油气储运工程毕业论文：台州玉环英东油库消防系统改造设计.doc

1、 本科毕业论文 （ 20 届） 台州玉环英东油库消防系统改造设计 所在学院 专业班级 油气储运工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 2 目录 1.前言 . III 2设计任务书 . III 2.1 基本设计数据 . III 2.2 改建设计任务 . V 2.3 设计原则 . V 3消防改造设计计算 . VI 3.1 灭火系统形式的确定 . VI 3.2 最大泡沫用量和清水用量的确定 . VI 3.3 管径的计算 . X 3.4 选泵 . XI 3.5 泡沫比例混合器的确定 . XIII 3.6 消火栓数的确定 . XIII 3.7 消防泵房配电系统计算 . XIV 4. 设计

2、说明 . XIV 4.1 主要设计部分 . XIV 4.2 消防泵房的位置 . XIV 4.3 位于山顶消防水罐的利用 . XIV 4.4关于消防水源 . XIV 4.5 消防电路说明 . XIV 4.6 消防管道安装形式 . XV 4.7 消防栓的设置 . XV 4.8 外来消防力量接入本系统 . XV 5参考文献 . XV 6.外文翻译 . XVI I 摘要 ： 本设计根据台州玉环英东油 库现有的消防系统、油罐布置、库区的平面图、各油罐的参数、油品储存情况和当地气候等情况，对该油库的消防系统进行重新改造设计，包括了库区消防管道系统配置设计计算、罐区全部拱顶油罐改为带喷咀的冷却水管相关设计计

3、算、罐区全部拱顶油罐泡沫产生器的安装相关设计计算、消防泵房改造设计计算、消防泵房配电系统 改造相关设计计算。具体有灌区最大耗水和最耗泡沫的 3006 罐的冷却水计算、泡沫使用量计算，周边罐冷却用水计算，消防水池计算，各个油罐着火时的冷却水和泡沫使用量计算，冷去水和泡沫管径计算，管道水力计算，泵的扬程和流量计算。最 后绘制库区消防管道系统工艺流程图、库区消防管道系统安装图、罐区 3000m3 拱顶油罐环形冷却水管安装图、罐区1000m3 拱顶油罐泡沫产生器的安装图、消防泵房安装图。 关键词 ： 消防系统；改造设计 ；消防工艺；安装图 II Abstract： The design of the

4、oil depot fire system is based on Yuhuan Taizhou, yingdong oil depot fire protection system, tank layout, floor plan of the oil depot, the parameters of the oil tank, oil storage conditions and local climate, etc. , including the design and calculations of the reservoir area fire pipeline system con

5、figuration, the design and calculation about all the vault tank into the cooling water associated with nozzle design and calculation, all the vault tank foam generator installation of related design calculations, fire pump house renovation design calculations, fire pump room related to distribution

6、system design and calculation of transformation. The calculations of the 3006 tank which will consumption the the mostest water and bubble when it firing, foam usage calculation, calculation of cooling water around the tank, water volume calculation, Each tank of cooling water required for fire and

7、foam Calculation, the calculation of the bubbleor water diameter, hydraulic calculation, the pump head and flow calculations. Last Draw oil depot pipeline system flow chart of the fire, the fire reservoir piping system installation plans, 3000m3 tank dome ring cooling water tank installation plans,

8、vaulted tank 1000m3 tank foam generator installation plans, fire pump installation drawings. Keywords： Fire Fighting System； Transformation Design ； Fire Technology ；Installation DrawingsIII 1.前言 石油是一种战略能源物资，对经济发展国家安全及人们的日常生活都有巨大的影响，石油是易燃易爆液体 ,具有燃烧速度快、火势凶猛、辐射热强、沸腾喷溅、扩散蔓延等危害性 ,火灾危险性极大 ,一旦发生火灾 ,会造成经济上

9、 、政治上的损失和后果，因此 ,做好油库的消防工作意义十分重大 。油库的消防系统为控制及扑灭油库火灾提供了有效的保障，因此，消防系统是有油库中一个非常重要的必备系统。油库在设计应设计可靠的消防保障系统，保证在事故发生时能满足扑救要求，并通过采取积极有力的措施 ，使事故造成的损失控制在一定范围内。油库灭火系统一般由供水冷却系统和泡沫灭火系统等组成。本文从不符合要求的消防系统油库安全的危害的角度，阐述了建设一个符合要求的消防系统的重要性。本文着重阐述当今油库消防系统的一些优秀做法，首先了解当前油库消防系统存在的问题，然后从报警系统、工业电视监视系统、供水冷却系统、泡沫灭火系统、控制系统等多方面对油

