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12.2 消防给水

12.2.1 要求一、二、三、四级石油库的消防给水系统与生产、生活给水系统分开设置的理由如下:
    (1)一、二、三、四级石油库的储罐多为地上立式储罐,消防用水量较大且不常使用,消防与生产、生活给水合用一条管道,平时只供生产、生活用水,会造成大管道输送很小的流量,水质易变坏。
    (2)石油库的消防给水对水质无特殊要求,一般的江、河、池塘水都能满足要求,而生活给水对水质要求严格,用量较少,两者合用势必要按生活水质要求选择水源,很多地方很难具备这样的水质、水量条件。
    (3)石油库的消防给水要求压力较大,而生产、生活给水压力较低,两者合用一条管道,对生产、生活给水来说,不仅需要采取降压措施,而且合用部分的管道尚需按满足消防管道的压力进行设计,很不经济。

12.2.2 五级石油库的储罐等设备设施都很小,储罐也多为卧式储罐或小型立式储罐,消防用水量较小,水压要求不高,一般情况较容易找到满足其合用要求的水源,靠近城镇还可利用城镇给水管网,故允许消防给水与生产、生活给水系统合并设置。

12.2.3 关于消防给水系统压力的规定,说明如下:
    石油库高压消防给水系统的压力是根据最不利点的保护对象及消防给水设备的类型等因素确定的。当采用移动式水枪冷却储罐时,则消防给水管道最不利点的压力是根据系统达到设计消防水量时,由储罐高度、水枪喷嘴处所要求的压力及水带压力损失综合确定的。
    石油库低压消防给水系统主要用于为消防车供水。消防车从消火栓取水有两种方式,一种是用水带从消火栓向消防车的水罐里注水,另一种是消防车的水泵吸水管直接接在消火栓上吸水(包括手抬机动泵从管网上取水)。前一种取水方式较为普遍,消火栓出水量最少为10L/s。直径为65mm、长度为20m的帆布水带,在流量为10L/s时的压力损失为8.6m,1984年版规范规定消火栓最低压力为0.1MPa,消防车实际操作供水不畅,故2002年版修订改为应保证每个消火栓的给水压力不小于0.15MPa。

12.2.4 消防给水系统应保持充水状态,是为了减少消防水到火场的时间。油库消防给水系统最好维持在低压状态,以便发生小规模火灾时能随时取水,将消防给水系统与生产、生活给水系统连通可较方便地做到这一点。
    处于严寒地区的消防给水管道,由于受地质和经济等条件的限制,一般较难做到将消防给水管道埋设到极端冻土深度以下,故允许其冬季可不充水。

12.2.5 储罐区的消防给水管道应采用环状敷设,主要考虑储罐区是油库的防火重点,环状管网可以从两侧向用水点供水,较为可靠。
    覆土立式油罐最大单罐容量不超过10000m3,油罐间距要求较大,用水量较小,即使着火一般也不会影响周边储罐,加上这种类型的储罐多数处于山区,管线难以做到环状布置,故允许其罐区的消防管线枝状敷设。
    四、五级石油库储罐容量较小,油库区面积不大,发生火灾时影响范围亦较小,消防用水量也有限,故其消防给水管道可枝状敷设。
    建在山区或丘陵地带的石油库,地形复杂,环状敷设管网比较困难,因此本规范规定:山区石油库的单罐容量小于或等于5000m3且储罐单排布置的储罐区,其消防给水管道可枝状敷设。

12.2.6 本条说明同本规范第3.0.2条说明。值得注意的是:油库的消防水量除了满足储罐的喷淋和配置泡沫混合液用水之外,还需适当考虑移动式冷却的需要,即储罐着火时到现场的消防车的用水需求。由于油库的消防水储备是一定的,油库火灾时消防水的使用应严格控制,不能随意从消防水管网上取用消防水,以防止油库的消防水储备被提早用完。储罐的喷淋应利用罐上的固定式系统,局部位置可以使用移动式冷却。消防车应主要用于扑灭小规模的流散火灾以及作为泡沫灭火部分的补充。

