石化裝置內(nèi)管廊下熱油泵的水噴霧滅火體系構(gòu)建,建筑工程論文

石化裝置內(nèi)管廊下熱油泵的水噴霧滅火體系構(gòu)建,建筑工程論文熱油泵也稱(chēng)熱油循環(huán)泵，是一種常見(jiàn)的用來(lái)輸送熱介質(zhì)的載熱體輸送泵，因泵內(nèi)可燃液體溫度經(jīng)常高于自燃點(diǎn)，一旦泄露極易引起火災(zāi)事故。管廊是石化裝置的重要組成部分，上部集中密集布置著各種管線(xiàn)，下部布置著泵及其他設(shè)備，熱油泵經(jīng)常布置在管廊一側(cè)，常規(guī)情況下，多采用在附近道路一側(cè)布置消火栓的方式對(duì)其進(jìn)行保衛(wèi)，但近年來(lái)，隨著裝置用地日益緊張，裝置內(nèi)設(shè)備和管線(xiàn)布置的空間被大大縮小，管道和設(shè)備之間相互遮擋嚴(yán)重，無(wú)法到達(dá)有效保衛(wèi)目的，而且，由于發(fā)現(xiàn)時(shí)火災(zāi)已經(jīng)蔓延，難以控制，這時(shí)，尋找一種安全有效的手段來(lái)預(yù)防控制火災(zāi)，保衛(wèi)熱油泵，顯得尤為重要。水噴霧滅火系統(tǒng)可用于撲救固體火災(zāi)、閃點(diǎn)高于60℃的液體火災(zāi)和電器火災(zāi)。并可用于可燃?xì)怏w和甲、乙、丙類(lèi)液體的生產(chǎn)、儲(chǔ)存裝置或裝卸設(shè)施的防護(hù)冷卻。某些危險(xiǎn)固體如火藥和煙花爆竹引起的火災(zāi)。它是利用水霧噴頭在一定水壓下將水流分解成細(xì)小的水霧滴進(jìn)行滅火或防護(hù)冷卻的一種固定式滅火系統(tǒng)。其特點(diǎn)是水的利用率極大提高，細(xì)小的水霧滴幾乎可完全汽化，冷卻效果好，產(chǎn)生膨脹約1680倍的水蒸汽可構(gòu)成窒息的環(huán)境條件。其滅火機(jī)理主要是外表冷卻、蒸汽窒息、乳化和稀釋作用等。文章就某石化裝置內(nèi)管廊下熱油泵的水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)進(jìn)行簡(jiǎn)述，為此類(lèi)設(shè)備的消防保衛(wèi)提供參考和借鑒。2工程介紹某裝置內(nèi)有2組4臺(tái)熱油泵溫度均大于300℃，根據(jù)工藝要求這兩組泵就近布置，共用一臺(tái)雨淋閥，因裝置空間緊張，管道管架布置較密，無(wú)法選用固定水炮進(jìn)行保衛(wèi)，根據(jù)(石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范〕GB50160-2008中8.6.3條規(guī)定，工藝裝置內(nèi)固定水炮不能有效保衛(wèi)的特殊危險(xiǎn)設(shè)備及場(chǎng)所宜設(shè)水噴淋或水噴霧系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用水噴霧滅火系統(tǒng)。水噴霧滅火系統(tǒng)是一種局部滅火系統(tǒng)，一般由火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)、水霧噴頭、雨淋閥、過(guò)濾器、減壓閥和管道等組成。水噴霧工藝流程如此圖1所示。3設(shè)計(jì)要求3.1相關(guān)規(guī)范要求(石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范〕GB50160-2008中規(guī)定，水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)符合以下要求：〔1〕系統(tǒng)供水的持續(xù)時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間及控制方式等應(yīng)根據(jù)被保衛(wèi)對(duì)象的性質(zhì)、操作需要確定；〔2〕系統(tǒng)的控制閥可露天設(shè)置，距被保衛(wèi)對(duì)象不宜小于15m;〔3〕系統(tǒng)的報(bào)警信號(hào)及工作狀態(tài)應(yīng)在控制室控制盤(pán)上顯示；〔4〕本規(guī)范未作規(guī)定者，應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范〕〔GB50219〕的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。