建筑防火设计 对现行石油库防火设计的思考 陈雪文 （福建省消防总队，福建福州３５０００３） 摘要：从油罐的防泄漏、防火间距、消防设施、输油管道 的防泄漏、阀门的位置和形式、库区供电等方面分析石油库防 火设计的现状与存在问题，针对问题提出防火设计对策并进行 分析，对现行石油库设计规范提出修改建议。 关键词：油罐；输油管道；阀门；供电；防火设计 中图分类号：Ｘ９１３．４，ＴＵ２４９．６ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９—００２９（２Ｏ１１）０４—０２９９—０３ 随着我国经济建设的发展，市场对石油的需求量越 来越大，石油库建设规模亦愈来愈大。福建省已建成投 用的油库最大库容量１２２万ｒｎ。，最大单罐容量１５万ｍ。。 随着石油库的大型化，石油库消防安全问题日益突出，大 连“７・１６”油库火灾已向世人敲响了警钟。 １石油库防火设计现状与存在问题 现行ＧＢ ５００７４—２００２（（石油库设计规范》是石油库防 火设计依据，笔者调研的Ｌ和Ｑ油库均符合规范要求。 １．１油罐防火设计问题 １．１．１油罐防泄漏设计 现行油罐防泄漏设计为设置防火堤、隔堤。油罐防 火堤按油罐组设计，而不是按单个油罐设计，即同一个油 罐组内多个油罐共用一个防火堤。《石油库设计规范》第 ６．０．３、第６．０．９条规定，对于浮顶、内浮顶油罐， 由罐组 最大容量可达６Ｏ万ｒｎ。，防火堤容量不小于最大罐的一 半。油罐组防火堤内还有隔堤的设计，隔堤的顶面标高 比防火堤低０．２～０．３ ｒｒｌ。《石油库设计规范》第６．０．１０ 规定，根据油罐的容量及沸溢性，隔堤内可设２～６个油 罐，没有规定隔堤的有效容量，ＧＢ ５０１６０—２００８｛石油化 工业设计防火规范》第６．２．１２规定其不小于隔堤内最大 油罐容量的１０ 。笔者调研的Ｑ油库４个１５万ｍ。浮 顶原油罐，总容量６ｏ万ｍ。，设计为一个油罐组，共用一 个防火堤，防火堤有效容量按不小于７．５万ｍ。设计。Ｌ 油库５万ｒｎ 原油罐组，隔堤内设两个５万ｒｎ。原油罐；Ｌ 油库１万１ＴＩ。汽油罐组，隔堤内设４个１万ｍ。汽油罐；隔 堤容量按不小于隔堤内最大油罐容量的１０ 计算。 １．１．２防火间距设计 现行油罐防火间距设计是对单个油罐之间的防火间 距进行设计，对油罐组之间防火间距未进行设计。油罐 之间的防火间距按相邻两个油罐的罐外壁的最近距离计 算。依据《石油库设计规范》第６．０．５条，浮顶、内浮顶油 罐之间的防火间距是０．４Ｄ（Ｄ为相邻油罐中较大油罐 消防科学与技术２０１１年４月第３Ｏ卷第４期 的直径，下同），固定顶油罐之间的防火间距根据冷却方 式及容量为ｏ．６Ｄ～Ｏ．７５Ｄ。第６．０．５条注５还规定当浮 顶、内浮顶油罐间的防火距离按０．４Ｄ计算大于２０ ｍ时， 特殊情况下最小可取２０ １ＴＩ。 油罐问防火间距的确定与建筑间防火间距的确定相 同，主要是考虑防止火势蔓延、满足消防扑救需要、节约 用地三方面因素。防止火势蔓延是从辐射热考虑，未考 虑沸溢性油品发生火灾后有喷溅的现象；满足消防扑救 需要考虑消防队员使用水枪和泡沫钩管时的场地需要， 而未考虑消防队员使用水炮、泡沫炮等大型装备时的场 地需要。与建筑不同的是：建筑间的防火间距不会随着 火灾发生而改变，而油罐发生火灾后，随着罐壁的破裂， 油品的流淌，与相邻油罐之间的防火间距随之改变，原设 计相对安全的防火间距随着油品的流淌而变得不安全。 对油罐组之间的防火间距，《石油库设计规范》未作 规定，仅５．０．９条规定“相邻油罐组防火堤外堤脚线之间 应留有宽度不小于７ ｍ的消防通道”。 １．１．３消防设施设计 《石油库设计规范》仅对罐体的泡沫灭火系统和消防 冷却系统设计作出规定，但是对防火堤／隔堤内的消防设 施未作规定。