危险化学品储运站消防设计实践

张云波(江西省赣州市消防救援支队，江西 赣州 341000)

0 引言

根据《危险化学品管理条例》的规定，危险化学品的储存和经营不仅要求日常的经营和管理要规范和确保安全，而且需要固定的和符合消防要求的储存场所。

从区域来划分，危险化学品储运站包括产品装卸区和储罐区以及相关办公场所。具体有储液罐区、卧式埋地储罐等，储罐容量大小不一。为了确保危险化学品储存的安全，在其装卸、储存和日常管理等过程中，需要对储运站进行系列包括防火、灭火等可能存在的安全隐患进行精心的消防规划和设计[1]。一般而言，装卸区包括运输专用线、装卸服务平台和危险化学品泵站。所有地上液体储罐均为内浮顶立式储罐，且均有设置堤防；倘若储罐内液体为低闪点易燃液体，为了确保储存的安全性，必须选用公开储罐。简而言之，在对危险化学品储运站进行规划设计时，应遵循“预防为主、防消结合”的准则，以确保罐区的安全和顺利运行。

1 危险化学品储运站火灾危险类别

通常，储运站的危险化学品包括易燃液体、易燃固体、自发易燃物质、潮湿条件下的易燃物质、氧化剂和有机过氧化物、有毒和传染性物质、腐蚀性物质和其他易燃和爆炸性物质。按危险物种可分为a、b 两个等级的火灾危险区。据此，危险化学品储存站的消防设计应该依据危险化学品的品种和危险等级而有所差别。

2 危险化学品储运站消防设计

危险化学品种类各一，性能也有差异，但都极易发生火灾，且具有较大危害性。如果不慎出现火灾，除了会造成一定的财物损失外，还会在一定程度上污染周边环境，甚至可能危及人员生命安全。因此，要高度重视危险化学品储运站的消防设计。既要尽量避免火灾发生的机率，也要在万一发生火灾时，各类消防设施设备和管理措施能够实现快速反应，实现在最短的时间内消除隐患和灭火。这就要求建构结构合理、各种消防设施齐全有效的消防给水、消火栓和罐区冷却水等系统，确保在日常运行和应急救援时能发挥最大作用。

2.1 消防给水系统

2.1.1 系统选择

通常情况下，消防设施的供水系统既要有低压供水系统，也要配置高压供水系统，同时也必须配置稳高压供水系统，但这三种特性各一、各有优劣。相对而言，高压供水系统更安全可靠，但其维护费用高，投资大。而低压供水系统在灭火需要用水时，必须借助其他设备来实现对消防管网的临时加压，如：移动消防泵、消防车等。所以，其需要耗费更多的人力和物力，运营成本高，而且系统安全性较差，有时甚至会延误灭火效率。稳高压的消防给水系统是相比而言具有操作灵活、使用便捷、安全性能高等优点。对于危险化学品储运站来说，鉴于危险化学品的特性和对灭火救援的要求，危险化学品储运站应当采用和建立稳定的高压供水系统，以备需要时使用，提高灭火效能，降低损失。

2.1.2 消防用水量

通常认为，消火栓系统消耗水量最大的是b、c两级危险化学品储运仓库。GBJ 16—87 《建筑设计防火规范》中提到，消火栓系统的室外耗水量应控制在25 000 mL/s，室内耗水量为10 L/s，连续耗水3 h，那消防用水总量为378 m3。根据最大储水箱300 m3来计算，罐区消防冷却水系统的耗水量为38 L/s，连续供水时间为4 h，冷却水总量为548 m3，泡沫混合物生产的耗水量为195 m3。为此，在危险化学品储运站的消防用水规划时，应该参照相关标准来设计。

2.1.3 消火栓系统

消火栓给水管网是危险化学品储运站区必不可少的，且不可与其他区域共用。尤其是要选择稳定的高压以及消防工程给水控制系统。

危险化学品室外消火栓所需水压计算公式：

式中：H栓为管网最危险位置消火栓应有的压力；H标为消火栓与处于最危险位置水枪和的标高差；h带为直径为6.5 cm 麻质水带的水头损失相加的总和；h枪为直径为1.9 cm 水枪应保有的压力。

如此可得出：H栓=720+580+1 700=3 000 cm。消防水池最低水位应高于水枪使用位置270 cm。局部水头与消防管路沿程的损失相加应为1 100 cm。除此之外，室外消火栓也是不可或缺的，两两消防栓之间的距离应控制在6 000 cm 范围内，且必须保证“一栓一箱”，每个消防水带箱人必须配置一支消火栓扳手、一支直径21.9 cm 的直流水枪以及两根长度不小于25 m 的DN65 消防水带。