(石油化工工藝裝置布置設(shè)計(jì)規(guī)范〕SH3011-2018中5.9.7條規(guī)定,液化烴泵、操作溫度等于或高于自燃點(diǎn)的可燃液體泵不宜布置在管廊或可燃液體設(shè)備的下方，否則應(yīng)設(shè)置水噴霧〔水噴淋〕系統(tǒng)或用消防水炮保衛(wèi)。3.2流量及強(qiáng)度要求根據(jù)(霧規(guī)〕〔GB50219-1995〕3.1.5.1條，當(dāng)保衛(wèi)對(duì)象外形不規(guī)則時(shí)，其保衛(wèi)面積應(yīng)按包涵保衛(wèi)對(duì)象的最小規(guī)則形體的外外表面積確定.根據(jù)(石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范〕GB50160-2008中8.6.6條規(guī)定，液化烴泵、操作溫度等于或高于自燃點(diǎn)的可燃液體泵，當(dāng)布置在管廊、可燃液體設(shè)備、空冷器等下方時(shí)，應(yīng)設(shè)置水噴霧〔水噴淋〕系統(tǒng)或用消防水炮保衛(wèi)泵，噴淋強(qiáng)度不低于9L/m2min.根據(jù)表1,持續(xù)時(shí)間選擇0.5h.3.3雨淋系統(tǒng)雨淋系統(tǒng)是指由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)或傳動(dòng)管控制，由自動(dòng)開(kāi)啟雨淋報(bào)警閥和啟動(dòng)供水泵后，向開(kāi)式灑水噴頭供水的開(kāi)式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，亦稱(chēng)開(kāi)式系統(tǒng)。本系統(tǒng)的雨淋閥組設(shè)在管橋下熱油泵附近柱子內(nèi)側(cè)，進(jìn)水管與地下消防水主管道連接，出水管向上橫跨過(guò)管廊后向下連接噴淋主管。在熱油泵處設(shè)火焰探測(cè)器，并與雨淋閥進(jìn)行聯(lián)鎖，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火焰探測(cè)器報(bào)警信號(hào)通過(guò)聯(lián)動(dòng)裝置開(kāi)啟雨淋閥的泄壓電磁閥排水，使雨淋閥自動(dòng)開(kāi)啟。熱油泵的絕緣防護(hù)等級(jí)均按IP55選用，可防止噴淋時(shí)發(fā)生電氣事故。3.4管道及噴頭布置水噴霧滅火系統(tǒng)主管從全廠穩(wěn)高壓消防系統(tǒng)主管接出，圍繞泵體分上下兩層布置，詳細(xì)如此圖2所示，由于用地緊張，熱油泵距管橋斜撐較近，這給水噴霧管道的布置與消防噴頭的設(shè)置造成很大的阻礙。因而，必須根據(jù)被保衛(wèi)對(duì)象的特點(diǎn)選擇重點(diǎn)保衛(wèi)部位，在地面相應(yīng)管道需支位置做埋件以便于支架的焊接，并使固定后管道上的水霧噴頭能夠完全覆蓋重點(diǎn)保衛(wèi)部位，如介質(zhì)出入口法蘭連接處等易漏油部位增加噴頭保衛(wèi)，同時(shí)還必須考慮熱油泵內(nèi)部流體漏出后的流動(dòng)造成火勢(shì)的蔓延，故在熱油泵底盤(pán)周?chē)丝紤]設(shè)置水霧噴頭，以阻止火勢(shì)的擴(kuò)大。在其他部位設(shè)置較小流量個(gè)數(shù)較少?lài)婎^以到達(dá)整體降溫目的。