30000立方米原油储罐区喷淋冷却设计方案 精品.docx
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30000m3原油储罐区喷淋冷却设计方案
消防喷淋冷却系统以其先进完善的技术性能和安全可靠地冷却效果，成为大型可燃液体储罐所必备地消防措施。
1固定式消防冷却水系统的选择
30000m3原油储罐区共有10000m3容积的储罐2座，5000m3容积的储罐2座，储存物料为原油。
其中10000m3储罐内径28.64m，罐壁高15.85m；5000m3储罐内径22.12m，罐壁高14.27m，外壁均无保温设施。
地上式钢制储罐发生火灾，5min内可使罐壁温度升至500℃，使钢板强度降低一半，8~10min后钢板将失去支持能力。
储罐发生火灾，为控制火势，降低火焰辐射强度，必须对储罐及时进行水喷淋冷却，使罐壁温升不超过100℃。
附着罐壁的水膜，没有充分受热完全气化，则罐壁不会形成过热，罐的耐压强度可以得到保证，可使事故不扩大。
《石油化工企业设计防火规范》（GB50160—20XX）第8.4.5条第二款规定：
罐壁高于17m储罐、容积等于或小于10000m3储罐、容积等于或大于2000m3低压储罐应设置固定式消防冷却水系统。
230000m3储罐的流量设计计算
《石油化工企业设计防火规范》（GB50160—20XX）第8.4.5规定：
浮顶罐的罐壁表面积供水强度2.0L/（min﹒m2）。
10000m3储罐内径28.64m，罐壁高15.85m；5000m3储罐内径22.12m，罐壁高14.27m。
2.1设计流量
根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160—20XX）。
表8.4.5消防冷却水的供水范围和供水强度。
项目
供水范围
供水强度
附注
移动式水枪冷却
着火罐
固定顶罐
罐周全长
0.8L/s﹒m
—
浮顶罐、内浮顶罐
罐周全长
0.6L/s﹒m
注1、2
邻近罐
罐周全长
0.7L/s﹒m
—
固定式冷却
着火罐
固定顶罐
罐壁表面积
2.5L/min﹒m2
—
浮顶罐、内浮顶罐
罐壁表面积
2.0L/min﹒m2
注1、2
邻近罐
罐壁表面积的1/2
与着火罐相同
注3
根据上表，流量设计时，假设其中一个10000m3储罐为着火罐，其余三罐为邻近罐，进行流量的设计计算。
1.10000m3储罐着火罐计算
（1）冷却面积:
（2）流量。
设计喷淋强度2L/（minm2），安全系数1.05~1.10
计算流量：
设计流量：
2.10000m3邻近储罐计算
（1）冷却面积：
（2）流量计算流量：
设计流量：
3.5000m3邻近储罐
（1）冷却面积：
（2）流量计算流量：
设计流量：
整个5000m3罐壁冷却流量：
2.2消防给水总管
1根消防给水总管，选取管径为DN300，流量6891L/min，流速1.33m/s。
2.3消防给水水管
每个储罐设计安装4根消防给水立管，流速取1.8m/s。
10000m3储罐
圆整DN100
5000m3储罐
圆整DN100
2.4环管
10000m3储罐和5000m3储罐都设计两层环管
10000m3储罐
（1）上圈环管管径流量
流速取1.5m/s
圆整为DN80
（2）下圈环管管径流量
流速取1.5m/s
圆整为DN80
5000m3储罐
（1）上圈环管管径流量
流速取1.5m/s
圆整为DN65
（2）下圈环管管径流量
流速取1.5m/s
圆整DN80
2.5喷头
（1）喷头数量
保证水幕搭接，不能留有盲区。
水幕喷头喷角120°，喷头间距约1500mm。
10000m3储罐
每圈喷头数量：
考虑环管加工制作的方便，每圈环管分为4段。
为保证喷头均匀，喷头数量取整为60个，喷头间距调整为1498.8mm。
参见图
5000m3储罐
每圈喷头数量
考虑环管加工制作的方便，每圈环管分为4段。
为保证喷头均匀，喷头数量取整为48个，喷头间距调整为1447.0mm。
参见图
（2）喷头流量
10000m3储罐
上圈环管的喷头流量：
圆整为20L/min
下圈环管的喷头流量
圆整为30L/min
5000m3储罐
上圈环管的喷头流量：
圆整为18L/min
下圈环管的喷头流量
圆整为27L/min
2.6校核
1.流量校核
由计算结果可得出，在安全系数范围之内。
2.管径、流速校核
根据《建筑消防技术》（第二版），第三章消火栓及自动喷水灭火系统中表3-17
表3-17一半场所喷洒管网管径的初定
管径/mm
25
32
40
50
70
80
100
最多喷头数/个
1
3
4
5~8
9~12
13~32
33~64
管径、流速、流量对照表。
管径/流速/流量对照表
管径
（DN）
流量m3/h
0.4m/s
0.6m/s
0.8m/s
1.0m/s
1.2m/s
1.4m/s
1.6m/s
1.8m/s
2.0m/s
2.2m/s
