從上述液化石油氣儲(chǔ)罐對(duì)火災(zāi)的熱響應(yīng)規(guī)律可以看出, 儲(chǔ)罐爆炸主要是兩方面的原因, 一是儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力升高; 二是儲(chǔ)罐壁溫增加引起儲(chǔ)罐材料強(qiáng)度下降,圖7 為壓力容器用鋼16M nR 在不同溫度下的強(qiáng)度變化。采取一定的防護(hù)措施控制儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力升高和儲(chǔ)罐壁溫增加, 可以防止儲(chǔ)罐在火災(zāi)作用下發(fā)生爆炸,目前我國(guó)對(duì)于固定儲(chǔ)罐區(qū)的儲(chǔ)罐大都采用水冷卻方式, 對(duì)于移動(dòng)儲(chǔ)罐大都采用隔熱保護(hù)方式。以下重點(diǎn)介紹采用水冷卻方式的消防設(shè)計(jì)要求和原則。

??? 3.1　消防用水量
??? 常溫高壓儲(chǔ)罐有球罐和臥式罐兩種形式, 本文主要介紹球罐的消防冷卻水量計(jì)算。
??? 3. 1. 1　固定噴淋水量
??? 根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50160-92 (以下簡(jiǎn)稱(chēng)“石化規(guī)”) 第7.9.2 條規(guī)定“液化石油氣儲(chǔ)罐容積大于100 m3 時(shí), 應(yīng)設(shè)置固定式消防冷卻水系統(tǒng)”[1] , 其冷卻水用量為:
??? 著火罐: 　　Q著= PD2q1 (1)
??? 相鄰罐: 　　Q鄰= PD2q2 (2)
式中:Q著——著火罐固定消防冷卻用水量(L/min) ;
???? Q鄰——相鄰罐固定消防冷卻用水量(L/min) ;
???? D ——球罐直徑(m ) ;
??? q1,q2—— 著火罐、相鄰罐冷卻水供水強(qiáng)度(L/m in ·m2) , 其大小一般由火災(zāi)實(shí)驗(yàn)確定, 世界各國(guó)在規(guī)范中規(guī)定也不盡相同, 如德國(guó)規(guī)范TRB 規(guī)定供給強(qiáng)度為100 L/m2·h, 保證在火災(zāi)包圍的情況下90 分鐘內(nèi)不會(huì)發(fā)生失效。我國(guó)規(guī)范的規(guī)定如表1, 是德國(guó)規(guī)范的5.4 倍, 因此建議通過(guò)火災(zāi)實(shí)驗(yàn)重新評(píng)估其合理性。

　　綜上(1)～ (2) 式, 球罐固定消防冷卻用水量如下:
???? Q固= Q著+ n·Q鄰??? (3)
式中:Q 固—固定消防冷卻用水量(L/m in) ;
　?? n—— 距著火罐1.5 D 范圍內(nèi)的相鄰罐數(shù)量(個(gè)) , 當(dāng)n≥3 時(shí), 可按(3) 計(jì)算[2]。
??? 3. 1. 2　移動(dòng)式消防冷卻用水量
??? 根據(jù)“石化規(guī)”第7.9.5 條“移動(dòng)式消防冷卻用水量, 應(yīng)按罐區(qū)內(nèi)最大一個(gè)儲(chǔ)罐用水量確定”。
??? 當(dāng)球罐容積小于400 m3 時(shí),Q移≥30 L/s (108 m3/h)。
??? 當(dāng)球罐容積大于或等于400 m3 時(shí), Q移≥45 L/s(162 m3/h )。
??? 3.2　水冷卻方式
??? 固定式水冷卻系統(tǒng)包括在頂部集中配水罐壁漫流式、固定水噴淋、水噴霧、固定水炮等4 種基本形式。根據(jù)國(guó)外的資料介紹, 可靠性的排序依次為漫流式、固定水炮、水噴淋或水噴霧。而我國(guó)目前大多采用水噴淋或水噴霧方式, 但從使用效果看這種方式不盡妥當(dāng), 因?yàn)檫@種方式在發(fā)生蒸汽爆炸時(shí)易受到破壞, 西安3. 5 事故就是如此。而且這種方式噴頭容易堵塞, 維護(hù)比較困難。根據(jù)我國(guó)的國(guó)情, 水冷卻方式宜采用頂部布水罐壁漫流與固定水炮相結(jié)合的方式, 即部分冷卻水用漫流式, 部分冷卻水用固定水炮提供。該形式可靠性高且靈活, 能分別滿(mǎn)足防日曬冷卻、著火罐冷卻以及鄰近罐冷卻等不同冷卻強(qiáng)度的供水要求, 且對(duì)于與儲(chǔ)罐內(nèi)部蒸汽區(qū)相接觸的干壁部分冷卻更有保證。該形式容易維護(hù), 工程費(fèi)用比目前使用的水噴淋或水噴霧系統(tǒng)低。對(duì)于大型儲(chǔ)罐建議設(shè)置自擺的移動(dòng)式水炮, 以減少滅火人員暴露于火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)中的危險(xiǎn)性, 并能有效保證噴射水流到達(dá)暴露于火災(zāi)中的儲(chǔ)罐表面。

??? 4　結(jié)論
　　從液化石油氣儲(chǔ)罐在火災(zāi)作用下的熱響應(yīng)規(guī)律可以看出, 儲(chǔ)罐不采取任何保護(hù)措施時(shí), 儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力和儲(chǔ)罐壁溫度會(huì)迅速升高, 儲(chǔ)罐會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生爆炸, 而采用水噴淋和隔熱防護(hù)等方式可以顯著阻止儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力和壁溫增加, 從而延緩儲(chǔ)罐發(fā)生失效的時(shí)間。消防設(shè)計(jì)中供給強(qiáng)度建議進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)重新評(píng)估和確定。防護(hù)方式對(duì)于固定式儲(chǔ)罐, 建議采用儲(chǔ)罐頂部水漫流冷卻和固定水炮相結(jié)合的方式, 同時(shí)應(yīng)設(shè)置大小合適的安全閥, 對(duì)于大型儲(chǔ)罐建議設(shè)置自擺的移動(dòng)水炮。對(duì)于移動(dòng)式儲(chǔ)罐, 建議采用隔熱層保護(hù)和安全閥泄壓相結(jié)合的方式。