陳金思
（安徽省化工設(shè)計院，安徽 合肥230009）

　　摘　要：利用熱力學(xué)方程導(dǎo)出油罐防日曬冷卻水供水強度，并將此供水強度與消防冷卻水供水強度結(jié)合考慮，通過優(yōu)化水幕噴頭的布置，充分利用水幕噴頭工況，從而降低油罐水冷卻系統(tǒng)的冷卻水量和能耗。
　　關(guān)鍵詞：消防冷卻；防日曬冷卻；供水強度；水幕噴頭
　　中國分類號：TU991.42
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1009-2455-（2002）02-0055-02

Calcuation for the Oil Tank Water Cooling Design
CHEN Jin-si
(Anhui Chemical Design Institute,Hefei 230009,China)

　　Abstract:Empirical equation of cooling water supply intensity for oil tanks protection against sunshine was deduced with thermodynamic principles. Taken into account the water for fire-fighting cooling together,the cooling water and energy consumption were cut down by opimizing the distribution of the sprinkler heads and optimizing the performances of the sprinkler heads.
　　Key words:cooling for fire-fighting;cooling against sunshine;water supply intensity;sprinkler head

　　油罐內(nèi)儲存的氣油屬甲B類低閃點易燃液體，其間點-50℃，爆炸上限6.0％，爆炸下限1.3％，其蒸汽與空氣接觸形成爆炸性混合物，高熱極易燃燒爆炸^[1]。根據(jù)《石油庫設(shè)計規(guī)范》（GBJ74～84）之規(guī)定，應(yīng)設(shè)置消防冷卻水系統(tǒng)，以對著火罐和臨近罐實施冷卻；同時根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50160－92）之規(guī)定：“甲B類液體固定頂罐或壓力儲罐除有保溫的原油罐外，應(yīng)設(shè)防日曬的固定冷卻水噴淋系統(tǒng)或其他設(shè)施。”故對油罐實施水冷卻保護有兩方面含義：一指火災(zāi)發(fā)生時，對著火油罐和臨近罐采取的應(yīng)急降溫措施，即消防冷卻；二指夏季高溫對油罐實施的日常性防護冷卻，即防日曬冷卻。下面就夏季油罐防日曬冷卻系統(tǒng)的設(shè)置如何較好地與消防冷卻水系統(tǒng)結(jié)合，談?wù)剛€人觀點，僅供參考。

1 防日曬冷卻水供水強度的選擇

　　規(guī)范對防日曬冷卻水供水強度沒有數(shù)據(jù)規(guī)定，因此筆者在設(shè)計中作如下假設(shè)：如合肥地區(qū)，夏季太陽直射罐壁輻射強度最大值出現(xiàn)在14:00左右，輻射強度達687W/m²，而輻射強度較大值出現(xiàn)在13:00－18:00，該時段太陽輻射占全天太陽輻射總量的80％以上，其時平均輻射強度為537.5W/m²，為將14:OO左右的太陽輻射峰值降低到13:00－18:00平均輻射水平，須向罐壁噴淋一定強度的冷卻水，以帶走該部分太陽輻射熱。建立熱平衡方程：
　　60(f_max-f_ave)×10-3=qc_wp_w△t^[2]
　　式中：f_max－高溫日最大輻射強度值，W/m²；
　　　　　f_ave－高溫日時平均輻射強度值，W/m²；
　　　　　q－防日曬冷卻水噴淋強度，L/(m²·min)；
　　　　　c_w－水的比熱，c_w=4.187kJ/(kg·℃)；
　　　　　p_w－水的密度，p_w=1kg/L；
　　　　　△t－水溫差，△t＝6℃。
　　代人數(shù)據(jù) 60×(687－537.5)×10-3＝q×4.187×1×6，解得q＝0.36L/(m²·min)，設(shè)計中取q=0.40L/(m²·min)。假定防日曬冷卻水噴淋強度取上述值的意義：一方面帶走由最大時太陽輻射強度引起的超熱；另一方面通過不間斷噴淋水及時導(dǎo)走太陽輻射熱，使油罐壁乃至整個罐區(qū)不蓄熱，體現(xiàn)“預(yù)防為主，防消結(jié)合”方針。

