稳高压消防给水系统的应用

刘伟
(中国石油抚顺石化分公司 石油一厂，辽宁 抚顺 113123)

　　摘要：结合新区消防给水系统改造工程实例，介绍了石油一厂新区临时高压消防给水系统改造为稳高压消防给水系统的情况。并就其优、缺点和稳高压消防给水系统的技术问题作了必要的阐述。明确了稳高压消防给水系统具有灭火冷却及时，可靠有效的优点。
　　关键词：消防；临时高压消防给水系统；稳高压消防给水系统
　　中图分类号：TU998．1　　 文献标识码：B　　 文章编号：1009-2455(2004)03-0057-03

　　炼油企业高塔林立，储罐成群，装置物料大多为易燃易爆物质，具有燃烧速度快、火势凶猛、扩散蔓延快等危害性，所以潜在的火灾爆炸危险性极大，发生火灾后果惨重，因此做好消防工作意义重大。石油一厂是以加工高凝点、高含蜡沈北原油为主的国家大型骨干炼油厂，石油一厂外迁工程新区1997年8月建成投产，包括30×10⁴t／a酮苯脱蜡脱油，15×10⁴t／a 石蜡加氢，10×10⁴t／a糠醛精制，8×10⁴t／a白土精制，15×10⁴t／a石蜡成型等5套生产装置及相应的储运、供热、供水、供电、消防、污水处理、维修管理等配套辅助设施。新区投产时按照《石油化工企业设计防火规范》建成了临时高压消防给水系统，满足了当时的消防要求。为了实现将抚顺石化建成世界级石蜡生产基地的目标，2003年中油集团投资新建了40× 10⁴t／a酮苯脱蜡脱油装置，按照《石油化工企业设计防火规范》[1]GB50160-92(1999局部修订条文)第7．3．11条规定，新区消防给水系统改造成独立稳高压消防给水系统。

1 临时高压消防给水系统

　　新区1997年建成投产时，建成了临时高压消防给水系统。消防水管网和工业水管网用阀门和单向阀连通，保证消防管网内的水不流向工业水管网。平时消防管网压力保持在0.35 MPa左右，当发生火灾时，人工启动消防泵，消防管网压力升到不小于0.7MPa，达到消防给水压力的要求，同时切断消防管网和工业水管网的连通阀。
　　新区厂区占地面积为51hm²，根据《石油化工企业设计防火规范》的规定，同一时间的火灾次数以一处最大火灾考虑，厂区最大火灾为酮苯装置，用水量为150L／s，火灾延续时间不小于3 h，消防水池储水量为2600m³，消防补给水为625m³／h；为了消防系统平时的测试需要和防止管网超压，在消防泵出水管与消防水池之间设置了回流管。
　　炼油厂生产及储存设施是消防重点和要害保护部位，因此消防主要对象为生产装置及罐区。
　　生产装置周围布置环状消防管网，设置地上式消火栓(SS100PN1.0MPa)；装置内高于15m框架平台和塔区联合平台，设置消防给水竖管；由于酮苯脱蜡脱油装置，其宽度大于120m，因此在装置内道路边设置消防水管道系统，并设置地上式消火栓和切断阀；扑救装置内火灾所需泡沫液由消防车供给。
　　油罐消防冷却水由消防管网上消火栓供给。油罐泡沫消防采用半固定低倍数泡沫消防系统。发生火灾时，泡沫混合液由消防车供给，厂区最大泡沫液供给处为2000m³酮苯脱蜡脱油原料拱顶罐，供给量为32L／s。

2 稳高压消防给水系统

　　新酮苯装置区消防用水量为230L／s，火灾延续时间为3h，在新区消防系统改造工程中，采用了微机变频调速稳压供水工艺：切断工业水和消防水的连通阀，消防水管网完全独立于工业水管网，利用现有的消防泵、消防泵房、消防水池和消防管网，新增稳压泵、变频控制柜及二酮苯消防管网等消防设施组成稳高压消防给水系统，系统示意图见图1。