10、库消防系统的改进方法。最后结合台州玉环英东油库的情况和其原有的消防系统的情况对其消防系统提出改造方案。 2 设计任务书 2.1 基本设计数据 2.1.1 油库概况 2.1.1.1 自然地理条件 （ 1） 地理位置 英东油库位于玉环县东南沿海区域，英东油库西面、南面为大海，北面为玉环水产市场，西北面为黄砍路，东面为南山，东南面为叫人屿。 （ 2） 自然条件 玉环县地处亚热带季风气候区，濒临东海，具有明显的海洋性气候特征。温暖湿润，四季较分明，雨量丰沛，日照充足，无霜期长。多年平均（ 1980 2002 年）干旱指数为 0.61，比全省 0.54 高，气候较干燥。 （ 3） 气温 常年平均气温 1

11、6.9至 17.6，年积温 6200 6500。年内分配以 1月份最低为 6.87.2， 8 月份最高为 27.2 28.8，极端最低气温 -5.6，极端最高气温为 36.0。 （ 4） 降水量 玉环站年平均降水量 1450.6mm（ 1956 2002 年），年最大降水量 1960.1mm（ 1973 年），年最小降水量 898.4 mm（ 1986 年），比值 2.18，有两个明显的雨季和一个少雨期； 3 6 月为第一个多雨期，雨量 610 640mm， 8 月中旬至 9 月为第二个多雨期，雨量 260 320mm，雨量的多少主要取决于台风降水； 10 月至次年 2 月为秋冬少雨期。 （

12、5） 蒸发量 玉环县多年平均蒸发量为 891.1mm，年最大蒸发 量为 1148mm（ 1980 年），年最小蒸发量IV 为 730.3mm（ 1993 年），比值 1.57。 （ 6） 风向 玉环县境临海洋，一年四季均为风季，风力风向随季节转换。常年风速 2.9 9.6m/s，风向以北到东北为多。 3 5 月多东北风， 6 8 月多西南风， 9 月翌年 2 月多东北风。据坎门气象站 1963 1988 年资料，全年风力不小于 10.8 m/s（ 6 级）的大风日数 209 天，不小于 17.0m/s（ 8 级）的大风日数 48 天， 10 分钟最大风速 35.0m/s（风向东北）于 1985

13、年 7月 31 日出现，极大风速 47.3m/s（风 向东北）出现于 1985 年 7 月 30 日。 2.1.1.2 油罐区布置概况 油罐区布置油罐情况及其基本数据已知如下： （ 1） 3000m3 拱顶罐（二台） 罐号：罐 3006（介质：燃料油），罐 3007（介质：柴油） 罐尺寸 :罐直径 (m)罐壁高 (m) 15.8 14.57m； （ 2） 1500m3 内浮顶罐（二台） 罐号：罐 1504（介质：燃料油），罐 1505（介质：煤油） 罐尺寸 :罐直径 (m)罐壁高 (m) 12.35 12.54m； （ 3） 600 m3 拱顶罐（二台 ,介质分别为柴油及煤油）。 罐号：罐 6

14、01（介质：煤油），罐 602（介质：柴油） 罐尺寸 :罐直径 (m)罐壁高 (m) 9 9.94m； （ 4） 1000 米 3 拱顶罐（一台） 罐号：罐 1003（介质：燃料油） 罐尺寸 :罐直径 (m)罐壁高 (m) 12 9.82m； 2.1.1.3 操作参数及设计取值 油罐操作温度： 40，操作压力：常压。 基本风压标准值：取为 1.20KPa。 地震烈度：本工程区域抗震设防烈度为 6 度。 2.1.1.4 原有消防设施情况 台州玉环英东油库区内已有消防泵房一座，消防水池一座及消防水罐一座，消防水池的容积分别为 2000m3，消防水罐的容积 500m3。消防泵房主要负责向已建罐区输送

15、消防冷却水及泡沫混合液，以满足罐区固定消防设施的要求。库外建有固定式消防泡沫灭火系统和冷却水管道。 由于消防泵房内设备长期使用，已经存在启动不灵、破损等现象，同时，设备的功能不能满足现有规范的消防要求，因此，对消防泵房内的全部设备进行更新。库外消防冷却水管道与泡沫管道由于存在大量埋地管道，渗漏严重，存在安全隐患；地面部分由于受海风侵蚀损坏严重，需要全面更新。 V 2.2 改建设计任务 2.2.1 本改造工程主要内容 （ 1） 全部消防系统管道改造，要求 改造后的 库区消防系统 的泡沫埋地管道和冷却水埋地管道均改为地上管道。 （ 2） 罐区拱顶油罐的冷却水管改为带喷咀的冷却水管。 （ 3） 罐区

