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石油化工消防设计思索

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随着经济体制改革步伐加快,石油化工企业的建设也迅猛发展,不论从规模上,还是从工艺装置先进性都是前所未有,罐组超5万吨级、10万吨级已常见,万吨级装卸油码头配套设施一应俱全,这就要求我们消防设计工作者,结合实际正确合理进行消防工程设计,其中泡沫灭火系统是常见的应用比较广泛的系统之一。由于大连化工企业及国储油库近几年建设比较多,接触的泡沫灭火系统也比较频繁,本人在消防检测工作中,发现泡沫灭火系统从设计的完善程度及施工质量和功能完成上都存在诸多不足之处,与国家消防规范、标准相违背,再加上一些设计者对系统陌生,对系统分类比较模糊,这样很难在系统竣工调试上能达到施工验收规范要求。本人结合实际对其存在问题进行分析,提出相应设计方案。

1存在的问题

(1)设计者对系统理解不深,设计不到位,对系统设计比较肤浅。体现在系统组成上,只知大体上组件,不能很好的的对系统由各种泡沫比例混合装置的工作原理及动作程序有明确的掌握。

(2)缺乏对国家消防规范要求的理解,以及对采用自动控制方式启动泡沫灭火系统的化工工程的认识。因为这样工程都设有中央控制室,对工程罐区、装置区、油库及装卸油码头等部位,都实施计算机自动化信息管理,而往往设计者对其认识不足,设计给排水专业和电信专业的之间合作协调环节有欠缺,不能在设计中,明确系统自动启动逻辑关系,最多在中央控制室实现远程控制和现场手动控制,使得设置在中央控制室内的可编程控制系统(PLC)、消防联动控制设备、手动直接操作装置不能尽其所用。

(3)施工队伍水平低下。施工前,对泡沫灭火系统工程设计文件、图纸,没有进行技术交底的细节工作(或进行不彻底)。由于看不懂图纸或按错设计错施工的指导思想去施工,到最后系统调试及竣工验收的结果是可想而知。

2泡沫灭火系统设计

2.1概述

泡沫灭火系统组成由泡沫消防水泵、泡沫液泵、泡沫比例混合装置、泡沫液(压力)储罐、泡沫产生器(喷射设备)、阀门、管道等组成。其中泡沫比例混合装置又分为环泵式泡沫比例混合装置、压力式泡沫比例混合装置、平衡式泡沫比例混合装置等;而往往由于选用泡沫比例混合装置的类型不一样,导致其工作原理又有所不同。另外由于环泵式比例混合装置,它本身具有流程长,不容易实现自动化,需要的混合比难以得到保证的缺点,所以在GB50074-2002《石油库设计规范》第12、3、1条中,对泡沫混合装置推荐采用压力比例混合或平衡比例混合流程。本文以工作中经常遇到的平衡式泡沫比例混合装置为例,进行系统的设计论述。

2.2设计方案及系统组成

系统的设计方案见图1。从图1中我们可以看出,整个系统设计方案由消防控制室、消防水源(水池、水罐)、消防水泵站、泡沫泵站、泡沫发生器(喷射设备)、(塔式)泡沫炮、阀门、压力仪表、感温电缆(或光缆)、手报按钮等组成。从目前,我们国家的化工企业、油库、装卸油码头等化工工程规模来看,要求泡沫灭火系统自动灭火的工程很多,本人认为这一系统自动设计方案原理是可行的,也是容易实现的。以前,我们发现许多工程对泡沫灭火系统各部位组件的工作原理,没有有机的结合起来,系统不能自动完成灭火效果,造成许多工程量返工和浪费,值得深思。

(1)消防控制室。依据GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》第6.3.5条,消防控制设备对泡沫灭火系统应有下列控制、显示功能:①控制泡沫泵及消防水泵的启停;②显示系统的工作状态。再结合目前石化行业控制系统的应用情况和项目自动控制水平的规定,满足消防过程对自动控制系统的要求。本设计消防控制室一般设在厂区的中央控制室内,由一台或多台集中火灾报警控制器(含编程控制系统PLC)、消防联动控制设备、手动直接控制装置等组成。将系统的操作监视、控制、管理和联动及消防泵、电动阀门的运行状态都送入消防控制室,并为实现全厂计算机信息管理和生产调度建立依据。消防控制室收到火警信号后,由集中火灾报警控制器PLC控制系统显示火警部位,并联动控制和远程控制泡沫系统启停,消防联动控制设备和手动直接控制装置,分别实现总线远程控制和多线远程控制功能。并对系统动作后的消防水泵、泡沫液泵、进水电动阀门、出液电动阀门、泡沫混合液管道区域电动阀门的运行状态和故障状态进行显示;平时对消防泵电源供应和工作情况、消防水池液位进行显示;监视进水管线压力指示报警、泡沫混合液管线压力指示报警;泡沫液罐液位低报警。整个系统在各设备现场设置就地手动控制功能。