在現(xiàn)場(chǎng)施工中出現(xiàn)一個(gè)棘手問(wèn)題就是在斜撐阻擋部位的噴頭與被保衛(wèi)熱油泵的外表距離不能知足要求，后來(lái)根據(jù)詳細(xì)情況采取管道繞過(guò)斜撐并從兩側(cè)加設(shè)噴頭并使被保衛(wèi)位置為兩噴頭噴射夾角最強(qiáng)重合點(diǎn)以到達(dá)完全覆蓋的目的。3.5噴頭布置特點(diǎn)水霧噴頭是水噴霧滅火系統(tǒng)的終端元件，是一種開(kāi)式噴頭。水霧噴頭在一定壓力作用下，利用離心或撞擊原理將水流分解為直徑1mm下面的水滴構(gòu)成水霧，并按設(shè)計(jì)的灑水形狀噴出，直接覆蓋于設(shè)定得保衛(wèi)物體外外表，促使蒸汽稀釋和散發(fā)，起到滅火、控火、封堵隔斷、冷卻、暴露防護(hù)及預(yù)防火災(zāi)的作用。在本設(shè)計(jì)中，由于保衛(wèi)對(duì)象是可燃液體，主要以滅火、控火為主，要求完全覆蓋保衛(wèi)對(duì)象，噴頭在噴射時(shí)在保衛(wèi)對(duì)象外表構(gòu)成連續(xù)完好的水膜，矩形布置，采用高速水霧噴頭，噴頭之間的距離不大于1.4倍的水霧噴頭的水霧錐底圓半徑，距泵體外壁的距離不大于0.7m.由于噴頭流量較大，選用水霧噴頭霧化角采用120較適宜，為了到達(dá)較好的防護(hù)效果，噴霧保衛(wèi)范圍要有15%-20%的保衛(wèi)半徑搭接，詳細(xì)如此圖3所示。4系統(tǒng)計(jì)算〔1〕確定保衛(wèi)面積。按完全覆蓋對(duì)象布置，分別計(jì)算上、下及側(cè)外表面積。重點(diǎn)保衛(wèi)部位為泵體及泵進(jìn)出口管道上的易泄漏部位，如法蘭連接處。噴淋強(qiáng)度不低于9L/m2min.〔2〕計(jì)算設(shè)計(jì)流量。根據(jù)水噴霧滅火設(shè)計(jì)規(guī)范第3.1.2條對(duì)噴霧強(qiáng)度及持續(xù)噴霧時(shí)間的要求，確定對(duì)泵的設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度為20L/〔minm2〕，最小持續(xù)噴霧時(shí)間為0.5h.本項(xiàng)目擬采用ZSTWC型高速水霧噴頭，其流量系數(shù)K=43,噴頭工作壓力P取0.35MPa,故本項(xiàng)目中噴頭的設(shè)計(jì)流量為：水霧噴頭流量計(jì)算：q=K10P=43〔100.35〕1/2=80.45L/min式中：q-水霧噴頭的流量〔L/min〕；P-水霧噴頭的工作壓力〔MPa〕；K-水霧噴頭的流量系數(shù)，取值由生產(chǎn)廠家提供?！?〕確定噴頭個(gè)數(shù)。噴頭的個(gè)數(shù)按下式計(jì)算：N=SW/q式中：N-保衛(wèi)對(duì)象的水霧噴頭的計(jì)算數(shù)量；S-保衛(wèi)對(duì)象的保衛(wèi)面積〔m2〕；W-保衛(wèi)對(duì)象的設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度〔L/minm2〕?！?〕水噴霧系統(tǒng)的計(jì)算流量按下式計(jì)算：Qj=1/60ni=1qi〔5〕水噴霧系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量按下式計(jì)算：Qs=kQj〔6〕減壓閥水力計(jì)算由于水噴霧系統(tǒng)通過(guò)雨淋閥由全廠穩(wěn)高壓消防系統(tǒng)接出，為知足噴頭水壓要求，必須通過(guò)對(duì)最不利點(diǎn)噴頭水壓水量的計(jì)算，求出所有支管及主管水壓水量，并根據(jù)管網(wǎng)壓力情況設(shè)置減壓閥。根據(jù)水噴霧滅火設(shè)計(jì)規(guī)范4.0.6,管道采用內(nèi)外鍍鋅無(wú)縫鋼管。