2．1 消防泵
　　原有消防泵型号为SM252-500，1用1备，Q=750m³／h，H=0.77MPa，N=250kW。消防泵采用双回路供电。消防泵出口最大压力不超过0.90MPa，管网的实际压力比较接近设计压力，不会发生灭火初期时的管网超压现象。消防系统改造后，厂区最大火灾装置酮苯脱蜡脱油由30× 10⁴t／a变为40×10⁴t／a，消防用水量由150 L／s上升为230 L／s。根据泵的流量-扬程性能曲线可知，改造后消防泵仍可满足扬程为0.75MPa时，流量达828m³／h的系统范围内最大消防用水量的要求。
2．2 稳压泵
　　新增设稳压泵选用高层建筑给水泵80DL50-20(I)× 4，Q=50m³／h，H=0.8 MPa，N=22kW。1用1备，采用连续运行的方式。稳压泵采用多级离心泵，满足小流量高扬程的设计要求。
2．3 微机控制变频调速控制柜
　　新增设WPSXW—Ⅱ微机控制变频调速消防稳压给水设备控制柜1套，控制柜设置了双电源供电，末端互投。采用微机自动控制和少量中间继电器组合来实现各种逻辑控制的电路。控制柜控制2台稳压泵，工作泵故障跳闸则备用泵延时自动投入。该系统可根据管网瞬间压力变化，自动变频调节水泵电机的转速，使稳压泵供水压力在流量变化时保持恒定，管网、消防设施渗漏引起的压力波动由变频器控制稳压泵满足，压力波动为±0.01MPa。
　　当发生火灾，使用消火栓或消防水炮时，消防管网压力急剧下降至火警压力0.60MPa时，控制柜发出声光报警，并输出信号启动消防水泵，在30s内，消防泵启动，如消防主泵因故障不能启动，则自动启动备用消防泵。消防泵启动后联锁停
止稳压泵工作。在消防泵自启动方式失效时，可就地进行手动启动干预。灭火完毕后，消防水泵的停运由现场手动操作。
2．4 管网及消火栓、消防炮的设置
　　新增消防管网在二酮苯周围环形布置，在装置内沿消防通道布置消防管线并与装置四周管线环形连接。固定灭火设施为快速调压地上式消火栓(加长型)SSKl50／80-1.6；装置四周要害部位设置快开自泄直流喷雾两用消防水泡5门SPZK50A，供岗位人员和消防人员及时扑救初期火灾。

3 临时高压和稳高压消防给水系统的比较

　　①临时高压消防给水系统在准工作状态消防泵启动前，消防水的水压和流量都不能保证；稳高压消防给水系统在准工作状态时，消防水的水压靠稳压泵来保证，流量也能满足初期火灾的部分用水量需要；在灭火时两种系统均需启动消防泵采满足系统最不利点的水压和流量要求。
　　②临时高压消防给水系统消防泵靠手动启动；稳高压消防给水系统，依靠管网压力自动启动消防泵，供水速度快，能及时向火场供水，尽快的将火灾在初期阶段扑灭或有效控制。
　　③稳高压消防给水系统具有如下缺点：a．管网压力高导致管网泄漏加大，管理及运行费用增加。 b．管网的施工要求和管材的要求比较高。
　　2种消防给水系统对比详见表1。

表1 消防给水系统改造效果对比

系统类别

准工作状态

消防时

可靠性

固定消防设施 消防水压/MPa 消防流量/（m³·h^-1） 消防水压/MPa 消防流量/（m³·h^-1) 稳高压消防给水系统 0.69-0.71 50 0.75 828 高 消火栓、消防水炮 临时高压消防给水系统 0.30-0.42 300 0.77 750 差 消火栓

4 运行情况

　　稳高压消防给水系统改造于2003年9月完工，投资20万元，当年通过了消防检查验收。在验收时按现场最不利点试射消防水炮，模拟自动控制的条件启动系统运转，从接到消防报警到自动启动消防泵向管网供水，时间小于60s。整个消防系统实现了平时稳压泵正常运行，火灾时及时报警，消防泵连锁自启动迅速，故障状态下自动切换的基本要求。整个稳高压消防给水系统从验收至今运行正常。