16、拱顶油罐泡沫产生器的安装改造。 （ 4）消防泵房改造设计。 2.2.2 设计计算 （ 1）库区消防管道系统配置设计计算。 （ 2）罐区全部拱顶油罐改为带喷咀的冷却水管相关设计计算。 （ 3）罐区全部拱顶油罐泡沫产生器的安装相关设计计算。 （ 4）消防泵房改造设计计算。 （ 5）消防泵房配电 系统 改造相关设计计算。 2.2.3 设计绘图 （ 1）库区消防管道系统工艺流程图。 （ 2）库区消防管道 系统安装图。 （ 3）罐区 3000m3 拱顶油罐环形冷却水管安装图。 （ 4）罐区 1000m3 拱顶油罐泡沫产生器的安装图。 （ 5）消防泵房安装图。 2.3 设计原则 1.消防系统总体设计和工艺

17、计算主要依据油库设计与管理、低倍数泡沫灭火系统设计规范和石油库工艺设计手册同时查阅其他的资料。 2.满足设计功能满足油库消防需求的前提下，尽可能做到总体平面布置合理紧凑，减少占用的土地面积，做到流程简单，操作管理方便。 3.满足设计功能满足油库消防需求的前提下，设备尽可能统一使用，降低改造造价。 4.满足操作和维 修要求、工艺流程合理，减少操作步骤和维护成本。 5.符合环保要求，创造良好生产、生活环境。 6.满足抗震、防台风、防涝、耐海风腐等要求。 7.远期与近期相结合，考虑英东油库已是近 20 年的老油库，且在临海在建台州最大的油库，建成后英东油库业务量将有所下降。 VI 3 消防改造设计计

18、算 3.1 灭火系统形式的确定 查低倍数泡沫灭火系统设计规范有： （ 1）、第 2 1 1 条 对非水溶性甲、乙、丙类液体储罐，当采用液上喷射泡沫灭火时，可选用蛋白、氟蛋白、水成膜或成膜氟蛋白泡沫液。（ 2）、第 2.2.2 条：一、非水溶性甲、 乙、丙类液体的固定项储罐，可选用液上喷射泡沫灭火系统、液下喷射泡沫灭火系统或半液下喷射泡沫灭火系统。（ 3）第 2.2.2 条： 三、甲、乙、丙类液体的外浮顶和内浮顶储罐应选用液上喷射泡沫灭火系统。 石油库设计规范中的相关规定： 1 单罐容量大于 1000 3m 的油罐应采用固定式泡沫灭火系统。 2 罐容量小于或等于 1000 3m 的油罐可采用半固

19、定式泡沫灭火系统。 灭火系统相应有高倍数、中倍数、低倍数泡沫灭火系统。其使用情况分述如下： 1 高倍数泡沫灭火系统是能产生 200 倍以上泡沫的发泡灭火系统。这种灭火系统一般用于扑救密闭空间的火灾，如覆土油罐、电缆沟、管沟等建、构筑物内的火灾。 2 中倍数泡沫灭火系统是能产生 21 200 倍泡沫的发泡灭火系统，这种灭火系统分为两种情况， 50 倍以下（ 30 40 倍最好） 的中倍数泡沫适用于地上油罐的液上灭火； 50 倍以上的中倍数泡沫适用于流淌火灾的扑救（如建、构筑物内的泡沫喷淋）。 3 低倍数泡沫灭火系统是能产生 20 倍以下的泡沫发泡灭火系 统，这种灭火系统适用于开放性的火灾灭火。

20、中倍数泡沫灭火系统和低倍数泡沫灭火系统由于自身的特性，各有自己的优点和缺点： 低倍数泡沫灭火系统是常用的泡沫灭火系统，使用范围广，泡沫可以远距离喷射，抗风干扰比中倍数泡沫强，在浮顶油罐的液上泡沫喷放中，由于比重大，具有较大的优越性 ，同时到英东油库处于海边考虑到在油罐遭到破坏后泡沫液的使用，我们选用低倍数灭火系统。 另，按“满足设计功能满足油库消防需求的前提下，设备尽可能统一使用，降低改造造价。”的设计原则和成膜氟蛋白泡沫液无论从灭火效果、最大允许含油量等都优于其它的 的灭火剂，本库区最终选择以成膜氟蛋白泡沫液为灭火剂的固定式液上低倍数泡沫灭火系统。 3.2 最大泡沫用量和清水用量的确定 从库

21、区的布置图、各个罐的容量和储存油品品种等可得，当库区中 3006#和 3007#拱顶罐发生火灾时需要的清水量和泡沫液量最大。虽然 3006#中储存的是燃料油， 3007#中储存的是柴油，查石油库设计规范可知燃料油属丙 A 类油品，柴油属乙 B 类油品，但在供给泡沫液时与储存油品的性质无关。另，有油库布置图可知， 3006#罐发生火灾时周围 3007#、 1003#和 1505#三个大罐需要冷却，是需要冷却 的最多的，而且需冷却的罐总容量最大。 综上所述，当 3006#罐着火时需要的清水总量和泡沫液量都是最大的。 3.2.1 3006#罐着火时清水的使用量和泡沫液使用量 3000m3 的 300

