸級(jí)油船運(yùn)輸;一條通過蘇伊士運(yùn)河到歐洲，一般采用12～15萬噸級(jí)油船運(yùn)輸。

目前，我國進(jìn)口原油主要來自中東、非洲、東南亞及俄羅斯等地區(qū)，外貿(mào)原油船呈大型化發(fā)展趨勢，中東、西北非航線的原油船舶大多采用VLCC船型（20～30萬噸級(jí)），東南亞航線船型以10萬噸級(jí)船型為主。

本文以某海港30萬噸級(jí)原油碼頭設(shè)計(jì)項(xiàng)目為案例，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)行規(guī)范，對(duì)大型原油碼頭消防水量及泡沫液量的計(jì)算過程進(jìn)行敘述，為此類工程的消防用量計(jì)算提供參考。

1工程概述

本工程建設(shè)30萬噸級(jí)原油泊位一個(gè)（設(shè)計(jì)船型30萬噸級(jí)，兼顧船型25萬噸級(jí)，最小兼顧船型15萬噸級(jí)）以及相應(yīng)配套設(shè)施，設(shè)計(jì)范圍包括碼頭、引橋、導(dǎo)流堤以及紅線內(nèi)的管線和配套工程。其中，碼頭由工作平臺(tái)、靠船墩、系纜墩、人行橋組成，碼頭平面呈蝶形布置（圖1），工作平臺(tái)前方設(shè)置裝卸區(qū)，平臺(tái)及靠船墩上共設(shè)置4座消防炮塔（登船梯兼做1座消防炮塔），接卸油品包括沙特輕油、沙特重油、尼羅油、杰諾油、卡賓達(dá)油。

根據(jù)《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[1]第3.0.1條～第3.0.2條、第7.1.1條、第7.1.3.2條及《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）[2]第3.1.1條第1款，本工程占地面積<100hm2，同一時(shí)間內(nèi)火災(zāi)起數(shù)1起，火災(zāi)危險(xiǎn)性甲B類，碼頭防火等級(jí)特級(jí)，碼頭消防設(shè)施設(shè)置采用固定式水冷卻和泡沫滅火方式，以下結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)碼頭消防水量、泡沫液量詳細(xì)計(jì)算進(jìn)行分述。

2 消防水量計(jì)算

根據(jù)《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[1]第7.2.6條、、第7.2.7條及《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》[2]第3.4.9條，本工程碼頭消防用水量按30萬噸級(jí)油船所需冷卻水、泡沫水、水幕用水和室外消火栓用水的總和確定，根據(jù)是否配備水上消防設(shè)施進(jìn)行監(jiān)護(hù)，用水量見表1、表2。

序號(hào)1為船舶冷卻用水，根據(jù)《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[1]第7.2.7條、第7.2.8條，30萬噸級(jí)油船最大艙的縱向長度L=51m，型寬B=60m，最大艙面積fmax=1127.1m2，冷卻范圍F=3LB-fmax=8052.9m2，冷卻水供給強(qiáng)度q=2.5L/min·m2，冷卻水供給時(shí)間T=6h，計(jì)算流量q計(jì)=Fq/60=335.5L/s，設(shè)計(jì)流量q設(shè)≈336L/s，用水量Q=3.6q設(shè)T=7257.6m3，均由陸上消防設(shè)施提供。

序號(hào)2-1為撲救設(shè)計(jì)船型一次火災(zāi)所需泡沫混合液用水，根據(jù)《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[1]第7.2.8條、第7.3.1條、第7.3.4條，設(shè)計(jì)船型最大油艙面積fmax=1127.1m2，泡沫混合液供給強(qiáng)度q=8.0L/min·m2，泡沫混合液的連續(xù)供給時(shí)間T=60min，泡沫液額定混合比3%，計(jì)算流量q計(jì)=0.97fmaxq/60=145.8L/s，設(shè)計(jì)流量按所選固定消防泡沫炮流量q設(shè)備=180L/s考慮，即q設(shè)=0.97q設(shè)備=175L/s。

序號(hào)2-2為消防泡沫槍用水，根據(jù)《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[1]第7.3.1條、第7.5.4條，消防泡沫槍泡沫混合液流量q=8L/s，泡沫混合液的連續(xù)供給時(shí)間T=60min，泡沫液額定混合比3%，計(jì)算流量q計(jì)=0.97q=7.8L/s，設(shè)計(jì)流量q設(shè)=7.8L/s。

序號(hào)2-3為泡沫液泵（水輪機(jī)）泄水，根據(jù)《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[1]第7.3.7條，泡沫混合液的連續(xù)供給時(shí)間T=60min，計(jì)算流量q計(jì)為序號(hào)2-1與序號(hào)2-2計(jì)算流量之和的20%，即30.7L/s，設(shè)計(jì)流量q設(shè)為序號(hào)2-1與序號(hào)2-2設(shè)計(jì)流量之和的20%，即36.6L/s。

序號(hào)2為序號(hào)2-1撲救設(shè)計(jì)船型一次火災(zāi)所需泡沫混合液用水、序號(hào)2-2消防泡沫槍用水和序號(hào)2-3泡沫液泵（水輪機(jī)）泄水之和，計(jì)算流量q計(jì)=184.3L/s，設(shè)計(jì)流量q設(shè)=220L/s，用水量Q=3.6q設(shè)T=792m3。

