印尼某甲醇项目基于NFPA标准的消防设计探讨

印尼某甲醇项目基于 NFPA标准的消防设计探讨

皋银银

空气产品（山东）工程设计有限公司南京分公司 江苏 南京 210019

摘要：结合印尼某甲醇项目消防系统设计，介绍NFPA及API消防标准在消防冷却水系统、泡沫灭火系统、消防水泵房、消防控制室的设计规定。固定式消防冷却水系统喷淋强度、保护面积，泡沫灭火系统供给强度、连续供给时间等设计参数与国内标准有一定差异。消防水泵房按照国际标准需设自动喷水灭火系统进行保护。消防系统优先执行NFPA及API标准，在国际标准中未明确的设计参数，参照国内标准及相关项目消防系统设计经验。

关键词：甲醇罐区，消防冷却水系统，泡沫灭火系统，NFPA标准

区别于一般民用建筑或市政工程给排水设计，化工装置的给排水设计具有给排水系统种类多、可靠性要求高、安全性要求高等特点[1]。化工装置的给排水系统多达十几种，其中消防系统的国内外设计差异更为显著，涉及的规范和手册范围更广。国际消防标准中首先对工艺装置进行火灾危险分析，识别可能发生的主要火灾危险事故；然后确定可能发生的火灾规模和影响范围，针对每种火灾事故分别确定需要同时使用的消防设施和所需水量，并将可能发生的最不利火灾事故所需的消防水量作为该装置的消防设计水量。同时使用的消防设施包括：固定式消防设施，消防水炮和消火栓等设施。当火灾区域内有多个固定式消防水系统时，消防水量计算应考虑相邻系统是否需要同时操作[2]。

1项目概况

印尼本加隆（Bengalon）甲醇项目，设计能力年产180万吨甲醇，该项目包括空分，磨煤干燥，气化，CO变换，酸性气体脱除，硫回收，甲醇合成，甲醇精馏，公用工程，储运和辅助设施。本项目的消防设计主要遵守美国消防规范NFPA、API的规范标准，保险公司的要求，以及印尼当地的规范。本项目占地面积小于100公顷，按照GB50160（2018年版）《石油化工企业设计防火标准》，厂区的消防用水量应按同一时间内1处火灾计。

2工艺装置区消防水量

参照API 2001的规定，辐射热保护区单位面积的消防水量为4.1L/（min·m2）。易燃液体、高压易燃气体工艺装置区单位面积消防水量，冷却时强度为8.2~12.3 L/（min·m2），灭火时强度为12.3~20.4 L/（min·m2）。气体、可燃液体工艺装置区单位面积的消防水量为8.2~12.3 L/（min·m2）。结合GB50160(2018年版) 《石油化工企业防火设计标准》，本项目工艺装置区的消防水量采用300L/s。

3甲醇罐区消防用水量

甲醇成品罐区设置6座30000m3成品储罐，内浮顶储罐，钢制浮盘，直径43m，高23.8m。甲醇中间罐区设置1座10000m3甲醇储罐和2座3000m3甲醇储罐。10000m3储罐为固定顶储罐，直径30m，高19m。3000m3储罐为内浮顶储罐，铝制浮盘，直径20m，高14.5m。

由于API 2001未明确不同罐容积的具体消防冷却水系统选择。API 2030及 NFPA15等国际标准只提到喷淋系统计算参数方面内容。 因此参照GB50160(2018年版)《石油化工企业防火设计标准》，本项目的甲醇成品罐区和中间罐区的储罐均采用固定式消防冷却水系统和固定式泡沫灭火系统保护。

1）甲醇罐区消防冷却水系统

参照API2030的规定着火罐和邻近罐的消防冷却系统喷淋强度均为4.1L/（min·m²）。着火罐的保护面积为罐壁表面积和罐顶表面积。内浮顶（钢制浮盘）的储罐消防冷却水系统不考虑邻近罐。固定顶储罐、内浮顶储罐（铝制浮盘）的消防冷却水系统考虑邻近罐，邻近罐的保护面积为罐顶表面积和1/2罐壁表面比。参照API 2001（2019年版）规定，罐区的火灾持续时间4h~6h考虑，结合国内标准规范要求，本项目罐区的消防冷却水持续时间按6h计。经计算，甲醇成品罐区的固定消防冷却水系统流量为414L/s，中间罐区的固定消防冷却水系统流量为273L/s。另外参照GB50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》，甲醇成品罐区和中间罐区的室外消火栓设计流量均为30L/s。

2）甲醇罐区泡沫灭火系统

本项目采用3%抗溶性水成膜泡沫灭火剂AFFF。参照NFPA11（2016年版），成品罐区的内浮顶（钢制浮盘）储罐，泡沫混合液供给强度取12.2L/（min·m2），保护面积为其罐壁和泡沫堰板间环形面积，泡沫堰板高600mm，浮盘与罐壁间距为1m。泡沫产生器最大保护周长为24.4m，泡沫产生器6只，规格为PCL8L/s，连续供给时间为20min。泡沫枪3只，流量189L/min，连续供给时间30min。则泡沫混合液流量57.45L/s。

