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摘要：结合目前我国油气储运行业设计规范的适用范围，分析规范中储罐消防设计相似条款的出发点和侧重点，对相似条款进行整理和分析。
关键词：储罐；消防设计；相似条款
引言
目前我国油气储运行业涉及储罐消防设计的规范主要有《石油库设计规范》、《石油天然气工程设计防火规范》、《石油储备库设计规范》等，其他国家标准如《石油化工企业设计防火规范》、《消防给水及消火栓系统技术规范》等规范中也有针对储罐消防设计的条款，由于每套规范编制年代、适用范围不同，其消防系统设计的出发点和侧重点不同，相应的条款严格程度存在着一定差异。由于各工程均存在不同特点，有些工程性质上会具有兼容性。例如港口地区输油管道的首末站，罐组规模较大，其发油具有连续性而收油具有间隙性，或者发油具有间歇性而收油具有连续性，其消防系统设计除执行《油气规》外，又要遵从《油库规》的相关规定；再如有些原油库工程，其近期工程规模较小，但远期规划规模较大，甚至达到储备库的级别，消防系统设计需要统筹考虑，同时满足不同时期的工程要求。
为了更好地理解和运用规范，本文重点针对油气储运行业规范中储罐消防设计相似条款进行整理和分析。
一、规范的适用范围
《石油库设计规范》（GB50074-2014，以下简称《油库规》）适用于新建、扩建和改建石油库的设计。
《石油天然气工程设计防火规范》（GB50183-2004，以下简称《油气规》）适用于新建、扩建、改建的陆上油气田工程、管道站场工程和海洋油气田陆上终端工程的防火设计。
《石油储备库设计规范》（GB50737-2011，以下简称《储库规》）适用于地上储存原油类型的国家石油储备库以及总容量大于或等于120x104m3的企业石油库。
二、消防设计相似条款分析
2.1 关于消防道路
《油库规》第5.2.8条：一级石油库的储罐区和装卸区消防车道的宽度不应小于9m，其中路面宽度不应小于7m；覆土立式油罐和其他级别石油库的储罐区、装卸区消防车道的宽度不应小于6m，其中路面宽度不应小于4m；单罐容积大于或等于100000m3的储罐区消防车道的宽度应按现行国家标准《石油储备库设计规范》GB50737的有关规定执行。
《油气规》第5.3.3条：一级站场内消防车道的路面宽度不宜小于6m，若为单车道时，应有往返车辆错车通行的措施。
《储库规》第5.2.3条：油罐区周边的消防道路宽度不应小于11m，其中路面宽度不应小于7m；油罐组之间的消防道路宽度不应小于9m，其中路面宽度不应小于7m；其他消防道路宽度不应小于6m。消防道路的内边缘转弯半径不应小于12m。
分析：6m宽的路面宽度对于单台消防车来说能够满足通行要求；而对于一级石油库或是储备库来讲，油罐发生火灾时将集结大量消防车，例如1989年8月12日黄岛油库内一座混凝土油罐发生火灾，地方以及企业消防队共出动消防车147辆；2010年7月16日大连保税区油库发生火灾，大连市消防支队调集128辆消防车赶往火灾现场进行扑救，辽宁省消防总队调集220辆消防车紧急驰援；2011年11月22日大连港油品罐区两座钢制油罐发生火灾，大连市消防支队出动消防车180辆。消防道路宽度不足将造成交通堵塞、消防车辆通行困难，因此各规范对于消防车道的宽度均提出较高要求。
2.2 关于消防用水量
《油库规》第12.2.6条：特级石油库的储罐计算总容量大于或等于2400000m3时，其消防用水量应为同时扑救消防设置要求最高的一个原油储罐和扑救消防设置要求最高的一个非原油储罐火灾所需配置泡沫用水量和冷却储罐最大用水量的总和。其他级别石油库储罐区的消防用水量，应为扑救消防设置要求最高的一个储罐火灾配置泡沫用水量和冷却储罐所需最大用水量的总和。
《油气规》第8.3.4条1款：水池（罐）的容量应同时满足最大一次火灾灭火和冷却用水要求。在火灾情况下能保证连续补水时，消防水池（罐）的容量可减去火灾延续时间内补充的水量。