22、6#拱顶燃料油油罐：罐直径 (m)罐壁高 (m) 15.8 14.57m。 VII 3.2.1.1 泡沫液、冷却水用量的确定 查低倍数泡沫灭火系统设计规范得泡沫液的供给强度和连续供给时间为： 泡沫液种类 供给强度 （ L min m3） 连续供给时间（ min） 甲乙类液体 丙类液体 蛋白 6.0 40 30 氟蛋白、水成膜 、成膜氟蛋白 5.0 15 30 查油库设计规范有： 第 9 2 6 条 油罐的消防冷却水或保护用水的供给强度，应符合下列规定： 一、当采用固定冷却方式时，着火油罐为固定油罐及浮盘为浅盘和浮舱用易熔材料制作的内浮顶油罐，冷却水供给强度为 2.5L/mim.m2；着火的浮顶

23、、浮顶油罐， 冷却水供给强度为 2. 0L/min. m2。相邻油罐冷却水供给强度为 1.0L/min.m2。当冷却罐壁全表面积时，环形冷却管可为一个圆形管； 当冷却罐壁一半表面积时， 环形冷却水管可做成两个或四个圆弧形管。 另查油库加油站设计与管理 p282 有：地上立式油罐消防冷却水供给范围和供给强度： 油罐及消防冷却形式 供水范围 供给强度 固定式冷却 着火罐 固定顶罐 罐壁表面积 2.5 L/min.m2 浮顶罐、 内浮顶罐 罐壁表面积 2.0 L/min.m2 相邻罐 罐壁表面积的 1/2 2.0 L/min.m2 p283 有：直径大于 20m 的地上固定顶油罐应为 6h，其他地上

24、立式油罐可为 4h。 3006#罐的表面积 S 表 = *D*h=3.14*15.8*14.57=722.84684m2 横截面积 S 横 =41 * *D2=41 *3.14*15.82=195.97m2 冷却水供给强度 Q 清水 =S 表 *q=722.84684*2.5=1807.117L/min=0.0301m3/s 泡沫供给强度 Q 泡沫 = S 横 *q=195.97*5.0=979.85 L/min=5.299 L/S 3006 罐本身需要的冷却水量 V1=Q 清水 *T=1807.117*4*60=433708.08 L 查 低倍数泡沫灭火系统设计规范 得： 泡沫产生器设置数量

25、 储罐直径（ m） 泡沫产生器设置数量（个） VIII 10 1 10且 25 2 25且 30 3 30且 35 4 所以 3006 罐需配置两个 PC16 型泡沫产生器， 所以校核后的泡沫流量为： Q 泡沫 =1920 L/min=0.032m3/S=32 L/s 根据供给时间为 30min 计算，在 3006 罐着火时库区需为 3006 罐本身提供的泡沫量为： V 泡沫 = （校） Q 泡沫 *T=32*30*60=57600 L 查低 倍数泡沫灭火系统设计规范有：设置固定式泡沫灭火系统的储罐区，应在其防火堤外设置用于扑救液体流散火灾的辅助泡沫枪，其数量及其泡沫混合液连续供给时间，不应小

26、于表 3 1 4 的规定。每支辅助泡沫枪的泡沫混合液流量不应小于 240 L min。 泡沫论数区和连续供给时间 表 3 1 4 储罐直径（ m） 配备泡沫枪数（支） 连续供给时间（ min） 10 10且 20 20且 30 30且 40 40 1 1 2 2 3 10 20 20 30 30 240 L min=4 L/s 泡沫枪的供给量为 V 枪 =4*20*60=4800 L 令，库区泡沫消防管道直径为 100mm，最远距离为 100M 那么充满管道所需的泡沫体积为： V 管道 =41 * *D2=0.25*3.14*0.12*100=0.785m3=785 L 3006 罐着火时需要

27、的总的泡沫混合液体积为： V = V 泡沫 +V 枪 + V 管道 =57600 +4800+785 =63185 L 查低倍数泡沫灭火系统设计规范泡沫灭火系统扑救储罐区一次火灾的泡沫混合液设计用量按罐内用量、该罐辅助管枪用量、管道剩余量三者之和 为最大的一个储罐进行设计。 需要泡沫液的体积为： V*4%=63185*0.04=2527.4 L= 2.6 m3 泡沫液中所含的水分的量为： V2=63185*96%=60657.6 L=60.7 m3 令，冷却水管道与泡沫管道同体积 3006 罐着火时本身总共所需的清水的量为： V3= V1+ V2+ V 管道 =433708.08+60657.6+785 =495150.68 L=495m3 同理可得库区所以其他罐的冷却水使用量，结果如下表：