中间罐区的固定顶储罐，泡沫混合液供给强度取4.1L/（min·m2），保护面积为其横截面积。泡沫产生器7只，规格为PCL8L/s，连续供给时间为55min。泡沫枪2只，流量189L/min，连续供给时间30min。则泡沫混合液流量62.3L/s。

中间罐区的内浮顶（铝浮盘）储罐，泡沫混合液供给强度取4.1L/（min·m2），保护面积为其横截面积。泡沫产生器3只，规格为PCL8L/s，连续供给时间55min。泡沫枪1只，流量189L/min，连续供给时间20min。则泡沫混合液流量27.15L/s。

甲醇罐区附近设置泡沫消火栓，泡沫消火栓的间距不超过60m。储罐区泡沫灭火系统扑救一次火灾的泡沫混合液设计用量，按照罐内用量、该罐辅助泡沫枪用量、管道剩余量三者之和最大的储罐确定。泡沫液储备量在计算的基础上增加不少于100%的富余量，泡沫站储罐有效容积取14m3。

4综合泵房

本项目消防水系统设计流量为1676m3/h。消防系统采用稳高压系统，消防水管道主管为DN500mm。泡沫消防水管道主管为DN200。消防给水系统主管道按环形管网设计，保证至少2条供水管道接入环网，每个火灾区域的消防环管尺寸应满足该区域消防用水流量和压力。本项目参照NFPA 24中要求，切断阀之间消防连接点的数量（含消火栓、消防炮等）不超过6个，从消防主管连接向建筑单体的室内消防支管上设置PIV阀。本项目参照国内标准，工艺装置区的消火栓间距不超过60m，公用工程区消火栓间距不超过120m。

本项目设置有效容积为6500 m3 消防水罐2座，其中10000m3为消防水量，3000m3为生产水量。参照NFPA20的要求，稳压泵启动压力值比停泵压力值低0.068MPa，稳压泵启动压力值比消防主泵启动压力值高 0.034 MPa。综合泵房设置的消防水泵如下：

消防水泵4台（2用2备），其中主泵为2台电动消防水泵，备用泵为2台柴油消防水泵。每台消防水泵流量为838m3/h, 扬程为110m。配套的消防稳压泵2台（1用1备），均为电动泵，流量为50m3/h, 扬程为120m。

泡沫消防水泵2台（1用1备），其中主泵为1台电消防水泵，备用泵为1台柴油消防水泵。每台泡沫消防水泵流量为225m3/h, 扬程为120m. 配套的泡沫消防稳压泵2台（1用1备），均为电动泵，流量为25m3/h, 扬程为130m。

综合泵房、消防控制室的消防设施除了二氧化碳灭火器外，按照NFPA规定，还需要其他措施。按照NFPA20的规定, 设置柴油水泵的建筑设置应自动喷水灭火系统进行保护，危险等级为严重危险级Ⅱ级。按照NFPA13（2019年版）规定，其自动喷水灭火系统喷淋强度为12.2~16.3L/（min·m2），作用面积为230m2~465m2，火灾持续时间为90min-120min，结合GB50084《自动喷水灭火系统设计规范》（2017年版）的规定，综合泵房的自动喷水灭火系统喷淋强度取16L/（min·m2），作用面积为260m2，火灾持续时间90min。

消防控制室采用新型洁净气体Novec1230灭火系统。该灭火剂无色，不导电，灭火过程中对氧气含量影响很小，并使防护区有良好的可视性，便于人员安全撤离，是一款绿色、环保的灭火剂。该灭火系统尚未编入我国气体灭火相关规范规程中，本项目气体灭火系统执行标准为NFPA2001（2018年版）。灭火剂设计用量的计算流程与国内的七氟丙烷等气体灭火系统的基本一致，只是NFPA2001中引入了设计因子的概念来修正灭火剂用量，它与系统管道的弯头、三通等管件数目有关，可直接查表获得[3]。

5结语

国内外消防系统设计大致相近，如在消防水罐容积、消防冷却时间、消防泵组设计等；但在某些方面，国内外规范标准有较大区别，如消防水泵房按照NFPA标准需设置自动喷水灭火系统进行保护，固定式消防冷却水系统喷淋强度、保护面积，泡沫灭火系统供给强度、连续供给时间等设计参数与国内标准有一定差异。本项目优先执行NFPA及API标准，在国际标准中未明确的设计参数，参照国内标准及相关项目消防系统设计经验。同时，呼吁给排水行业重视设计辅助计算软件的开发，特别是根据实际系统情况建模分析，能够应对环状管网、自动喷水灭火系统喷头等复杂情况，为设计者提供坚实的技术支撑。

参考文献

[1] 毛剑，石油化工装置给排水设计探讨[J]，石油化工设计，2006， 23 (2) ：7-9

[2] 赵海龙，伊拉克某油田脱气站消防系统设计探讨[J]，山东化工，2020，49 (9) ：128-129

[3] 张怡，王磊，赵惠天，罗新宇，以沙特某项目为例谈中外消防设计异同[J]，中国给水排水，2019， 35 (8) ：45-48