液態(tài)烴罐區(qū)消防水管網(wǎng)優(yōu)化研究

一、液態(tài)烴罐區(qū)消防水管網(wǎng)現(xiàn)狀

(一）罐區(qū)布局與消防需求

某液態(tài)烴罐區(qū)位于化工園區(qū)的東南側(cè)，周邊有道路環(huán)繞，交通便利，臨近其他化工生產(chǎn)區(qū)域，存在一定的外部風(fēng)險源。罐區(qū)占地面積達(dá)250000平方米，呈長方形布局，東西長100米，南北寬2500米。罐區(qū)內(nèi)共有48個儲罐，其中40個為1000立方米以上的大型儲罐，用于儲存液化石油氣、丙烯、丁二烯等液態(tài)烴，另外8個為400立方米的儲罐，儲存丙烯、己烯、丙烷等液態(tài)烴。儲罐每個罐組成兩排布置，排間距為15米，罐間距為10米，符合相關(guān)防火間距要求。

液態(tài)烴具有易燃、易爆、易揮發(fā)的特性，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢蔓延迅速，易引發(fā)爆炸，造成嚴(yán)重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》（GB50160-2008），該罐區(qū)的火災(zāi)危險性為甲類?？紤]到可能出現(xiàn)的火災(zāi)場景，如儲罐泄漏引發(fā)的池火、儲罐破裂導(dǎo)致的噴射火等，需要充足的消防水量來進(jìn)行冷卻和滅火[1]。對于消防水量的計算，著火罐的冷卻用水量按照罐壁表面積和規(guī)定的噴水強(qiáng)度來確定。假設(shè)著火罐為1000立方米的儲罐，直徑12米，高度10米，罐壁表面積約為377平方米。根據(jù)規(guī)范，噴水強(qiáng)度為 9L/min?m² ，持續(xù)噴水時間按6小時計算，著火罐的冷卻用水量為377×9×60×6=1239840L 。鄰近罐的冷卻用水量按罐壁表面積的一半計算，假設(shè)鄰近罐有3個，鄰近罐的冷卻用水量為 3×(377÷2)×9×60×6=1859760L 。滅火用水量根據(jù)可能使用的滅火設(shè)備，如泡沫槍、干粉滅火器等進(jìn)行估算，該罐區(qū)一次火災(zāi)的消防總水量約為3000立方米。

（二)現(xiàn)有消防水管網(wǎng)設(shè)計

現(xiàn)有消防水管網(wǎng)采用環(huán)狀布局，主干管管徑為DN400，材質(zhì)為無縫鋼管，能承受 1.6MPa 的壓力。環(huán)狀管網(wǎng)沿罐區(qū)周邊布置，確保各個儲罐都能得到有效的供水。進(jìn)水管共有兩條，分別從罐區(qū)的東西兩側(cè)接入，管徑均為DN400，來自廠區(qū)的消防水池，水池有效容積為7000立方米，能滿足一定時間內(nèi)的消防用水需求。

在環(huán)狀管道上，每隔30米設(shè)置一個消火栓，消火栓的型號為SS100/65-1.6，配備有100毫米的進(jìn)水口和65毫米的出水口，可連接消防水帶進(jìn)行滅火作業(yè)。罐區(qū)每個罐組還設(shè)置了至少6臺固定式消防水炮，分別布置在罐組的南北兩側(cè)，水炮的流量為 50L/s ，射程可達(dá)60米，能夠?qū)捱M(jìn)行遠(yuǎn)距離的噴水冷卻和滅火。水炮的控制方式為手動[2]。

二、液態(tài)烴罐區(qū)消防水管網(wǎng)存在的問題

(一）管道布置的安全隱患

現(xiàn)有消防水管網(wǎng)的管道布置存在一定的安全隱患。當(dāng)前，部分管道采用集中布置的方式，這雖然在一定程度上便于施工和維護(hù)，但在火災(zāi)發(fā)生時存在較大風(fēng)險。當(dāng)儲罐發(fā)生火災(zāi)，高溫和爆炸可能導(dǎo)致集中布置的管道大面積損壞，一旦某一段管道受損破裂，就可能使整個消防供水系統(tǒng)局部癱瘓，影響消防作業(yè)的順利進(jìn)行。例如，在某起化工火災(zāi)事故中，管道集中布置，大火迅速蔓延至管道區(qū)域，導(dǎo)致多處管道破裂，消防水無法正常輸送，使滅火工作受到嚴(yán)重阻礙，火災(zāi)損失進(jìn)一步擴(kuò)大。

集中布置的管道在火災(zāi)時容易受到熱輻射的影響，管道內(nèi)的水可能被加熱，導(dǎo)致管道內(nèi)壓力升高，增加管道破裂風(fēng)險。同時，高溫還可能使管道的材質(zhì)性能下降，降低管道的強(qiáng)度和耐壓能力，進(jìn)一步威脅消防水管網(wǎng)的安全運(yùn)行。集中布置的管道不利于消防人員在火災(zāi)現(xiàn)場的行動，可能妨礙消防車輛的通行和消防器材的操作，對人員安全構(gòu)成威脅。