《储库规》第8.2.5条：储备库的消防用水量，应为下列用水量的总和：1）扑救一个最大油罐火灾配置泡沫用水量；2）冷却一个最大着火油罐用水量；3）移动消防用水量120L/s。
分析：消防用水量的计算公式体现着不同规模储油设施消防系统设计的严格程度。需要注意的是，消防用水量除了满足储罐的喷淋和配置泡沫混合液用水之外，都应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要。《储库规》中提到的120L/s的移动水量，是为了满足2台大型消防车的用水需要。由于油库或输油站场的消防水储备是一定的，火灾时消防水的使用应严格控制，油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，消防车应主要用于少量的流散火灾以及泡沫灭火部分的补充。
2.3 关于储罐消防冷却水的供给时间
《油库规》第12.2.11条1款：直径大于20m的地上固定顶储罐和直径大于20m的浮盘用易熔材料制作的内浮顶储罐不应小于9h，其他地上立式储罐不应少于6h。第12.2.11条2款：覆土立式油罐不应少于4h。
《油气规》第8.4.8条：直径大于20m的地上固定顶油罐的消防冷却水连续供给时间，不应小于6h；其他立式油罐的消防冷却水连续供给时间，不应小于4h；地上卧式油罐的消防冷却水连续供给时间不应小于1h。
《储库规》第8.2.9条：消防冷却水供给时间不应少于4h。
分析：在实际的火灾扑救中，消防水往往被无序使用，浪费现象严重，为保证扑救火灾时有充足的消防水，《油库规》在修订时根据公安消防部门的意见，在以往版本规范的基础上，对地上储罐的消防冷却水最小供给时间增加了50%，相当于消防冷却水储存量增加了50%。结合《储库规》提出的120L/s移动消防用水量来看，《油库规》和《储库规》对于消防设计用水量这一关键问题上都非常重视。
2.4 关于消防给水是否需要保持充水状态
《油库规》第12.2.4条：消防给水系统应保持充水状态。严寒地区的消防给水管道，冬季可不充水。
《油气规》未对消防冷却水系统形式进行规范，但在第8.8.2条中要求消防泵房的位置应保证启泵后5min内，将泡沫混合液和冷却水送到任何一个着火点。
《储库规》第8.2.3条：消防给水系统应保持充水状态。
分析：消防给水系统保持充水状态，可减少消防水到火场的时间。而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，将消防给水管道埋设至冻层以下较为困难，所以《油库规》和《油气规》对此均予放宽。值得注意的是，《油库规》未对严寒地区的消防冷却水上罐时间做出限定，笔者认为消防系统设计中冷却水上罐时间应尽可能短，并需要控制在5min以内。据资料介绍，油罐火灾时，其辐射热对罐壁板影响非常大，5min内可使罐壁温度升高至500℃，罐壁板强度下降50%；10min内可使罐壁温度升高至700℃，罐壁板强度下降90%以上。因此，消防冷却水需要在最短的时间内上罐，实现对罐体的冷却保护。
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2.5 关于消防泵是否正压启动
《油库规》第12.2.12条3款：消防水泵应采用正压启动或自吸启动。当采用自吸启动时，自吸时间不宜大于45s。
《油气规》第8.8.5条2款；一组水泵宜采用自灌式引水，当采用负压上水时，每台消防泵应有单独的吸水管。
《储库规》第8.2.10条2款：消防冷却水泵应采用正压启动；第8.3.10条4款：泡沫消防水泵应正压启动。
分析：由于自吸式消防泵存在不可靠性和二次启动失效的风险，为了能够在油罐着火时快速启动消防水泵，行业内多数规范均要求消防泵正压启动。另外在国家标准《消防给水及消火栓系统技术规范》第5.1.12条1款也要求消防水泵应采取自灌式吸水，同时此条款为黑体强制性条款，所以对于新建油罐组的消防设施设计时，设计人员除应遵循适用规范外，还需要对相关规范的设计条款进行了解，并优先执行较为严格的规范。