2.4m/s
2.6m/s
2.8m/s
3.0m/s
20
0.5
0.7
0.9
1.1
1.4
1.6
1.8
2.0
2.3
2.5
2.7
2.9
3.2
3.4
25
0.7
1.1
1.4
1.8
2.1
2.5
2.8
3.2
3.5
3.9
4.2
4.6
4.9
5.3
32
1.2
1.7
2.3
2.9
3.5
4.1
4.6
5.2
5.8
6.4
6.9
7.5
8.1
8.7
40
1.8
2.7
3.6
4.5
5.4
6.3
7.2
8.1
9.0
10.0
10.9
11.8
12.7
13.6
50
2.8
4.2
5.7
7.1
8.5
9.9
11.3
12.7
14.1
15.6
17.0
18.4
19.8
21.2
65
4.8
7.2
9.6
11.9
14.3
16.7
19.1
21.5
23.9
26.3
28.7
31.1
33.4
35.8
80
7.2
10.9
14.5
18.1
21.7
25.3
29.0
32.6
36.2
39.8
43.4
47.0
50.7
54.3
100
11.3
17.0
22.6
28.3
33.9
39.6
45.2
50.9
56.5
62.2
67.9
73.5
79.2
84.8
125
17.7
26.5
35.3
44.2
53.0
61.9
70.7
79.5
88.4
97.2
106.0
114.9
123.7
132.5
150
25.4
38.2
50.9
63.6
76.3
89.1
101.8
114.5
127.2
140.0
152.7
165.4
178.1
190.9
200
45.2
67.9
90.5
113.1
135.7
158.3
181.0
203.6
226.2
248.8
271.4
294.1
316.7
339.3
250
70.7
106.0
141.4
176.7
212.1
247.4
282.7
318.1
353.4
388.8
424.1
459.5
494.8
530.1
300
101.8
152.7
203.6
254.5
305.4
356.3
407.1
458.0
508.9
559.8
610.7
661.6
712.5
763.4
350
138.5
207.8
277.1
346.4
415.6
484.9
554.2
623.4
692.7
762.0
831.3
900.5
969.8
1039.1
400
181.0
271.4
361.9
452.4
542.9
633.3
723.8
814.3
904.8
995.3
1085.7
1176.2
1266.7
1357.2
450
229.0
343.5
458.0
572.6
687.1
801.6
916.1
1030.6
1145.1
1259.6
1374.1
1488.6
1603.2
1717.7
500
282.7
424.1
565.5
706.9
848.2
989.6
1131.0
1272.3
1413.7
1555.1
1696.5
1837.8
1979.2
2120.6
600
407.1
610.7
814.3
1017.9
1221.4
1425.0
1628.6
1832.2
2035.7
2239.3
2442.9
2646.5
2850.0
3053.6
由于计算得出的10000m3储罐环管的喷头数为60，5000m3储罐环管的喷头数为48，所以根据上表对管径进行调整。
同时由于管径的修改，流速也做相应的调整。
《建筑消防技术》中规定管道中的最大流速不宜超过5m/s，而对于某些配水支管可以采用缩小管径、增大沿程水头损失以达到减压的目的时，管中流速允许超过5m/s，但也不能超过10m/s。
修改结果为：
消防喷淋冷却给水总管DN300流速1.8m/s
10000m3储罐给水立管总管DN200流速1.8m/s
10000m3储罐给水立管DN100流速1.8m/s
5000m3储罐给水立管总管DN200流速1.8m/s
5000m3储罐给水立管DN100流速1.8m/s
10000m3储罐环管DN125流速2.4m/s
5000m3储罐环管DN100流速2.4m/s
3水幕喷头的选型
喷头主要分为洒水喷头、水雾喷头、水幕喷头。
水幕喷头的工作过程是使压力水流通过喷头，按照设定的方向喷射成一道密集的水幕，将定量的水均匀地喷洒在可燃液体储罐表面，形成水膜，从而阻止热辐射和火灾蔓延。
水幕喷头选用大角度、大流量的喷头，可降低成本造价。
水幕喷头材质选用铝合金，经内、外阳极化防腐处理后，具有耐潮湿、耐雨淋的特点。
水幕喷头流量特性曲线
选定水幕喷头的型号为ZSTMC-T—20.5—180
4管道材料及接口
消防喷淋冷却系统只有在当发生火灾事故时才启动工作，因而，系统管道平时处于空管状态。
若选用普通碳钢管道，内壁将锈蚀而成片脱落，进而堵塞管道。