12.2.7 储罐冷却范围规定的理由如下:
    1 地上固定顶着火储罐的罐壁直接接触火焰,需要在短时间内加以冷却。为了保护罐体,控制火灾蔓延,减少辐射热影响,保障邻近罐的安全,地上固定顶着火储罐需进行冷却。
    关于固定顶储罐着火时,相邻储罐冷却范围的规定依据是:
    1)天津消防研究所1974年对5000m3汽储罐低液面敞口储罐着火后的辐射热进行了测定。在距着火储罐罐壁1.5D(D为着火储罐直径)处,当测点高度等于着火储罐罐壁高时,辐射热强度平均值为7817kJ/(m2·h),四个方向平均最大值为8637kJ/(m2·h),绝对最大值为16010kJ/(m2·h)。
    1976年5000m3汽储罐氟蛋白泡沫液下喷射灭火试验中,当液面高为11.3m,在距着火储罐罐壁1.5D处,测点高度等于着火储罐罐壁高时,辐射热强度四个方向平均最大值为17794kJ/(m2·h),绝对最大值为20934kJ/(m2·h)。
    由上述试验可知,在距着火储罐罐壁1.5D范围内,火焰辐射热强度是比较大的。为确保相邻储罐的安全,应对距着火储罐罐壁1.5D范围内的相邻储罐予以冷却。
    2)在火场上,着火储罐下风向的相邻储罐接受辐射热最大,其次是侧风向,上风向最小,所以本条规定当冷却范围内的储罐超过3座时,按3座较大相邻储罐计算冷却水量。
    2 采用钢制浮盘的外浮顶储罐、内浮顶储罐着火时,基本上只在浮盘周边燃烧,火势较小,容易扑灭,故着火的浮顶储罐、内浮顶储罐的相邻储罐可不冷却。浮盘用易熔材料制作的内浮顶,由于其浮盘材料熔点较低(如铝制浮盘),容易发生储罐全截面积着火,故其相邻罐也需冷却。
    3 卧式罐是圆筒形结构常压罐,结构稳定性好,发生火灾一般在罐人孔口燃烧,根据调查资料,火灾容易扑救。一般用石棉被就能扑灭发生的火灾,在有流淌火灾时,仍需考虑着火罐和邻近罐的冷却水量。
    4 覆土储罐都是地下隐蔽罐,覆土厚度至少有0.5m,着火的和相邻的覆土储罐均可不冷却。但火灾时,辐射热较强,四周地面温度较高,消防人员必须在喷雾(开花)水枪掩护下进行灭火。故应考虑灭火时的人身掩护和冷却四周地面及储罐附件的用水量。