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)管網(wǎng)內(nèi)的水流速度宜采用經(jīng)濟(jì)流速，根據(jù)工程算例分析和有關(guān)手冊(cè)及文獻(xiàn)介紹，配水干管和配水支管設(shè)計(jì)流速采用一般不宜超過(guò)3m/s,常用1.3~2.5m/s.每米管道沿程水頭損失按下式計(jì)算：i=0.0000107v2/Dj1.3式中：i-管道沿程水頭損失，MPa/m;v-管道內(nèi)水的流速，m/s;Dj-管道的計(jì)算內(nèi)徑，m.對(duì)于DN200〔219.16〕管段：I1=0.00001071.542/0.20711.3=1.96610-4對(duì)于DN100〔114.33.5〕管段：I2=0.00001071.162/0.10731.3=2.62110-4I3=0.00001071.042/0.10731.3=2.10710-4W沿程=1.96610-412+2.62110-410+2.10710-413=0.0077MPa管道的局部水頭損失按沿程的30%計(jì)算。W局部=0.30.0077=0.0023MPa雨淋閥、過(guò)濾器及閥門(mén)的水頭損失單獨(dú)計(jì)算。減壓閥前壓頭損失：0.015+0.00125=0.01625MPa減壓閥后壓頭損失：0.0077+0.0023+0.052+0.00375=0.11375MPa(噴霧規(guī)范〕第3.1.3條規(guī)定當(dāng)用于滅火時(shí)水霧噴頭的工作壓力不應(yīng)小于0.35MPa,故最不利噴頭的起始?jí)毫?yīng)按0.35MPa計(jì)，計(jì)算公式為q=BH.由于噴頭最小壓力要求為0.35MPa,要求減壓閥后最小壓力為P=0.11375+0.35=0.42375MPa,即為減壓閥后壓力，加上其他噴淋損失，取0.5MPa,因消防水管網(wǎng)壓力范圍為0.8~1.2MPa,故減壓閥閥前壓力取0.8~1.2MPa〔閥前壓力損失忽略不計(jì)〕，閥前后壓力為1.2/0.5,啟閉壓差正常值為0.8-0.5=0.3MPa,啟閉壓差最大值為1.2-0.5=0.7MPa.由于水噴霧系統(tǒng)采用開(kāi)式噴頭，應(yīng)根據(jù)特性系統(tǒng)法計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)際流量、水頭損失等，若用估算法則偏差較大，可能會(huì)導(dǎo)致噴出的不是水霧。計(jì)算中應(yīng)隨時(shí)校核噴頭的設(shè)計(jì)值能否在其正常值范圍內(nèi)，ZSTG10/114型高速?lài)娚淦鞯恼９ぷ鲏毫?.28-0.5MPa,對(duì)應(yīng)的正常流量為1.22范圍內(nèi)。計(jì)算完畢還應(yīng)校核每個(gè)管段流速〔見(jiàn)表1〕。各管段流速V5m/s,符合(噴霧規(guī)范〕的規(guī)定。5結(jié)束語(yǔ)管廊區(qū)在石油化工生產(chǎn)經(jīng)過(guò)中擔(dān)負(fù)主要生產(chǎn)物料的輸送作用，作用至關(guān)重要，同時(shí)也存在較大的火災(zāi)危險(xiǎn)性和危害性，采用水噴霧滅火系統(tǒng)，能夠較好地解決局部地區(qū)消防系統(tǒng)無(wú)法覆蓋而造成的火災(zāi)隱患，由火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)監(jiān)視到火災(zāi)后將信號(hào)傳至控制室，進(jìn)而開(kāi)通雨淋閥，噴頭打開(kāi)對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行防護(hù)，起到及時(shí)撲滅火災(zāi)并防止火災(zāi)蔓延的作用，為裝置的安全運(yùn)行提供了一種有效的消防保衛(wèi)方式方法。以下為參考文獻(xiàn)[1]GB50219-95.水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)