因此，选用20号无缝钢管并采用机械冷隈加工，将水幕喷头的螺纹短节和弯制成型的钢管组焊，经施工现场预安装准确无误后，再将制成型的立管、环管、管件、螺纹短节、法兰等所有部件均进行内外镀锌处理。
这样，能有效避免管道内壁锈蚀和外壁腐蚀，系统使用寿命长达20年以上。
管道接口选用沟槽式接口，具有自补偿、密封性能可靠、安装和维修方便等优点。
5消防水池设计
消防水池（或罐）的有效容积必须满足一次消防所需的消防水量，且不应与其他用水设施合用。
消防水池（或罐）应设液位检测、高低液位报警及自动补水设施。
消防水池的补水时间主要考虑第二次火灾扑救需要。
一般情况下，补水时间不宜超过48h；在无管网的缺水区，采用深井泵补水时，可延长到96h。
消防用水与生产、生活用水合并时，为防止消防用水被生产、生活用水所占用，因此要求有可靠的技术设施（例如生产、生活用水的出水管设在消防水面之上）保证消防用水不作他用。
在气候条件允许并利用游泳池、喷水池、冷却水池等用作消防水池时：
必须具备消防水池的功能，设置必要的过滤装置，各种用作储存消防用水的水池，当清洗放空时，必须另有保证消防用水的水池。
消防水池容量过大时应分成2个，以便水池检修、清洗时仍能保证消防用水，但2个水池都应具备独立使用的功能，各有水泵吸水管、补水进水管、泄水管、溢水管等。
2个水池之间还应设置连通管和控制阀门。
根据《建筑设计防火规范》（GB50016-20XX）第8.3.4规定：
在火灾情况下能保证连续补水时，消防水池的容量可减去火灾延续时间内补充的水量。
消防水池容量如超过1000m3时，应分设成两个。
根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160—20XX）第8.4.7规定：
可燃液体储罐消防冷却用水的延续时间：
直径大于20m的固定顶罐和直径大于20m浮盘用易熔材料制作的内浮顶罐应为6h;其他储罐可为4h。
消防冷却总用水量：
6泵的确定
冷却用消防泵的选型
根据《自动喷水灭火系统设计规范》，水泵扬程或系统入口供水压力应按下式计算：
式中：
H——水泵扬程或系统入口的供水压力（MPa）
1.1——安全系数
∑h——管道沿程和局部的水头损失累计值（MPa）
P0——最不利点喷头处的工作压力（MPa）；
Z——最不利点处喷头与消防水池的最低水位或系统入口管水平中心线之间的高程差，当系统入口管或消防水池最低水位高于最不利点处喷头时，Z应取负值（MPa）。
最不利点喷头的工作压力:
式中：
q——喷头流量（L/min）
K——喷头流量系数
P——喷头工作压力（MPa）
已知q=20L/min,喷头型号ZSTMC-T—20.5—180，K=20.5
所以，P=0.095MPa
最不利点处喷头与消防水池的最低水位或系统入口管水平中心线之间的高程差
Z=15.85mH2O=0.1585MPa
管道的压力损失：
式中：
∑h——管道沿程和局部的水头损失累计值（MPa）
∑
——管道的沿程损失（MPa）
∑
——管道的局部损失（MPa）
每米管道的水头损失应按下式计算：
式中：
i——每米管道的水头损失（MPa/m）；
V——管道内水的平均流速（m/s）；
dj——管道的计算内径（m），取值应按管道的内径减lmm确定。
总管：
10000m3储罐给水立管总管：
10000m3储罐给水立管：
5000m3储罐给水立管总管：
5000m3储罐给水立管：
10000m3储罐环管：
5000m3储罐环管：
总管长度：
10000m3储罐给水立管总管：
10000m3储罐给水立管：
5000m3储罐给水立管总管：
5000m3储罐给水立管：
10000m3储罐环管：
5000m3储罐环管：
由公式：
式中：
∑
——管道的沿程损失（MPa）
L——管道的长度
i——每米管道的水头损失（MPa/m）
管道的局部水头损失，宜采用当量长度法计算。
管道上的阀门和部分管件的当量长度（m）
直径
名称
50
70
80
100
125
300
45°弯头
0.6
0.9
0.9
1.2
1.5
90°弯头
1.5
1.8
2.1
3.1
3.7
闸阀
0.3
0.3
0.3
0.6
0.6
止回阀
3.4
4.3
4.9
6.7
8.3
三通或四通
3.1
3.7
4.6
6.1
7.6
异径接头
7050
80
70
100
80
125
100
300
125
0.5
0.6
0.8
1.1
2
注：
当异径接头的出口直径不变而入口直径提高一级时，其当量长度应增大0.5倍，提高二级或二级以上时，其当量长度应增加一倍。
但由于条件限制，没有确定的管路布置管件，所以局部损失按沿程损失的20%计算。
所以，泵的扬程：
泵的流量为：
决定泵的要求为扬程0.98MPa，流量413.5m3/h,同时配备应急泵。
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