12.2.8 储罐消防冷却水和保护用水的供给强度规定的依据如下:
    (1)移动冷却方式
    移动冷却方式采用直流水枪冷却,受风向、消防队员操作水平影响,冷却水不可能完全喷淋到罐壁上。故移动式冷却水供给强度比固定冷却方式大。
    1)固定顶储罐着火时,水枪冷却水供给强度的依据为:
    1962年公安部、石油部、商业部在天津消防研究所进行泡沫灭火试验时,曾对400m3固定顶储罐进行了冷却水量的测定。第一次试验结果为罐壁周长耗水量为0.635L/(s·m),未发现罐壁有冷却不到的空白点;第二次试验结果为罐壁周长耗水量为0.478L/(s·m),发现罐壁有冷却不到的空白点,感到水量不足。
    试验组根据两次测定,建议用16mm水枪冷却时,冷却水供给强度不应小于0.6L/(s·m);用19mm水枪冷却时,冷却水供给强度不应小于0.8L/(s·m)。
    2)浮顶储罐、内浮顶储罐着火时,火势不大,且不是罐壁四周都着火,冷却水供给强度可小些。故规定用16mm水枪冷却时,冷却水供给强度不应小于0.45L/(s·m);用19mm水枪冷却时,冷却水供给强度不应小于0.6L/(s·m)。
    3)着火储罐的相邻不保温储罐水枪冷却水供给强度的依据为:
    据《5000m3汽储罐氟蛋白泡沫液下喷射灭火系统试验报告》介绍,距着火储罐壁0.5倍着火储罐直径处辐射热强度绝对最大值为85829kJ/(m2·h)。在这种辐射热强度下,相邻的储罐会挥发出来大量油气,有可能被引燃。因此,相邻储罐需要冷却罐壁和呼吸阀、量油孔所在的罐顶部位。相邻储罐的冷却水供给强度,没有做过试验,是根据测定的辐射热强度进行推算确定的:
    条件为实测辐射热强度85829kJ/(m2·h),用20℃水冷却时,水的汽化率按50%计算(考虑储罐在着火储罐辐射热影响下,有会超过100℃也有不超过100℃的);20℃的水50%汽化时吸收的热量为1465kJ/L。
    按此条件计算,冷却水供给强度为:q=20500÷350÷60≈0.98L/(min·m2)。按罐壁周长计算的冷却水供给强度为0.177L/(s·m)。考虑各种不利因素和富余量,故推荐冷却水供给强度:16mm水枪不小于0.35L/(s·m);19mm水枪不小于0.5L/(s·m)。
    4)着火储罐的相邻储罐如为保温储罐,保温层有隔热作用,冷却水供给强度可适当减小。
    5)地上卧式储罐的冷却水供给强度是和相关规范协调后制订的。
    (2)固定冷却方式
    固定冷却方式冷却水供给强度是根据过去天津消防科研所在5000m3固定顶储罐所做灭火试验得出的数据反算推出的。试验中冷却水供给强度以周长计算为0.5L/(s·m),此时单位罐壁表面积的冷却水供给强度为2.3L/(min·m2),条文中取2.5L/(min·m2)。试验表明这一冷却水供给强度可以保证罐壁在火灾中不变形。对相邻储罐计算出来的冷却水供给强度为0.92L/(min·m2),由于冷却水喷头的工作压力不能低于0.1MPa,按此压力计算出来的冷却水供给强度接近2.0L/(min·m2),故本规范规定邻近罐冷却水供给强度为2.0L/(min·m2)。
    在设计时,为节省水量,可将固定冷却环管分成2个圆弧形管或4个圆弧形管。着火时由阀门控制罐的冷却范围,对着火储罐整圈圆形喷淋管全开,而相邻储罐仅开靠近着火储罐的1个圆弧形喷水管或2个圆弧形喷淋管,这样虽增加阀门,但设计用水量可大大减少。
    3 移动式冷却选用水枪要注意的问题
    本条规定的移动式冷却水供给强度是根据试验数据和理论计算再附加一个安全系数得出的。设计时,还要根据我国当前可供使用的消防设备(按水枪、水喷淋头的实际数量和水量)加以复核。
    表12.2.8注中的水枪保护范围是按水枪压力为0.35MPa确定的,在此压力下16mm水枪的流量为5.3L/s,19mm水枪的流量为7.5L/s。若实际设计水枪压力与0.35MPa相差较大,水枪保护范围需做适当调整。计算水枪数量时,不保温相邻储罐水枪保护范围用低值,保温相邻储罐水枪保护范围用高值,并与规定的冷却水强度计算的水量进行比较,复核水枪数量。

12.2.10 对本条各款规定说明如下:
    1 储罐抗风圈或加强圈若没有设置导流设施,冷却水便不能均匀地覆盖整个罐壁,所以要求储罐抗风圈或加强圈不具备冷却水导流功能时,其下面应设冷却喷水环管。
    2 国内的固定喷淋方式的罐上环管,以前都是采用穿孔管,穿孔管易锈蚀堵塞,达不到应有的效果。水幕式喷头一般是用耐腐蚀材料制作的,喷射均匀,且能方便地拆下检修,所以本规范推荐采用水幕式喷头。
    3、4 设置锈渣清扫口、控制阀、放空阀,是为了清扫管道和定期检查。在用地面水作为水源时,因水质变化较大,管道最好加设过滤器,以免杂质堵塞喷头。

12.2.11 关于冷却水供给时间的确定,说明如下:
    1 储罐冷却水供给时间系指从储罐着火开始进行冷却,直至储罐火焰被扑灭,并使储罐罐壁的温度下降到不致引起复燃为止的一段时间。一般来说,储罐直径越小,火场组织简单,扑灭时间短,相应的冷却时间也短。冷却水供给时间与燃烧时间有直接关系,从11个地上钢储罐火灾扑救记录分析,燃烧时间最长的一般为4.5h,见表6。