2.6 关于泡沫液储备的富余量
《油库规》第12.3.7条：泡沫液储备量应在计算的基础上增加不少于100%的富余量。
《油气规》未对泡沫液储备量进行规定。
《储库规》第8.3.12条：泡沫液储备量应在计算的基础上增加不少于50%的富裕量。
分析：对于储备库来讲，其原油总容量大于或等于120x104m3，而根据现行规范，一个罐组油罐总容量不应大于60 x104m3，即储备库至少需要包括2个60 x104m3罐组。在实际工程设计中，为满足泡沫混合液的5分钟上罐要求，一座储备库内需设置2座或多座泡沫站，每座泡沫站内的泡沫液储存量均能够满足扑救一个最大油罐火灾的泡沫液量；另一方面，泡沫液的储存具有较高的要求，其有效期仅为2～4年，而其价格约为10000元/m3，价格较高，所以平衡投资和实际的需要，《储库规》和《油气规》对于泡沫液的储备量做出较低的要求。而在《油库规》中，其油库规模等级差别较大，且可能设有储存不同油品的油罐设施，因此其泡沫液储备量要求在计算的基础上增加不少于100%的富余量。对于此条款，笔者认为设计大型油库或油库设有多座泡沫站时，由于每座泡沫站的泡沫液罐内均存放泡沫液，单独设置的泡沫液储备量可适当降低；中小型油库或社会消防力量薄弱地区的油库，其泡沫液储备量应适当提高。
2.7 关于消防系统备用泵的要求
《油库规》第12.2.12条1款：一级石油库的消防冷却水泵和泡沫消防水泵应至少各设置1台备用泵。二、三级石油库的消防冷却水泵和泡沫消防水泵应设置备用泵，当两者的压力、流量接近时，可共用1台备用泵。四五级石油库的消防冷却水泵和泡沫消防水泵可不设备用泵。备用泵的流量、扬程不应小于最大主泵的工作能力。第12.2.12条2款：当一、二、三级石油库的消防水泵有2个独立电源供电时，主泵因采用电动泵，备用泵可采用电动泵，也可采用柴油机泵；只有1个电源供电时，消防水泵应采用下列方式之一：1）主泵和备用泵全部采用柴油机泵；2）主泵采用电动泵，配备规格（流量、扬程）和数量不小于主泵的柴油机泵作备用泵；3）主泵采用柴油机泵，备用泵采用电动泵。
《油气规》第8.8.1条：一、二、三级站场消防冷却供水泵和泡沫供水泵均应设备用泵，消防冷却供水泵和泡沫供水泵的备用泵性能应与各自最大一台操作泵相同。第9.1.1条：石油天然气工程一、二、三级站场消防泵房用电设备的电源，以满足现行国家标准《供配电系统设计规范》GB50252所规定的一级负荷供电要求。当只能采用二级负荷供电时，应设柴油机或其他内燃机直接驱动的备用消防泵，并应设蓄电池满足自控通讯要求。当条件受限制或技术、经济合理时，也可全部采用柴油机或其他内燃机直接驱动消防泵。
《储库规》第8.2.10条1款及第8.3.10条3款：当具备双电源条件时，消防冷却水主泵（泡沫消防水主泵）应采用电动泵，备用泵应采用柴油机泵；当只有单电源条件时，宜设1台电动消防冷却水泵（电动泡沫消防水泵），其余消防冷却水泵应采用柴油机泵。第8.2.10条3款：消防冷却水泵应设1台备用泵；备用泵的流量、扬程不应小于最大工作主泵的能力。第8.2.10条4款：当石油储备库油罐规格形式单一时，消防冷却水泵宜采用2台，备用1台；油罐规格不一样时，消防冷却水泵应按不同油罐的计算消防水量配置，但总数不宜超过4台。第8.3.10条1款：泡沫消防水泵应单独设置，不应与消防冷却水泵共用。第8.3.10条2款：泡沫消防水泵应设备用泵，宜1用1备，各设置独立的吸水管；备用泵的流量、扬程不应小于最大工作主泵的相应性能。
