油品碼頭改造為液化烴碼頭給排水、消防設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

劉榮花 李旺

摘要：以某海港油品碼頭改造為液化烴碼頭工程為背景，從給排水、消防設(shè)施的匹配性角度，探討改造過程中的關(guān)鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)和確定相應(yīng)的改造方案?？蔀橥愋偷母脑旃こ烫峁﹨⒖肌?/p>

關(guān)鍵詞：油品碼頭;液化烴碼頭;給排水改造;消防改造

中圖分類號(hào)：U655 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1006—7973（2022）04-0081-03

近年來，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了通過改造油品碼頭，在增加改造裝卸工藝、消防等配套設(shè)施的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了?？恳夯療N船舶的工程實(shí)例，如煙臺(tái)萬華103#泊位工程，將5萬 DWT 油品碼頭改造為5萬 GT 的液化烴碼頭。這種方案很大程度上縮短了新建液化烴碼頭的時(shí)間，是一種具有簡(jiǎn)易性和靈活性的工程建設(shè)方案。但目前國(guó)內(nèi)類似改造項(xiàng)目較少，關(guān)于其改造過程中給排水、消防設(shè)計(jì)的研究也幾近空白。某海港工程為滿足其后方產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目生產(chǎn)所需的原材料和產(chǎn)出液體品的水運(yùn)服務(wù)要求，需要將現(xiàn)10萬噸級(jí)油品泊位改造形成一個(gè)50000GT 液化烴泊位。本文以該項(xiàng)目為背景，著重討論改造過程中油品碼頭與液化烴碼頭的給排水、消防設(shè)施的匹配性和需要改造的地方，以期為同類型的改造項(xiàng)目提供參考。

1工程概況

工程原設(shè)計(jì)為一個(gè)10萬噸級(jí)油品碼頭，其配套工藝、給排水、消防等系統(tǒng)均已按照原有設(shè)計(jì)建成投產(chǎn)。

本工程依托已經(jīng)建成的碼頭水工結(jié)構(gòu)，將現(xiàn)有油品泊位改造成個(gè)50000GT 液化烴泊位（也可同時(shí)滿足2個(gè)3000GT液化石油氣船靠泊），年設(shè)計(jì)通過能力215萬噸。

按照設(shè)計(jì)船型靠泊組合，設(shè)置3個(gè)裝卸區(qū)，自南向北依次命名為1#裝卸區(qū)、2#裝卸區(qū)、3#裝卸區(qū)。1#和3#裝卸區(qū)裝卸常溫高壓的 LPG，2#裝卸區(qū)裝卸低溫常壓丙烷和丁烷。在碼頭2#裝卸區(qū)裝卸臂南側(cè)距碼頭前沿15m 外設(shè)2臺(tái)低溫丙烷預(yù)冷泵，在碼頭3#裝卸區(qū)南側(cè)距碼頭前沿15m 外依次設(shè)1臺(tái)低溫丙烷增壓泵和1臺(tái)低溫丁烷增壓泵。

2排水系統(tǒng)改造要點(diǎn)分析

在現(xiàn)油品碼頭設(shè)計(jì)中，碼頭3個(gè)裝卸區(qū)均設(shè)有圍堰，圍堰內(nèi)設(shè)污水池收集初期雨水和沖洗污水，污水池內(nèi)設(shè)潛污泵將污水通過壓艙水管道提升至后方已建的含油污水處理站處理。

《油氣化工碼頭防火設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]規(guī)定，“在碼頭裝卸設(shè)備區(qū)、工藝閥組區(qū)、機(jī)泵區(qū)、物料計(jì)量區(qū)等應(yīng)設(shè)置防止液體流淌的圍堰，液化天然氣和低溫液化烴碼頭還應(yīng)該設(shè)置緊急泄漏收集池”。若照此設(shè)計(jì)，原3個(gè)裝卸區(qū)的圍堰均可利用現(xiàn)狀，無需改造。但是對(duì)于常溫高壓的液化烴，其一旦泄漏，在常溫常壓下會(huì)迅速氣化，不會(huì)形成液體流淌，在其裝卸區(qū)設(shè)置圍堰沒有意義，圍堰還會(huì)一定程度阻礙氣態(tài)液化烴的擴(kuò)散，形成氣態(tài)聚集而有爆炸危險(xiǎn)，因此在本次設(shè)計(jì)中將1#和3#裝卸區(qū)的圍堰拆除。對(duì)于低溫液化烴，因熱量傳遞需要時(shí)間，其泄漏后一部分氣化，一部分會(huì)形成液體流淌，因此保留2#裝卸區(qū)圍堰和增設(shè)低溫液化烴機(jī)泵區(qū)圍堰。同時(shí)為防止低溫液化烴（操作溫度-42℃）泄漏后對(duì)周圍設(shè)施和人員可能造成的低溫傷害，增設(shè)緊急泄漏收集池。鑒于泄漏后氣態(tài)液化烴易在地面低洼處聚集的特點(diǎn)，圍堰內(nèi)不應(yīng)設(shè)置污水池，因此將圍堰內(nèi)原有的污水池全部填實(shí)拆除。