(二)水壓穩(wěn)定性與供水效率問題

水壓穩(wěn)定性是影響消防滅火效果的關(guān)鍵因素之一。在現(xiàn)有消防水管網(wǎng)中，水壓不穩(wěn)定的情況時有發(fā)生。當(dāng)多個消火栓或水炮同時開啟時，管網(wǎng)的阻力損失和流量分配不均，會導(dǎo)致部分區(qū)域的水壓急劇下降，無法滿足滅火需求。例如，在進(jìn)行消防演練時，當(dāng)同時開啟4個消火栓和2臺水炮時，距離消防水泵較遠(yuǎn)的消火栓出口壓力明顯不足，水流射程和流量都無法達(dá)到設(shè)計要求，嚴(yán)重影響滅火效率。

供水效率低是當(dāng)前消防水管網(wǎng)存在的一個重要問題。管道的管徑設(shè)計可能不合理，無法滿足火災(zāi)時的大流量供水需求。在火災(zāi)初期，需要迅速提供大量的消防水來控制火勢，現(xiàn)有管道的管徑限制了水流量，導(dǎo)致供水速度緩慢，延誤滅火的最佳時機(jī)。消防水泵的選型和配置可能存在問題，其揚(yáng)程和流量不能與管網(wǎng)的需求相匹配。一些老舊的消防水泵性能下降，無法提供足夠的壓力和流量，影響整個消防供水系統(tǒng)的效率[3]

（三)設(shè)備老化與維護(hù)困難

隨著時間的推移，罐區(qū)的消防設(shè)備逐漸老化，部分消火栓的閥門出現(xiàn)銹蝕、密封不嚴(yán)等問題，導(dǎo)致漏水現(xiàn)象嚴(yán)重，不僅浪費(fèi)水資源，還可能影響消火栓的正常使用。水炮的轉(zhuǎn)動部件出現(xiàn)磨損，操作不靈活，無法準(zhǔn)確地對準(zhǔn)火源進(jìn)行噴水滅火。設(shè)備老化還可能導(dǎo)致其可靠性降低，在關(guān)鍵時刻無法正常啟動或運(yùn)行，增加了火災(zāi)風(fēng)險。

消防系統(tǒng)維護(hù)困難是一個不容忽視的問題。由于罐區(qū)的工作環(huán)境較為惡劣，設(shè)備長期受到化學(xué)物質(zhì)的腐蝕和高溫、潮濕等因素的影響，同時罐區(qū)大部分消防管網(wǎng)均埋于地下，維護(hù)難度較大。部分設(shè)備的零部件難以采購，一旦出現(xiàn)故障，維修時間較長，影響設(shè)備的正常使用。此外，維護(hù)人員的專業(yè)技能和數(shù)量不足，導(dǎo)致設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)工作不能及時、有效地進(jìn)行，進(jìn)一步加劇了設(shè)備老化問題，對消防工作的順利開展造成不利影響[4]。

三、液態(tài)烴罐區(qū)消防水管網(wǎng)優(yōu)化藍(lán)圖

(一)管道布置優(yōu)化

為了降低火災(zāi)時管道受損的風(fēng)險，提高消防水管網(wǎng)的可靠性，應(yīng)采用管道分散布置方案取代集中布置，整體布置合理，管道排布均勻，閥門標(biāo)高一致，間距合理，標(biāo)識清晰，如圖1所示。配管安裝排列整齊，管道面漆涂刷均勻。報警閥組水力警鈴設(shè)置合理，間距均勻，標(biāo)識清晰、排水通暢。將消防水管分散布置在罐區(qū)的不同位置，使管道之間保持一定的安全距離。即使某個區(qū)域的管道受到火災(zāi)影響，其他區(qū)域的管道仍能正常供水，確保消防作業(yè)的連續(xù)性。例如，可以沿著罐區(qū)的道路、綠化帶等區(qū)域分散鋪設(shè)管道，避免在儲罐附近集中布置，減少火災(zāi)對管道的直接威脅。

在布置管道時，充分考慮地形和風(fēng)向等自然因素至關(guān)重要。根據(jù)罐區(qū)的地形特點(diǎn)，合理規(guī)劃管道的走向，避免管道穿越地勢低洼、易積水的區(qū)域，防止在火災(zāi)時因積水導(dǎo)致管道損壞或影響消防水的輸送。同時，結(jié)合當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)風(fēng)向，將管道布置在儲罐的上風(fēng)方向，減少火災(zāi)時熱輻射和煙氣對管道的影響。例如，如果罐區(qū)位于山區(qū)，應(yīng)根據(jù)山體的坡度和走勢，選擇合適的位置鋪設(shè)管道，確保管道的穩(wěn)定性和安全性。為了進(jìn)一步提高管道的安全性，需要采取一系列有效的措施。對管道進(jìn)行隔熱保護(hù)，采用隔熱材料包裹管道，降低火災(zāi)時熱輻射對管道的影響，防正管道內(nèi)的水被過度加熱導(dǎo)致壓力升高。在管道周圍設(shè)置防火堤，將管道與儲罐等火災(zāi)危險區(qū)域隔離開來，當(dāng)儲罐發(fā)生火災(zāi)時，防火堤可以阻擋火勢蔓延，保護(hù)管道不受火災(zāi)的直接侵襲。此外，應(yīng)加強(qiáng)對管道的防腐處理，定期對管道進(jìn)行檢查和維護(hù)，及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù)管道的腐蝕、磨損等問題，確保管道的強(qiáng)度和密封性。