2 冷卻水量的確定

　　某石油庫汽油罐組由6個單罐容量2000m³（D×H＝15.4×12.8m）的固定頂罐組成。消防冷卻時，著火罐冷卻水供給強度取2.5L/（m²·min）。臨近罐取1.0L/（m²·min），防日曬冷卻時冷卻水供給強度取0.4L/（m²·min）。著火罐冷卻面積619m²，臨近罐冷卻面積928.5m²（即0.5×3×619m²），防日曬冷卻水供給范圍為整個罐組罐壁面積之和，即6×619m²＝3714m²。則消防時將冷卻水流量148.6m³/h（即2.5×619＋1.0×928.5=2476L/min），防曬時冷卻水流量89.1m³/h（即0.4×3714L/min）。
　　消防冷卻水按4h貯量為594.24m³，而防日曬時冷卻水需在夏季高溫日連續(xù)供給且流量較大，故設(shè)置循環(huán)水場，由循環(huán)水泵輸送至罐區(qū)噴淋系統(tǒng)，罐壁上的噴淋水流過水封井后，自流人循環(huán)水場水處理構(gòu)筑物，經(jīng)處理后循環(huán)回用。消防冷卻水和防日曬冷卻水共用水池，通過液位計及閥門控制水池水位，以確保600m³左右的消防水量不被挪用。

3 冷卻水供給設(shè)施

3.1 噴頭選型及布置
　　由于水幕噴頭噴出的水能形成霧狀層及膜狀層的雙層效果，其均勻性、隔離性、冷卻效果均很好，故設(shè)計中采用SMTBD型水幕噴頭，每罐37個，分上、下兩圈設(shè)置。其中上圈設(shè)置于高出罐弧頂1.2m處，上圈環(huán)管周長為12m，11個噴頭均布；下圈布置在罐頂壁的最上部，噴頭距罐壁0.3m，26個噴頭均布?；馂?zāi)消防時上、下圈共計37個噴頭全部啟動噴淋，在0.7MPa壓力下，單個噴頭噴水42L/min，其噴水總量1554L/min（即42×37=1554L/min），略大于消防時著火罐 1547.5L/min（即2.5×619＝1547.5L/min）規(guī)定需水量。夏季高溫實施防日曬冷卻下保護時，啟動上圈11個噴頭噴水，在0.2MPa壓力下，單個噴頭噴水22.8L/min，11個噴頭總噴水量250.8L/min（即22.8×11＝250.8L/min），略大于防日曬冷卻時單罐需水量247.6L/min（即0.4×619＝247.6L/min）。
3.2 泵的選型與匹配
　　由于噴頭在不同水量下，其工作壓力相差大，故在設(shè)計中采用高壓消防冷卻供水系統(tǒng)和低壓防日曬冷卻循環(huán)水系統(tǒng)聯(lián)合供水方式。高壓消防水泵選XBD8－45（Q=162m³/h，H＝80m，P＝75kw）消防泵2臺，其中1用1備；低壓冷卻水泵選IS125－100J－315（Q＝100m³/h，H=32m，P＝15kw）消防泵2臺，其中1用1備。每泵設(shè)置單獨的吸、壓水管，壓水管均并人罐區(qū)消防冷卻水環(huán)干管，且壓水管上設(shè)閘閥，以靈活控制，方便切斷。高、低消防水泵設(shè)置事故聯(lián)鎖控制裝置。每泵壓水管上設(shè)壓力表、流量計以及時了解水泵和噴頭工況。
3.3 管道及附件
　　高、低壓冷卻水給水環(huán)管會二為一。每油罐設(shè)4根冷卻進水管，在防火堤外距罐壁15m處的進水管上設(shè)問閥控制。4根進水管中的兩根與上圈噴頭的環(huán)管相接，另兩根與下圈環(huán)管相連。各環(huán)管上水立管均對稱布置，上、下圈環(huán)管均分成獨立的兩段。這樣既兼顧了火災(zāi)的特點，又能在防護上做靈活調(diào)整^[3]。

4 結(jié)論

　　夏季防日曬冷卻水供給強度的取值大小對整個油罐水冷系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)模影響較大，該強度取值需作進一步論證。水幕噴頭工況直接決定水泵的選型，合理選擇噴頭，優(yōu)化噴頭布置是油罐水冷卻系統(tǒng)節(jié)能降耗的途徑之一。

參考文獻：
　　[1]張維凡．常用危險物品安全手冊[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996．
　　[2]黃素逸．能源科學(xué)導(dǎo)論[M]．北京：中國計劃出版社，2000．
　　[3]丁國臣．儲罐區(qū)消防冷卻噴淋裝置設(shè)計探討[J]．工業(yè)用水與廢水，1999，30(3)：41－42．

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作者簡介：陳金思（1976－），男，安徽合肥人，1999年畢業(yè)于安徽建筑工業(yè)學(xué)院給水排水工程專業(yè)，畢業(yè)后一直從事給排水及消防工程設(shè)計工作，現(xiàn)為在職碩士研究生，電話（0551）2904896。