3消防系統(tǒng)改造要點(diǎn)分析

油品碼頭和液化烴碼頭的消防設(shè)計(jì)既有兼容之處也有不同之處。原油品碼頭為甲 B 類特級(jí)碼頭，改造后為甲 A 類特級(jí)碼頭，防火等級(jí)相同，但火災(zāi)危險(xiǎn)性提高。根據(jù)規(guī)范[1]要求，甲 B 類特級(jí)油品碼頭采用固定式水冷卻和泡沫滅火方式;甲 A 類特級(jí)液化烴碼頭采用固定式水冷卻、干粉滅火方式和高倍數(shù)泡沫滅火方式。由此看出這兩種貨物碼頭的冷卻方式是相同的，但因油船和液化烴船的貨艙構(gòu)造與布局的不同，消防冷卻范圍有所區(qū)別;也因?yàn)榛馂?zāi)危險(xiǎn)性不同，冷卻水供給強(qiáng)度也存在差異;因此同等防火等級(jí)的兩種碼頭的消防冷卻水量是不同的。油品碼頭的火災(zāi)類型為液體火災(zāi)，液化烴碼頭為氣體火災(zāi)，火災(zāi)類型不同，因此滅火所需要的消防介質(zhì)和消防設(shè)施也不同。

3.1消防水炮系統(tǒng)的改造

在現(xiàn)油品碼頭中水冷卻方式采用固定式消防水炮，消防水炮設(shè)置在碼頭前沿的消防炮塔上，這與液化烴碼頭的水冷卻要求是相一致的，本次改造需要對(duì)消防水炮的能力進(jìn)行復(fù)核?，F(xiàn)油品泊位設(shè)有消防炮塔兩座，每座炮塔各配置一臺(tái)流量為100L/s，額定射程100m 的消防水炮。

根據(jù)《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[1]，著火艙與相鄰艙的冷卻水供給強(qiáng)度全冷凍式液化烴船為4.0L/ min·m ，全壓力式液化烴船為9.0L/min·m ，保護(hù)范22圍均為最大貨艙甲板以上表面積及相鄰艙甲板以上表面積的1/2，供給時(shí)間6h。根據(jù)業(yè)主方提供的船型計(jì)算，50000GT（80000m3）的全冷式液化氣船冷卻水設(shè)計(jì)流量為192L/s，3000GT 全壓式液化氣船冷卻水設(shè)計(jì)流量為108L/s。

綜上，本次改造后冷卻水的設(shè)計(jì)流量為192L/s。根據(jù)規(guī)范[1]要求，“有消防船或拖消船監(jiān)護(hù)作業(yè)時(shí)，冷卻水可以由水上和陸上消防設(shè)施共同提供，且陸域上消防設(shè)施所提供的冷卻水量不應(yīng)小于全部冷卻水量的50%”。現(xiàn)油品泊位已有消拖船輔助作業(yè)，因此在本次改造設(shè)計(jì)在滿足規(guī)范的基礎(chǔ)上，本著節(jié)約投資和節(jié)省工期的原則，利用既有消防水炮，提供冷卻水流量100L/s，其余92L/s 由水上消防設(shè)施提供。在本次改造中不新增消防水炮，已有的消防水炮和水上消防設(shè)施協(xié)同作業(yè)可以覆蓋整個(gè)碼頭停靠船舶的所有貨艙。