分析：（1）备用泵的设置：设置备用泵是为了在某台消防水泵出现故障时，仍能保障消防水供水能力。是否设置备用泵与油气站库的规模、火灾危害程度以及社会力量的支援情况有关。由于储备库、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均应分别设置备用泵。（2）动力源的要求：消防水泵应具有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；当电源条件只有1路电源时，为了保证在停电时消防水泵能够提供足够的水量，消防泵可以全部采用柴油机泵，而考虑柴油机泵的使用保养维护不如电泵方便，采用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，柴油机泵仍能提供足够的消防用水。（3）另一个需要注意的地方是《储库规》对泡沫消防水泵的特殊要求，即泡沫消防水泵的主泵和备用泵均需设置独立的吸水管。该要求主要是因为用于油罐喷淋的消防水管道在火灾时经常由于消防车和消火栓的用水而压力不稳定，为了保证泡沫系统的有效使用，规定用于配置泡沫混合液的消防水单独设置系统，泵和管道单独设置。
2.8 关于固定式消防冷却水喷头的出水压力
《油库规》第12.2.10条2款：冷却喷水环管上应设置水幕式喷头，喷头布置间距不宜大于2m，喷头的出水压力不应小于0.10MPa。
《储库规》第8.2.7条2款：冷却喷水环管上宜设置水幕式喷头，喷头布置间距不宜大于2m，喷头的出水压力不应小于0.20MPa；安装完成后的实际喷水量不宜超过设计计算水量的20%。
分析：对于喷头的出水压力要求上，《油库规》和《储库规》不尽相同，折算至消防水泵的扬程上，相差接近10m。为了减少不必要的消防水量，降低消防系统的投资，《储库规》要求实际喷淋水量比计算水量的超出值不大于20%。实际上，无论是管道站场、石油库或是储备库，在管道设计过程中，都需要对消防冷却水和泡沫混合液的水力系统进行二次或多次校核，确保消防系统流量、压力满足设计要求。
2.9 关于消防车辆的配备
《油库规》第12.5.3条1款：特级石油库应配备3辆消防车；当特级石油库中储罐单罐容量大于或等于100000m3时，还应配备1辆举高喷射消防车。第12.5.4条：石油库应与临近企业或城镇消防站协商组成联防。联防企业或城镇消防站的消防车辆符合要求时，可作为油库的消防车辆。
《储库规》第8.5.1条：石油储备库应设置专用消防站。消防站的位置，应能满足接到火灾报警后，消防车到达火场的时间不超过5min的要求。第8.5.2条：消防站内消防车的数量和规格，应符合表8.5.2的规定（表中列有2辆泡沫消防车+1辆举高喷射消防车）；当符合本规范的依托条件时，按依托情况可减少1辆消防车。
分析：在消防车辆的配备要求方面，《油库规》和《储库规》存在一定差异。《油库规》考虑了协作单位可供使用的消防车辆，关于协作单位可供使用的消防车辆，是指能够适用于冷却和扑灭储罐火灾的消防车辆；另一方面，具备协作条件的单位，首先要保证本单位应有最基本的消防力量，援外车辆具体能出多少消防车，还需要协商解决。《储库规》更强调自身应设置专用消防站和消防车辆，即使周边协作单位有依托条件时，也只能按照依托情况减少1辆消防车。
三、结语
采用标准不同，系统形式和工程投资也不同。因此油罐区的消防设计方案，需结合工程实际，在遵循适用规范的基础上，根据工程类别、远近期规划、储罐形式、储存容量及与邻近单位的消防协作条件等因素综合考虑确定。
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作者简介：
李平，1983年生，男，汉族，籍贯吉林省磐石市，2006年毕业于哈尔滨工业大学给水排水工程专业，工学学士学位，现从事输油输气站场及油库消防设计工作，工程师。
论文作者:李平,赵东莞,席晓峰,刘超,王庆志,闫德辉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/24
标签：油库论文; 水泵论文; 泡沫论文; 油罐论文; 不应论文; 消防车论文; 用水量论文; 《防护工程》2018年第22期论文;