(二)水壓與供水效率提升

穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)在消防供水系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用，對其進(jìn)行改進(jìn)可以顯著提高水壓穩(wěn)定性和供水效率。在穩(wěn)壓設(shè)施的供水總管上增設(shè)流量開關(guān)，當(dāng)管網(wǎng)的流量發(fā)生變化時，流量開關(guān)能夠及時感知并連鎖啟動消防泵，確保在火災(zāi)初期，消防泵能夠迅速啟動，滿足滅火所需的水壓和流量要求。增加系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)視設(shè)施，并與互聯(lián)網(wǎng)連通接口，通過實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，如壓力、流量、水位等，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的問題，并通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

合理選擇和配置消防水泵是提高水壓和供水效率的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)罐區(qū)的消防水量需求、管道阻力等因素，精確計算消防水泵的揚(yáng)程和流量，選擇性能優(yōu)良、匹配度高的消防水泵。同時，配備足夠數(shù)量的備用泵，確保在主泵出現(xiàn)故障時，備用泵能夠立即投入運(yùn)行，保證消防供水不間斷。例如，可以采用變頻調(diào)速消防水泵，根據(jù)實(shí)際用水量自動調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，在實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的同時，保證水壓的穩(wěn)定性[5]

優(yōu)化管道閥門和分段設(shè)計可以有效提高供水效率。在管道上合理設(shè)置閥門，根據(jù)罐區(qū)的布局和消防需求，將管網(wǎng)劃分為多個獨(dú)立的區(qū)域，在每個區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的閥門。當(dāng)某個區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時，可以通過關(guān)閉相關(guān)閥門，將火災(zāi)區(qū)域與其他區(qū)域隔離開來，減少消防水的泄漏和浪費(fèi)，提高消防水的利用效率。同時，采用先進(jìn)的閥門技術(shù)，如電動閥門、智能閥門等，實(shí)現(xiàn)對閥門的遠(yuǎn)程控制和自動化操作，提高消防應(yīng)急響應(yīng)速度。

結(jié)語

當(dāng)前罐區(qū)消防水管網(wǎng)存在的諸多問題，如管道布置安全隱患、水壓穩(wěn)定性與供水效率問題以及設(shè)備老化與維護(hù)困難等。針對這些問題，本文提出了一系列具體且具有針對性的優(yōu)化策略，旨在提升消防水管網(wǎng)的可靠性和滅火效率，降低火災(zāi)風(fēng)險。在管道布置優(yōu)化方面，采用分散布置方案，充分考慮地形和風(fēng)向因素，并加強(qiáng)管道的安全防護(hù)措施，有效降低火災(zāi)時管道的受損風(fēng)險，提高了消防水管網(wǎng)的可靠性。通過改進(jìn)穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)、合理選擇和配置消防水泵以及優(yōu)化管道閥門和分段設(shè)計，顯著提高水壓穩(wěn)定性和供水效率，確保在火災(zāi)發(fā)生時能夠及時、有效地提供充足的消防用水。在設(shè)備選型與維護(hù)優(yōu)化方面，對消火栓和水炮進(jìn)行合理選型和布局，引入新型消防設(shè)備，并建立完善的設(shè)備維護(hù)與檢修制度，進(jìn)一步提升了罐區(qū)的消防能力和設(shè)備的可靠性。通過實(shí)施這些優(yōu)化策略，能夠顯著提升液態(tài)烴罐區(qū)消防水管網(wǎng)的性能。在火災(zāi)發(fā)生時，消防水管網(wǎng)能夠更加穩(wěn)定、高效地運(yùn)行，為滅火工作提供有力支持，從而有效減少火災(zāi)造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失。同時，優(yōu)化后的消防水管網(wǎng)也有助于提高罐區(qū)的整體安全性，為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供堅實(shí)保障。隨著科技的不斷進(jìn)步和化工行業(yè)的發(fā)展，液態(tài)烴罐區(qū)消防水管網(wǎng)將朝著智能化、自動化和高效化的方向發(fā)展。更加先進(jìn)的傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)將應(yīng)用于消防水管網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測和智能控制，進(jìn)一步提高消防水管網(wǎng)的可靠性和響應(yīng)速度。新型的消防材料和設(shè)備也將不斷涌現(xiàn)，為消防水管網(wǎng)的優(yōu)化提供更多的選擇和可能。同時，應(yīng)密切關(guān)注行業(yè)的發(fā)展動態(tài)，不斷探索和應(yīng)用新技術(shù)、新方法，持續(xù)優(yōu)化液態(tài)烴罐區(qū)消防水管網(wǎng)，為化工行業(yè)的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)

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