3.2水幕系統(tǒng)的改造

現(xiàn)油品泊位水幕設(shè)計(jì)是依據(jù)已經(jīng)作廢的《裝卸油品碼頭設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]，在裝卸設(shè)備兩端沿碼頭前沿各延伸5m 范圍內(nèi)和消防炮塔設(shè)水幕系統(tǒng)保護(hù)，裝卸設(shè)備區(qū)域的水幕設(shè)計(jì)流量是為1.0L/（s·m），每座消防炮塔水幕設(shè)計(jì)流量為10L/s。而根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范[1]，液化烴碼頭需要在裝卸設(shè)備區(qū)域、登船梯前側(cè)區(qū)域和消防炮平臺(tái)區(qū)域設(shè)置水幕設(shè)施;且碼頭裝卸設(shè)備區(qū)域和登船梯前側(cè)區(qū)域水幕設(shè)計(jì)流量不應(yīng)小于2L/（s·m），消防炮保護(hù)水幕設(shè)計(jì)流量不應(yīng)小于10L/（s·臺(tái)）。

現(xiàn)碼頭裝卸設(shè)備區(qū)域水幕設(shè)計(jì)流量不滿足本工程的消防要求，需要進(jìn)行改造?，F(xiàn)有噴頭流量為2L/s，間隔2米，在本次設(shè)計(jì)中保留已有的噴頭，在每?jī)蓚€(gè)噴頭中間增設(shè)一個(gè)噴頭，間隔1米，使水幕設(shè)計(jì)流量達(dá)到2L/（s.m）?，F(xiàn)碼頭登船梯不滿足5萬 GT 級(jí)液化氣船型的要求，本工程新增1座塔式升降登船。因此在本次設(shè)計(jì)中增設(shè)登船梯前側(cè)的水幕，設(shè)計(jì)流量2L/（s.m）。原有炮塔保護(hù)水幕的流量可以滿足改造后的要求，本項(xiàng)目利舊。

3.3干粉滅火系統(tǒng)

與油品碼頭相比，適用于液化烴火災(zāi)的主要滅火劑是干粉，因此，在液化烴碼頭應(yīng)配備干粉滅火系統(tǒng)。本碼頭為特級(jí)碼頭，根據(jù)規(guī)范[1]要求，干粉儲(chǔ)量不應(yīng)小于2000Kg，且應(yīng)能滿足規(guī)定滅火時(shí)間內(nèi)的干粉炮所需干粉用量，儲(chǔ)量為計(jì)算用量的1.2倍，干粉炮連續(xù)供給時(shí)間不應(yīng)小于60s。因此本工程新設(shè)3套3000kg 干粉炮滅火裝置，干粉采用碳酸氫鈉干粉，供給強(qiáng)度為8.8kg/ m2，放置在裝卸區(qū)附近。

一旦發(fā)生火災(zāi)，工作人員可通過手動(dòng)或遙控啟動(dòng)干粉滅火系統(tǒng)，通過控制干粉炮的俯仰及水平角度來瞄準(zhǔn)著火部位，將干粉射向著火部位滅火。

3.4水噴霧滅火系統(tǒng)

相較于油船，低溫液化烴船舶干舷高，需要設(shè)置操作平臺(tái)作業(yè)，這就導(dǎo)致火災(zāi)情況下作業(yè)人員撤離路徑長(zhǎng)，為保證人員安全，需要在其操作平臺(tái)區(qū)域設(shè)置水霧設(shè)施。根據(jù)規(guī)范[1]要求，低溫液化烴碼頭操作平臺(tái)區(qū)域的水霧噴水強(qiáng)度不應(yīng)小于10.2 L/（min·m2），持續(xù)供給時(shí)間為30min。本項(xiàng)目設(shè)有低溫液化烴泵，為火災(zāi)多發(fā)設(shè)備，也應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施。根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》[3]，在液化烴泵區(qū)設(shè)置水噴霧（水噴淋）系統(tǒng)進(jìn)行冷卻保護(hù)，噴淋強(qiáng)度不低于9L/ m2·min，持續(xù)供給時(shí)間為6h。

本次改造在低溫液化烴碼頭的操作平臺(tái)區(qū)域、預(yù)冷泵區(qū)和增壓泵區(qū)各設(shè)置一套水噴霧滅火系統(tǒng)，這3個(gè)區(qū)域外各設(shè)置一套雨淋閥組，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，雨淋閥組可自動(dòng)或現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)開啟，噴頭動(dòng)作，同時(shí)水力警鈴報(bào)警。3.5泡沫滅火系統(tǒng)

現(xiàn)油品碼頭工程中設(shè)有低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)，主要為油品或者化工品火災(zāi)服務(wù)，設(shè)施主要包括消防泡沫炮和消防泡沫栓。低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)對(duì)于液化烴碼頭火災(zāi)不適用，因此在本次設(shè)計(jì)中停用低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)。根據(jù)規(guī)范[1]要求，僅需要對(duì)低溫液化烴的事故泄漏池采用高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)。