Ｌ油库、Ｑ油库油罐的罐顶均设有固定泡 沫系统，罐壁均设有消防冷却水系统。防火堤／隔堤内未 设任何灭火设施。道路上设消火栓和泡沫消火栓，未设 消防水炮、泡沫炮。 １．１．４油罐防火设计的问题 当一个油罐组内一个最大的油罐（从所调研过的油 库看，同一油罐组内的油罐一般容量相同）由于地震或其 他原因发生火灾并且罐壁破裂，油品先在隔堤内流散，与 同一隔堤内的油罐的防火间距变为零，由于堤内未设泡 沫灭火系统，而罐体的泡沫灭火系统对堤内的流淌火不 起作用，流淌火直接威胁同一隔堤内的油罐，极易造成其 着火；同时与同一油罐组相邻隔堤油罐的防火间距变为 原设计防火间距的一半（隔堤位于两个油罐中间），辐射 热有可能引燃相邻隔堤内油罐。当油品进一步泄漏时， 由于隔堤的容量按不小于最大油罐容量的１Ｏ％计算，所 以，油品将漫过隔堤流淌到相邻隔堤内，与相邻隔堤内的 油罐的防火间距变为零，流淌火直接威胁相邻隔堤内的 油罐。若油罐组为浮顶、内浮顶油罐组，由于防火堤的容 量按不小于最大油罐容量的一半计算，当油品进一步泄 ２９９ 漏，泄漏量超过一半时，油品则漫过防火堤四处流散，先 威胁相邻油罐组，继而威胁库区其他油罐组和其他建构 由事故存液池蓄液，事故存液池的高度定为５ ｍ，则其直 径将达到１４１ ｍ。二是事故存液池自身设计问题，首先 要有有效的排水设施，否则事故存液池就成为一个水坑， 在需要时起不了作用；其次事故存液池也要进行消防保 护，否则事故存液池可能成为新的危险源。三是导液管 沟设计是问题，处理不好可能成为火灾蔓延的渠道，密闭 管沟甚至有发生爆炸的可能。对已建成的油库设事故存 液池往往由于用地问题难以实现。 筑物，造成库区大规模火灾。 当油罐组内一个油罐顶部燃烧爆炸，罐顶被掀开，设 在罐顶的泡沫灭火系统遭到破坏，由于罐体外仅设泡沫 消火栓，无法扑救罐顶火灾，着火罐除辐射热或流淌火威 胁相邻罐，还可能因为沸溢、喷溅现象引燃其他油罐。 ｌ＿２输油管道防火设计问题 １．２．１输油管道的防泄漏设计 对如何防范输油管道的泄漏《石油库设计规范》未作 ２．１．２加大防火堤有效容量使之不小于最大罐的容量 不论固定顶还是浮顶、内浮顶油罐，均要求防火堤的 出规定。Ｌ和Ｑ油库无输油管道的防泄漏设计，所有输 油管道均敷设在地上，没有管道的防泄漏、防火灾措施。 １．２．２输油管道的阀门位置和形式设计 对输油管道阀门位置和形式，《石油库设计规范》未 规定。Ｑ油库库区输油管道的阀门均设在防火堤内的地 上；Ｌ油库输油管道的阀门，除一期油库建设时为连接二 期扩建设置的３个阀门外，其他均设在防火堤内的地上； 除Ｌ油库连接一、二期的３个阀门采用手动阀（关闭一个 手动阀至少要４０ ｒａｉｎ）外，两库区输油管道的阀门采用电 动阀或气动阀，电动阀或气动阀的控制线路以及电动阀 的供电线路均穿金属管地上敷设，未采取防火保护。 １．２．３输油管道防火设计带来的问题 一旦输油管道爆炸破裂或而其他原因破裂发生火 灾，由于输油管道无防泄漏措施，油品将四处流淌，造成 火灾初期就难以控制的局面；输油管道阀门的供电线路、 控制线路设在防火堤内地面或保护措施不足，火灾耐损 坏，则阀门不能迅速关闭，油品将持续向外泄漏，规模不 断扩大；阀门设在防火堤内，使人工关闭阀门难以实现， 火灾规模进一步扩大，可能造成灾害性后果。 １．３供电设计问题 《石油库设计规范》对消防设施的供电等级未做规 定，对输油管道上的阀门的供电未做要求。规范仅要求： 输油作业的供电等级宜为三级，不能中断输油作业的石 油库供电负荷等级应为二级。石油库的供电宜采用外接 电源。按现行规范设计，一旦配电线路受损，消防设施的 供电和输油管道的阀门的供电均无法保障。 ２油库防火设计问题的对策 ２．