序號(hào)3為水幕用水，根據(jù)《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[1]第7.2.11條、《固定消防炮滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]第5.7.3條，裝卸設(shè)備前沿水幕：水幕供給強(qiáng)度q=2L/s·m，水幕的工作時(shí)間T=1h，水幕長度L=28.5m，計(jì)算流量q計(jì)=qL=57L/s，設(shè)計(jì)流量q設(shè)=58L/s，用水量Q=3.6q設(shè)T=208m3;消防炮塔或登船梯水幕：單座水幕設(shè)計(jì)流量q=10L/s（按4座考慮），水幕工作時(shí)間T=6h，計(jì)算流量q計(jì)=4q=40L/s，設(shè)計(jì)流量q設(shè)=4q=40L/s，用水量Q=3.6q設(shè)T=864m3。

序號(hào)4為室外消火栓用水，根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》[2]第3.4.9條第5款，海港油品碼頭室外消火栓計(jì)算流量q計(jì)、設(shè)計(jì)流量q設(shè)取45L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間T=6h，用水量Q=3.6q設(shè)T=972m3;碼頭裝卸區(qū)室外消火栓計(jì)算流量q計(jì)、設(shè)計(jì)流量q設(shè)取20L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間T=2h，用水量Q=3.6q設(shè)T=144m3。

注：在碼頭消防水量計(jì)算前，應(yīng)提前調(diào)研項(xiàng)目所在港區(qū)內(nèi)已建消防船或拖消船配置情況，明確可作為依托水上消防設(shè)施數(shù)量及參數(shù)，以滿足水上和陸上聯(lián)合提供消防保護(hù)時(shí)，水上消防設(shè)施應(yīng)提供的船舶冷卻水量及射程。本工程在項(xiàng)目前期已調(diào)研所在港區(qū)配有多艘拖消船，其參數(shù)滿足《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[1]第7.5.6條及本工程所需水上消防設(shè)備的要求，可作為依托，故消防水量計(jì)算最終按配備水上消防設(shè)施監(jiān)護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì);如調(diào)研后，港區(qū)已建水上消防設(shè)施不能滿足工程依托條件，消防水量計(jì)算應(yīng)按均由陸上提供考慮。

序號(hào)1為船舶冷卻用水，根據(jù)《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[1]第7.2.7條、第7.2.8條，30萬噸級(jí)油船最大艙的縱向長度L=51m，型寬B=60m，最大艙面積fmax=1127.1m2，冷卻范圍F=3LB-fmax=8052.9m2，冷卻水供給強(qiáng)度q=2.5L/min·m2，冷卻水供給時(shí)間T=6h，計(jì)算流量q計(jì)= Fq/60=335.5L/s，設(shè)計(jì)流量按所選固定消防水炮流量q設(shè)備=200L/s，同時(shí)，水上消防設(shè)施應(yīng)提供冷卻水流量≮160L/s，用水量Q=3.6q設(shè)T=4320m3，保證陸上消防設(shè)備提供的船舶冷卻水量不小于全部船舶冷卻水量的50%。其它序號(hào)所述內(nèi)容與表1相關(guān)項(xiàng)一致。

3 泡沫液量計(jì)算

根據(jù)《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[1]第7.2.8條、第7.3.1條、第7.3.4條、第7.3.5條，并結(jié)合表1序號(hào)2-1、序號(hào)2-2計(jì)算結(jié)果，撲救設(shè)計(jì)船型一次火災(zāi)所需要的泡沫液量和移動(dòng)消防設(shè)備用量Q1=0.03（3.6q設(shè)備T）=20.3m3，其中，q設(shè)備為所選固定消防泡沫炮流量180L/s與消防泡沫槍泡沫混合液流量8L/s之和，即q設(shè)備=188L/s，泡沫液額定混合比3%，泡沫混合液的連續(xù)供給時(shí)間T=1h。充滿管道的泡沫混合液中所含泡沫液量Q2=1.19m3，該值為根據(jù)本工程管道布置計(jì)算管道凈容積與泡沫液額定混合比3%之積。撲救設(shè)計(jì)船型一次火災(zāi)所需要的泡沫液量、充滿管道的泡沫混合液中所含泡沫液量和移動(dòng)消防設(shè)備之和Q計(jì)=Q1+Q2=21.49m3，該值為泡沫液計(jì)算總量。

根據(jù)《固定消防炮滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]第4.4.6條，泡沫液設(shè)計(jì)總量Q設(shè)=1.2Q計(jì)=25.79m3≈26m3。

4 結(jié)語

本文根據(jù)貨種特征或液體閃點(diǎn)、設(shè)計(jì)船型的噸級(jí)分級(jí)及工程占地面積，確定貨種火災(zāi)危險(xiǎn)性、碼頭防火等級(jí)、同一時(shí)間內(nèi)的火災(zāi)起數(shù)，以此確定碼頭消防設(shè)施設(shè)置原則。同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范及工程實(shí)例，系統(tǒng)梳理大型原油碼頭消防水量、泡沫液量計(jì)算時(shí)所采用的設(shè)計(jì)依據(jù)，并對(duì)計(jì)算過程進(jìn)行詳細(xì)介紹，希望為后續(xù)類似項(xiàng)目及同行提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司， 交通運(yùn)輸部公安局. 油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范： JTS158-2019 [S]. 北京：人民交通出版社股份有限公司， 2019.

[2] 中華人民共和國公安部. 消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范： GB50974-2014 [S]. 北京： 中國計(jì)劃出版社， 2014.

[3] 中華人民共和國公安部. 固定消防炮滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范： GB50338-2003 [S]. 北京： 中國計(jì)劃出版社， 2003.