本次改造是在事故泄漏池附近新設(shè)一套高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)，選用3%高倍數(shù)泡沫原液（耐海水型），泡沫混合液供給量為7.2L/（min·m2），設(shè)計(jì)流量為2.4 L/s，供給時(shí)間為40min，泡沫液發(fā)泡倍數(shù)為500倍。一旦低溫液化烴泄漏至事故池，事故池內(nèi)的低溫探測(cè)器及聲光報(bào)警器發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，聯(lián)鎖啟動(dòng)高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)，關(guān)閉雨水排放閥，同時(shí)連鎖切斷發(fā)生泄露區(qū)域的未封閉的生產(chǎn)電源。

3.6室外消火栓系統(tǒng)

現(xiàn)油品碼頭已在引橋和碼頭前沿設(shè)置了室外消火栓，改造過程中僅需要對(duì)其設(shè)計(jì)流量進(jìn)行復(fù)核。根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》[4]規(guī)定，海港液化烴碼頭的室外消火栓設(shè)計(jì)流量不應(yīng)小于45L/s;《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[1]規(guī)定，油氣化工碼頭可按照水槍流量不應(yīng)小于5L/s，2支水槍同時(shí)工作計(jì)算水量。兩者對(duì)于室外消火栓設(shè)計(jì)流量的規(guī)定差別較大，需要進(jìn)一步探討。由于液化烴碼頭位于水上，碼頭平臺(tái)僅29米寬，消防車的操作空間十分有限;同時(shí)一旦液化烴船舶發(fā)生火災(zāi)，其災(zāi)情會(huì)較大，出于安全考慮消防車也無法在碼頭平臺(tái)上進(jìn)行施救作業(yè);因此，液化烴碼頭上的室外消火栓不考慮為消防車提供水源，只為工作人員人為操作輔助滅火。故室外消火栓的流量不宜取得太大，在本次改造中可按照《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定，取10L/s。

3.7消防給水設(shè)計(jì)流量

油品碼頭的消防給水設(shè)計(jì)流量為油船低倍數(shù)泡沫滅火設(shè)計(jì)流量、冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量、水幕設(shè)計(jì)流量和室外消火栓設(shè)計(jì)流量之和。液化烴碼頭的消防給水設(shè)計(jì)流量為冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量、水幕設(shè)計(jì)流量、水噴霧滅火系統(tǒng)、高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)和室外消火栓設(shè)計(jì)流量之和。經(jīng)計(jì)算，原10萬噸級(jí)油品碼頭的陸域消防給水設(shè)計(jì)流量為290L/s，改造為5萬總噸液化烴碼頭的陸域消防給水設(shè)計(jì)流量為375L/s。相較于油品碼頭，液化烴碼頭的消防用水量大，用水點(diǎn)多，因此在改造時(shí)需要復(fù)核其消防管線和消防泵組的匹配性。

4結(jié)語(yǔ)

（1）相較于油品碼頭裝卸區(qū)常見的圍堰+污水池的設(shè)計(jì)，液化烴碼頭需要進(jìn)一步的探討分析。鑒于常溫高壓液化烴泄漏后易揮發(fā)的特性，對(duì)于常溫高壓液化烴的裝卸區(qū)無需設(shè)置圍堰;對(duì)于低溫液化烴為防止液體流淌和低溫?fù)p傷，需要保留其裝卸區(qū)圍堰和增設(shè)緊急泄漏池。由于氣態(tài)液化烴易在低洼處聚集，液化烴碼頭圍堰內(nèi)不再設(shè)置污水池。

（2）相較于油品碼頭的消防要求，液化烴碼頭的消防滅火要求更為復(fù)雜。在相同防火等級(jí)下，兩種貨物碼頭的冷卻水防水相同，但冷卻水量不同;因火災(zāi)類型不同，兩者的消防滅火方式也不同。與油品碼頭相比，液化烴碼頭增加了干粉滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)和高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)，停用了低倍數(shù)滅火系統(tǒng)。

（3）液化烴碼頭的消防給水設(shè)計(jì)流量一般大于同等防火級(jí)別的油品碼頭，因此在消防改造時(shí)要復(fù)核其既有消防管道和消防泵組的匹配性。

參考文獻(xiàn)：

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[4] GB50974-2014消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S]