5 稳高压消防给水系统改造的技术问题

5．1 稳压泵流量和扬程的确定
　　在稳高压消防给水系统中，准工作状态时的消防水压靠稳压泵保证。稳压泵的扬程以满足最不利处灭火设施水压要求来确定。稳压范围不宜过高，压力高对管网材质和施工要求高，整个系统也易发生泄漏现象，因此通过计算将稳压泵的稳压值设为0.70 MPa。
　　流量是稳高压系统的又一个重要参数。稳压泵的流量应大于管网漏失水量。它直接关系到系统的安全经济性和灵敏性。设计流量过大，系统投资、日常运行费用就会增高，且火灾初期流量较小时，消防泵启动的时间滞后；设计流量过小，稳压泵维持管网压力比较困难，又会因管网及消防设施的渗漏使系统误报警启动消防泵的几率增加。设计时考虑满足长远要求，加大了稳压泵的流量，确定为50m³／h，留有了足够的余地。
5．2 稳压泵取压点设置及控制柜的设置方式
　　系统试运初期，曾发生稳压泵启动频繁现象，稳压泵3min启动一次，每次运行1 min。经分析发现，控制柜的设置方式是以上、下两个控制点(0.6MPa和0.8MPa)来控制泵的工作状态来保持管网压力。当管网和消防设施出现局部渗漏压力下降至下限时，稳压泵自启动向管网补水。当管网压力上升至上限时，稳压泵自动停止运行；稳压泵取压点设置不合理，安装在稳压泵的出口管线上，造成稳压泵频繁启动，系统无法正常运行。通过将取压点挪至消防泵的出水母管上，取消上下限电接点压力表，改用微机变频调速恒压控制，它只有一个压力控制点0.7MPa，平时管网、消防设施渗漏引起的压力波动由变频器控制稳压泵满足，压力波动为±0.01 MPa，稳压泵频繁启动的问题得到解决。
5．3 消防泵出口阀的控制方式
　　为了节约投资，避免因联锁过于复杂而导致故障率升高，影响系统的正常使用，对消防泵出口电动阀没有进行联锁控制；为了达到消防水泵快速开启，满足火灾时消防泵2min内投入运行的要求，采用了消防泵出口阀处于常开状态的模式，满足消防泵快速自启动的要求。
5．4 消防泵的启动控制方式
　　由于消防泵房内24h有操作人员值守，一旦生产装置或罐区发生火灾，消火栓或消防水炮出水，消防管网压力下降，控制柜就会发出声光报警，并自动启动消防主泵，这时操作人员会及时到岗，根据火灾情况决定是否启动第二台消防泵。因此本着简单实用的原则，消防泵启动方式为：消防主泵根据消防管网设定压力自启动，第二台消防泵可根据火灾时消防管网压力变化情况采用人工启动方式。

6 结论

　　①新区消防水系统经过改造后，提高了消防水系统的可靠性，为扑救初期火灾提供了坚实的基础，可避免事故状态的进一步扩大。
　　②临时高压消防给水系统在准工作状态时，由于消防用水的水压和流量不能完全满足要求，因此一旦发生火灾，不能及时、有效地扑灭；稳高压消防给水系统不论在火灾初期和发展阶段，都能满足相应的消防用水的水压和流量要求，适应了消防灭火快速反应的要求，提高了消火栓和消防水炮等固定消防设施的防护能力和应急防护水平，可以在消防人员到来之前，有效地进行自救，及时迅速地扑灭初期火灾，有利于控制、防止火灾的蔓延，减少火灾损失，其消防可靠性和灭火成功率高于临时高压消防给水系统，而增加的设施只有稳压装置，所耗费用不多，容易实施。由于具有投资省、改造容易、可充分利用已建消防设施的优点，特别适用于已建临时高压消防给水系统改造为稳高压消防给水系统。

参考文献：
[1] GB50160-92，石油化工企业设计防火规范[S]．

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作者简介：刘伟(1966-)，女，辽宁开原市人，学士学位，1989年毕业于天津大学土木工程系环境工程专业，现任给排水车间生产 主任，电话(0413)2331431-448595。