(2)消防水源。该设计方案中考虑存储水量比较大,消防水源采取消防水池和消防水罐相结合方式储水。当消防水池液位通过超声波液位计检测到液位降低时,自动开启消防水池与储水罐间相连通的补水管道上电动阀门,向消防水池自动补水,在向水池补水过程中。当储水罐上超声波液位计检测到液位降低时,自动开启储水罐上补水管上电动阀门,向储水罐自动补水;当超声波液位计检测到液位达到正常监控液位时,自动关闭相应的电动阀门;超声波液位计工作时,有反馈信号至消防控制室,对消防水池和储水罐的液位进行显示。

(3)消防水泵站和泡沫泵站。消防水泵站和泡沫泵站,可以分开设置,也可以合建一个泵站。GB50151-92《低倍数泡沫灭火系统设计规范》第3.5.1条有如下内容:泡沫泵站宜于消防水泵房合建,泡沫泵站与保护对象的距离不宜小于30m,且应满足在泡沫消防泵启动后,将泡沫混合液或泡沫输送到最远保护对象的时间不宜大于5min。而对于罐组等保护区域比较大场所,在5min内不能将泡沫混合液或泡沫输送到最远的保护对象,可以将泡沫泵站和消防水泵站分建,甚至可以设置两个以上泡沫站,以满足系统灭火要求,这也是满足规范GB50151-92《低倍数泡沫灭火系统设计规范》第3.5.7条要求,不管哪种方式,其工作原理是一样的。该设计方案中,消防水泵站由两台消防水泵(一用一备)、两台稳高压泵(一用一备)、稳压罐、消防水泵控制柜及操作柱、稳压泵控制箱、管道、阀门、压力变送器等组件组成;泡沫泵站由两台泡沫泵(一用一备)、平衡式泡沫比例混合装置、泡沫液储罐、泡沫泵控制柜、阀门、管道、压力变送器等组成。平时工作中,发现大多数工程消防水泵供水,不仅仅为泡沫灭火系统服务,也为消火栓系统和喷淋冷却系统供水。据GB50160-92《石油化工企业设计防火规范》第7.3.11条,主张消防给水系统采用高压消防给水系统,压力为0.7~1.2MPa所以在设计方案中,设了一套自动稳压装置,通过安装在稳压罐上的电接点压力表,自动启停工作,保证系统在设定的上/下限压力范围内工作;稳压罐的设置,对系统有调节容积作用,避免了稳压泵的频繁启停,且稳压泵控制箱有主备泵自动互投切换功能。当消防控制室的消防联动控制设备,收到保护区域的感温电缆(或光缆)、消防按钮和电话报警时,可以自动启动和远程启动泡沫灭火系统。首先启动主消防水泵和进水电动阀V1,同时监测出口压力PT1;若主消防水词2约10~30s启动,以保证泡沫泵动作时,阀V2能完全打开,将储存在常压泡沫液储罐的泡沫液注入装置管路,经泄压/持压阀和平衡阀的调压平衡后,适量的泡沫液与压力水按比例自动混合成泡沫混合液,送至保护区域。在系统工作时,应保证泡沫液进口压力,应大于水进口压力,但不大于0.2MPa;当泡沫液罐液位低低报警时,应联锁泡沫泵自动停止工作。泡沫泵控制柜具备主备泵自动互投切换功能,并设双电源互投装置,能完成主备电源自动互投切换功能。(4)防护区域泡沫喷射设备、报警元件等设备。防护区域泡沫喷射设备、报警元件等设备,主要有泡沫发生器、泡沫枪、泡沫炮、电动控制阀、感温电缆(或光缆)、手报按钮和报警电话等设备组成。通常感温电缆(或光缆)、手报按钮和报警电话起报警作用,将报警地址和类别反馈至消防控制中心,消防控制中心按程序发出自动/远程启动信号,启动消防水泵站和泡沫泵站的设备,将泡沫混合液送至防护区的泡沫混合液总管路上,并通过压力变送器PT2监控管道压力,同时可以自动/远程开启相应泡沫发生器、泡沫炮等喷射设备管路上的电动阀门V3或V4,产生空气泡沫实施扑救火灾;对于防护区的塔式泡沫炮,可以在防护区附近设塔式泡沫炮控制室,对其进行水平角度和仰俯角度远控或遥控控制。该系统设计方案,均可在现场操作设备、阀门,完成系统现场手动控制功能。

2.3系统设计方案动作程序

以平衡式泡沫比例混合器为例,表述其动作程序如图2所示。通过对泡沫灭火系统设计的上述论述。把自己在工作、学习当中,对系统的认识和理解,结合有关规范,加以整理贯穿,呈现给大家。本人觉得该设计适用范围广,通用性强,希望其对广大的消防设计者和同行有一定的参考。

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