１油罐防泄漏 ２．１．１设置事故存液池 《石油化工企业设计防火规范》第６．２．１２条规定，防 火堤的有效容量不满足防火堤内的最大油罐的容量的， 应设置事故存液池储存剩余部分，ＮＦＰＡ３０（（易燃、可燃液 体规范》也有类似规定。 但设置事故存液池又带来新的问题：一是加大占地 成本，如一个１５万ｍ 的油罐，一半由防火堤蓄液，一半 ３ＯＯ 有效容量不小于最大罐的容量。以Ｑ油库１５万ｍ。浮 顶油罐组为例，在保持防火堤现有占地不变的情况下，为 满足１５万ｍ。的容量，防火堤的有效高度达４．６ ｍ。若 要满足《石油库设计规范》第６．０．６条第２项防火堤外侧 高度不高于２．２ ｍ的规定，则堤内外高差达２．４ ｍ。以Ｌ 油库１０万ｍ。浮顶油罐组为例，在保持防火堤现有占地 不变的情况下，为满足１０万ｍ。的容量，防火堤的有效高 度达６．７ ｍ。若要满足《石油库设计规范》第６．０．６条第 ２项规定，则堤内外高差达４．５ ｍ。而堤内外高差大，堤 自身的稳定性又成为问题，尤其沿海软土地基的地质条 件。对于已建成的油库要加大防火堤的有效容量满足罐 组内最大罐的容量，同时又要满足防火堤外侧高度不高 于２．２ ｍ的规定，是不可能实现的。 ２．１．３设置海上蓄液区 对于建在海边的大型油库，考虑在防火堤上不高于 隔堤的位置设导液口（平时关闭）并在防火堤对应导液口 的位置设导液槽，在地面上设导液沟，导液沟与油罐组等 火灾危险性大的场所及泵房等重要设施保持一定的安全 距离，在海上无船只作业区设置海上蓄液区，用围油栏分 隔。当油罐破裂发生泄漏时，若泄漏量在隔堤容量内，则 流淌的油品限制在隔堤内；若泄漏量超过隔堤容量，油品 通过导液口、导液槽、导液管沟，定向排至海上蓄液区。 该措施导液管沟方面的设计也存在上节一样的问题，又 会带来环保问题，设计难以通过环保部门审批。 ２．２油罐防火间距 ２．２．１ 增大防火间距且每个油罐均设防火隔堤 该方法无疑是最有效的，但是占地面积增大，投资 大。例如：对一个有６座１Ｏ万ｍ。浮顶油罐的罐组，与罐 间距采用２０ ｍ相比，罐间距采用０．４Ｄ时，罐组占地增加 １ ｈｍ ，管道增加１９ ，防火堤增加７ ，消防道路增加 ７ ；与罐间距采用２０ ｍ相比，罐间距采用Ｄ时，罐组占 地增加３．６ ｈｍ ，管道增加１６０％，防火堤增加６Ｏ ，消防 道路增加６Ｏ 。 ２．２．２增强消防设施 完备的消防设施可以弥补防火间距的不足。如果有 Ｆｉｒｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ａｐｒｉｌ ２０１１，Ｖｏｌ ３０，Ｎｏ．４ 完备的固定灭火设备和冷却设备的油罐区，油罐起火后， 一技术人员协助下深入罐区，手动关闭泄漏的主管线阀门； 方面对火灾能及时进行报警和扑救，控制火势，降低着 火区对相邻油罐的辐射热强度，防止火灾的扩大；另一方 面，接近着火油罐的人员较少，工作人员的活动场地也较 另一方面调派电力应急队抢修配电设施并采用移动发电 机供电，关闭罐区内其他７个１Ｏ万ｔ级油罐的阀门。正 是果断采取了这一工艺灭火措施，成功切断了大火的燃 料源，火势得到了有效控制。 ３对现行石油库设计规范的修改建议 一小，因此，油罐之间的间距可以小一些。对于已建成的油 库，增加防火间距已不可能，通过增强消防设施特别是自 动消防设施弥补防火间距的不足是行之有效的。 ２．３消防设施 是每个油罐应设防火堤／隔堤。二是应增加油罐 组之间的防火间距规定，油罐组之间的防火间距应按防 在防火堤／隔堤内设固定泡沫灭火系统，在防火堤外 火堤外侧的最小水平距离计算。三是对于单罐容积等于 或大于２万ｍ。的油罐组，防火堤／隔堤内应设固定泡沫 设高位固定泡沫炮、水炮。