2.1.4 罐区消防冷却水系统

危险化学品储罐区内必须配置内浮顶可燃液体储罐，数量应根据要求来定，而且是两排布置。同时，应配备移动式消防冷却系统，冷却水枪的直径最好选用1.9 cm 的。除此之外，还应该从罐区冷却水量、着火罐冷却水量、着火罐按最大储罐全周长计算其消防冷却水量、水泵计算扬程等方面依照相关公式去计量，从而确保罐区冷却水系统能够提供稳定的水泵流量和扬程，确保消防稳压装置及消防给水泵运作稳定、正常，提高消防水泵的灭火效率。

2.2 泡沫消防系统

对油库、B 类大面积液体等危险化学品而言，运用泡沫来进行灭火是目前最有效的灭火方式。因此，在危险化学品储存站区的消防设计和规划中，泡沫消防系统也是必不可少的。通常，完备的泡沫灭火系统包括消防泵、泡沫贮罐、比例混合器、泡沫产生装置、阀门及管道、电气控制装置等部分。一般来说，低膨胀泡沫回收系统是危险化学品储罐区及泵房比较实用且常用的一种泡沫消防系统。

2.2.1 装卸区

应将泡沫火炮合理安装于危险化学品泵房内。泡沫混合物的流量是根据GB 50151—92 《低倍数泡沫灭火系统设计规范》(2000 年版)(以下简称“泡沫规范”)的第3.1.1 条计算的。

2.2.2 储罐区

在危险化学品储存站，所有的储罐均为内浮顶储罐。其储存的危险化学品中含有水溶性液体。根据泡沫标准，危险化学品储罐区应当安装固定的泡沫回收系统，以便向储罐喷洒液体，进而扑灭储罐内的液体火灾[2]。同时，也设有移动式泡沫管枪，以便扑灭分散的液体火灾。

2.3 火灾自动检测系统

火灾探测器在监测初起火灾中发挥着重要作用，尤其是大型可燃液体储罐初起火灾的探测。众所周知，化工品、成品油、原油这些危险化学品燃烧初期都会出现明显的气温上升现象，所以，可选用感温探测器对危险化学品储运站进行监测，以便及时发现火灾，将火灾消灭在初期。感温探测器工作原理：当安装位置的温度达到感温探测器的设定值时，探测器会发出数字火灾信号，火灾信号在经过处理后，火灾自动报警控制系统会发出警报，并启动灭火系统完成灭火操作。目前最为常见的感温探测器主要有温度塞式氮气检测技术系统、点恒温探测器、线性温度探头等3 种。

2.4 消防泵站

2.4.1 设计和规划

通常，消防泵站内含泡沫泵站，或者合建为一体。消防泵站主要包括两部分：一是地下空间消防水池结构；二是半地下建筑消防泵房。其中，消防泵房内部含有消防水泵组、泡沫泵组和罐压空气泡沫共混设备等。

(1)水消防泵组(共用消防栓系统消防泵和罐区冷却水泵)包括：两台电动主消防泵、一套消防设备，两台稳压泵互为备用。

(2) 泡沫泵单元由3 台电动泡沫泵组成，两次操作和一次备用。

(3)两台贮罐压力式空气泡沫比例混合装置。

(4)消防水池。消防水池是必须的，而且容量大小合理，结合泡沫系统协同使用。在设计时，为达到消防泵和泡沫消防泵可以自行灌溉和引水的效果，应在半地下设置消防泵房，且消防泵房的2 根消防给水管道一定要能连通室外消防回路。另一方面，安全泄压阀是设计泡沫消防泵及消防泵必不可少的，必须将安全泄压阀安装于二者内，一旦压力下降后，高压消防水流回消防储罐，避免消防管网超压。

2.4.2 运行机理

稳高压消防给水控制系统是指系统设计中最不利点的水压通常由稳压设备可以维持，并将消防给水处理系统设置于管理系统中。在进行灭火操作的过程中，管网外供水系统的压力会有所下降，消防泵由压力联运设备来控制启动，这样可以确保管网中最危险位置的水流量及水压快速达到灭火要求，完成灭火工作。稳高压消防供水系统较为智能，在接收到管网的压力信号后，其消防泵会自动启动，及时将水输送至水灾现场，能够有效控制火势蔓延，提升消防设备的应急保护水平及消防功能。

补充水管道能将将生产给水输送至消防储水池。正常情况下，消防给水系统管网利用稳压装置，能够将消防水压控制在一定范围，既能保障初期火灾的消防用水需求，也能确保达到消防水压要求。一旦出现火灾，生产给水则会在高压消防水泵的作用下，被输送至消防给水系统管网，以满足液体危险化学品储罐区与供应装卸区的灭火用水需求。