表6 部分地上钢储罐火灾扑救记录

    根据火场实际经验并参考有关规范,本规范2002年版规定了直径大于20m的地上固定顶储罐(包括直径大于20m的浮盘为浅盘和浮舱用易熔材料制作的内浮顶储罐)冷却水供给时间应为6h。鉴于实际火灾扑救案例中,消防水往往被无序使用,浪费现象比较严重,为保证扑救火灾时有充足的消防水,本次修订根据公安消防部门的意见,在本规范2002年版规定的基础上,对地上储罐的消防冷却水最小供给时间增加了50%,也相当于冷却水储存量增加了50%。
    2 部分覆土立式油罐火灾扑救记录分析见表7。一般燃烧时间在1h~2h,个别长达85h。时间长的原因,多是本身不具有控制火灾的基本消防力量;个别油库虽有控制火灾的基本消防力量,但储罐破裂,火灾蔓延,致使时间延长。本次修订对覆土立式油罐不仅在安全间距方面,还是在储罐自身防护上都提高了标准(见本规范6.2节),故仍规定其供水最小时间为4h,并与相关标准规定相一致。

表7 覆土立式油罐火灾扑救记录表

    3 卧式储罐、铁路罐车和汽车罐车装卸设施,所应对的灭火同属卧式类储罐,着火多在储罐人孔或罐车口处燃烧,储罐本体不易发生爆炸,扑救较容易,灭火用水较少,所以只要求有不小于2h的供水时间。

12.2.12 对本条各款规定说明如下:
    1 设置备用泵是为了在某台消防水泵出现故障时,仍能保证消防水供水能力。一级油库的规模较大,泡沫消防水泵和消防冷却水泵在流量、扬程方面有较大的差别,冷却水泵和泡沫消防水泵分别设置备用泵较好。二、三级石油库的泡沫消防水泵和消防冷却水泵在流量、扬程方面可能比较接近,可以考虑共用备用泵,以节省1台水泵。四、五级石油库容量较小,火灾危害性较低,其冷却水泵和泡沫消防水泵的扬程与流量基本都能接近,加上这些油库一般距城镇较近,社会力量支援方便,故对这类油库的消防泵适当放宽了要求,可不设备用泵。
    2 本款规定是要求消防水泵组具有2个动力源,以保证消防水泵供水能力可靠。当电源条件符合2个独立电源的要求时,消防水泵可以全部采用电动泵,即使一路电源出现问题,还有另一路电源可用;当然,在这种情况下备用泵采用柴油机泵也是可行的。当电源条件只是一路电源时,为了保证在停电时消防水泵还能提供足够的水量,消防水泵全部采用柴油机泵是合适的选择;如果考虑柴油机泵的使用保养维护不如电泵方便,采用了电动泵作为消防主泵,则需采用同等能力的柴油机泵作为备用泵,以保证在供电系统出现故障的情况下,柴油机泵仍能提供配置泡沫混合液和冷却储罐所需的消防水。
    3 本款要求的自吸启动,系指消防水泵本身具有自吸的功能。利用外置的真空泵灌泵的设计,不属于自吸启动。外置的真空泵的方式可靠度太低。

12.2.13 多台消防水泵共用1条泵前吸水主管时,如只用1条支管道通入水池,则消防水管网供水的可靠性不高,所以作出本条规定。

12.2.14 石油库着火概率小,发生一次火灾后,会特别注意安全防火,一般不会在4d内(96h)又发生火灾,实际情况也是如此。参照现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016,本规范规定消防水池(罐)的补水时间不应超过96h。
    当水池容量超过1000m3时,由于其容量大,检修和清扫一次时间长,在此期间,为了保证消防用水安全,所以规定将池子分隔成2个,以便一个水池检修时,另一个水池能保存必要的应急用水。

12.2.15 消火栓在固定冷却和移动冷却水系统中都需要设置。
    1 移动冷却水系统中,消火栓设置总数根据消防水的计算用水量计算确定,一定要保证设计水枪数量有足够出水量。
    2 固定冷却水系统中,按60m间距布置消火栓,可保证消防时的人员掩护、消防车的补水、移动消防设施的供水。
    3 寒冷地区的消火栓需考虑冬天容易冻坏问题,可采取放空措施或采用防冻消火栓。