当油品从油罐泄漏，流淌火威 胁同一隔堤油罐或相邻隔堤油罐时，如果防火堤 隔堤内 设固定泡沫灭火系统，就可及时扑灭防火堤内的流淌火， 将火灾抑制在小规模范围。当油罐顶部燃烧爆炸，罐顶 被掀开，设在罐顶的泡沫灭火系统和上部的冷却水系统 将失去作用，如果防火堤外设高位固定泡沫炮、水炮，就 可对着火油罐进行灭火，并可加强对相邻罐的冷却作用， 亦能将火灾抑制在较小范围。而在防火堤／隔堤内设固 定泡沫灭火系统、在防火堤外设高位固定泡沫炮、水炮 后，还可以放宽对防火堤高度限制，现行规范规定防火堤 外侧高度不高于２．２ ｍ，是为了满足堤外消防人员使用移 动消防设施扑救堤内火灾的需要，在具备完备的固定消 防设施后，可以重新考虑高度限制。 ２．４输油管道防泄漏 考虑为输油管道设置导油沟，输油管道悬空架设在 导油沟上。输油管道导油系统可与油罐导油系统合并， 通过导油沟将漏油定向排向事故存液池或海上蓄液区。 ２．５输油管道阀门位置及形式 除罐根阀外，阀门不设在防火堤内，而设在防火堤 外；局部提高阀门组附近的防火堤高度，使防火堤在堤内 着火区与阀门组间构成一道屏障；阀门控制线路、供电线 路采用矿物绝缘电缆；选用人工可快速关闭的新型阀门。 ２．６供 电 对消防设施的供电等级要做出规定，应不低于二级。 输油管道的阀门在控制火灾中至关重要，比消防设施的 作用更大。所以输油管道的阀门的供电应按消防设施要 求供电。由于油库火灾会造成电力系统受损，即使是输 油管道的阀门的供电、消防设施的供电采用一级负荷供 电，且设末端切换装置，一旦配电线路受损，均无法供电， 因此大型油库应配移动发电机，确保在配电系统损坏时 在现场为需用电的输油管道阀门或消防设施供电。 大连石油新港油库输油管线爆炸后，形成了边泄漏 边燃烧、流淌火不断扩大蔓延的局面，如不采取关阀断料 的措施将无法控制火势，造成的损失将无法估量。在大 火烧毁了罐区配电设施、油罐阀门无法快速关闭的情况 下，指挥部果断决策，一方面选派精干人员组成攻坚组在 消防科学与技术２０１１年４月第３Ｏ卷第４期 灭火系统；堤外消防道路上应设高位固定泡沫炮、水炮， 泡沫炮、水炮应能由控制中心远程操作，有条件的，宜采 用智能型。四是建议调整防火堤外侧不宜高于２．２ ＩＴＩ的 规定。五是输油管道宜设导液系统，输油管道的导液系 统可与油罐的导液系统共用。六是除罐根阀外，输油管 道阀门宜设置在防火堤外；阀门组附近的防火堤高度宜 局部提高；阀门宜选用人工可以快速关闭的新型阀门。 七是输油管道阀门的控制线路、供电线路应埋地暗敷，明 敷的线路应采用矿物绝缘类不燃性电缆。八是油库消防 用电设备的供电等级应不低于二级。九是输油管道阀门 应按消防设施要求供电。十是对于单罐容积等于或大于 一～２万ｍ 的油库宜配移动发电设备。 参考文献 ［１］ＧＢ ５００７４—２００２，石油库设计规范Ｉｓ］． ［２］ＧＢ ５０１６０—２００８，石油化工企业设计防火规范Ｉｓ］． ［３］ＧＢ ５０１５１—９２，低倍数泡沫灭火系统设计规范［ｓ］． ［４］ＧＢ ５０１ ９６—９３，高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范ＥＳ］． Ｔｈｅ ｔｈｉｎｋｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｆｉｒｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｏｉｌ ｄｅｐｏｔ ＣＨＥＮ Ｘｕｅ—ｗｅｎ 作者简介：陈雪文（１９７１一），女，福建长乐人，福建 省消防总队防火部高级工程师，硕士，主要从事建筑消 防设计审核工作，福州市北环西路１９６号，３５０００３。 收稿日期：２０１０一ｌ２—１ ７ ３０１ 一～一