2.4.3 控制

在管网未出现泄漏的情况下，胶囊与管网内的水压是维持恒定的，空气环境压力、压缩空气压力均处于平衡状态。如果管网出现泄漏，膜盒内与管网内的水压会降低，此时膜盒内与管网内的压力均会低于压缩空气的压力，为了填补管网的渗漏，压缩空气会对胶囊产生挤压，导致胶囊变小。而压缩空气的体积就随之增大，那管网和胶囊内的水压相应减小。当管网和胶囊中的水压降至0.145 MPa 时，稳定控制水泵 就开始工作。这一来弥补了管网的渗漏，二来又给胶囊充水，导致管网和胶囊内的水压相应增大，压缩空气的体积也随之减小。这样，使得稳压水泵正常进行。当火灾发生时，消火栓等消防设施开始启动，进入灭火状态。这就引起消防管网压力开始降低，从而稳压泵无法继续维持管网压力。当压力降至0.14 MPa 时，消防主泵则自然启动。同时，主消防泵的启动也是能够通过现场紧急启动和消防中心接收火灾探测报警系统发出的火灾信号，在确认后发出主消防泵的启动信号。

2.5 防火堤设计

《储罐区防火堤设计规范》中提到，对于半冷冻式储罐组和液化烃全压力储罐组，应设置不超过60 cm的防火堤，且防火堤应比隔堤高20 cm；对于液体类储罐而言，其防火堤高度应在100～220 cm 之间，等于计算高度加20 cm，立式储罐的隔堤应大于或等于50 cm，而卧式储罐的隔堤应大于或等于30 cm。

2.6 事故存液池设计

根据消防相关规定，为了确保事故可控，防止事故后危险化学品外泄污染环境，应在储运站设置事故存液池，这样可以在第一时间内对受污染的消防水及泄漏的可燃液体进行处理。可参考关于印发《水体污染防控紧急措施设计导则》对事故储存池容积进行设计，可根据如下公式来确定事故储存池容积：V=V1+V2+V3+V4-V5(2)

式中：V1为出现事故时此收集系统会接收到的生产废水量；V2为此收集系统范围内出现事故的物料量；V3为出现事故时此收集系统可能接收到的降雨量，该数值应根据当地一天最大降雨量来确定；V4为出现事故时使用的消防设施给水量；V5为出现事故时可以转输给其他设备的物料量。

2.7 储罐区管道设计

为了做好危险化学品储运站的消防工作，在设计储罐区管道时应做好如下工作：首先，穿过防火堤的管道必须选用不可燃烧材料进行封闭，并确保封闭的严密性，可选用固定短管或套管，各管道之间可选用软管实现柔性连接。其次，必须做好穿墙管道位置的密封工作，为污水管道设置单独的排水口，同时将隔断阀及水封安置于堤外。最后，集水设备必须安装于防火堤内，雨水管必须设置于防火堤内设计地面以下，并将截油排水装置安装于雨水管内[3]。

2.8 重大危险源罐区设计

对于液化烃储罐而言，安全阀、温度计、高液位报警装置、压力表、液位计等均是消防设计中不可或缺的设施；对于液氨储罐而言，为了最大限度降低火灾损失，必须在罐体上合理安置安全阀、压力表及液位计，倘若是低温液氨储罐，还必须安装温度指示仪；对于有毒液体及液化气体等重大危险源罐区，紧急切断装置的安装是必不可少的。

3 实践运用

鉴于危险化学品的易燃易爆特性，很容易发生爆炸、火灾事故，造成群死群伤等重大财产和人身安全的事故。因此，在储运站的消防设计上，要采用先进的消防设计理念，可靠的消防设备设施，来尽量避免爆炸、火灾等事故的发生。即使发生相关事故，也能及时控制事态、防止爆炸、火灾的进一步的蔓延，将爆炸、火灾消灭在初期，争取把损失降到最小。当然，危险化学品储运站的消防设计既有共性的一面，比如消防用水、水泵、泡沫等方面，同时又会因为具体的危险化学品的种类、属性的不同，加上危险化学品储运站的地域、周围环境等的差异，又会有个性的一面。为此，要结合实际，从危险化学品的特性出发，从消防给水、泡沫消防、消防泵站等方面出发，建构结构合理、各种消防设施齐全有效的消防给水、消火栓和罐区冷却水等系统，确保在日常运行和应急救援时能发生最大作用，确保危险化学品储运站的有序、安全运行。