3.4 构筑物消防给水设计流量

3.4.1 本条规定石油化工、石油天然气工程和煤化工工程的消防给水设计流量按现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160和《石油天然气工程设计防火规范》GB 50183等的规定实施。
3.4.2、3.4.3 规定了甲、乙、丙类液体储罐消防给水设计流量的计算原则，以及固定和移动冷却系统设计参数、室外消火栓设计流量。
    移动冷却系统就是室外消火栓系统或消防炮系统，当仅设移动冷却系统其设计流量应根据表3.4.2-1或表3.4.2-2规定的设计参数经计算确定，但不应小于15L/s。
    本条设计参数引用现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016-2006第8.2.4条，《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2008第8.4.5条及《石油库设计规范》GB 50074-2002第12.2.6条相关内容，对立式储罐强调了室外消火栓用量和移动冷却用水量的区别，统一了名词，同时也符合实际灭火需要，协调相关规范中“甲、乙、丙类可燃液体地上立式储罐的消防用水量”的计算方法，提高本规范的可操作性。
    另外为了与现行国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084和《水喷雾灭火系统设计规范》GB 50219等统一，把供给范围改为保护范围，供给水强度统一改为喷水强度。
    着火储罐的罐壁直接受到火焰威胁，对于地上的钢储罐火灾，一般情况下5min内可以使罐壁温度达到500℃，使钢板强度降低一半，8min～10min以后钢板会失去支持能力。为控制火灾蔓延、降低火焰辐射热，保证邻近罐的安全，应对着火罐及邻近罐进行冷却。
    浮顶罐着火，火势较小，如某石油化工企业发生的两起浮顶罐火灾，其中10000m³轻柴油浮顶罐着火，15min后扑灭，而密封圈只着了3处，最大处仅为7m长，因此不需要考虑对邻近罐冷却。浮盘用易熔材料（铝、玻璃钢等）制作的内浮顶罐消防冷却按固定顶罐考虑。甲、乙、丙类液体储罐火灾危险性较大，火灾的火焰高、辐射热大，还可能出现油品流散。对于原油、重油、渣油、燃料油等，若含水在0.4%～4%之间且可产生热波作用时，发生火灾后还易发生沸溢现象。为防止油罐发生火灾，油罐变形、破裂或发生突沸，需要采用大量的水对甲、乙、丙类液体储罐进行冷却，并及时实施扑救工作。
    现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2008第8.4.5条、第8.4.6条及《建筑设计防火规范》GB 50016-2006第8.2.4条，《石油库设计规范》GB 50074-2007第12.2.8条、第12.2.10条相关内容。现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016－2006第8.2.4条中规定的移动式水枪冷却的供水强度适用于单罐容量较小的储罐，近年来大型石油化工企业相继建成投产，工艺装置、储罐也向大型化发展，要求消防用水量加大，引用现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160及《石油库设计规范》GB 50074的相关条文符合国情；其二，对于固定式冷却，现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016规定的冷却水强度以周长计算为0.5L/(s•m)，此时单位罐壁表面积的冷却水强为：0.5×60÷13=2.3L/(min•㎡)，条文中取现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2008中规定的2.5L/（min•㎡）也是合适的；对邻罐计算出的冷却水强度为：0.2×60÷13=0.92L/（min•㎡），但用此值冷却系统无法操作，故按实际固定式冷却系统进行校核后，现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2008规定为2L/（min•㎡）是合理可行的。甲、乙、丙类可燃液体地上储罐区室外消火栓用水量的提出主要是调研消防部门的实战案例并参照石化企业安全管理经验确定的，增加了规范的操作性。
    卧式罐冷却面积采用现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2008，由于卧式罐单罐罐容较小，以100m³罐为例，其表面积小于900㎡，计算水量小于15L/s，因而卧式罐冷却面积按罐表面积计算是合理的，解决了各规范间的协调性，同时加强了规范的可操作性。
3.4.4 本条引用现行国家标准《石油库设计规范》GB 50074-2007第12.2.7条、第12.2.8条及《建筑设计防火规范》GB 50016-2006第8.2.4条相关内容。该水量主要是保护用水量，是指人身掩护和冷却地面及油罐附件的消防用水量。
3.4.5 液化烃为在15℃时，蒸气压大于0.10MPa的烃类液体及其他类似的液体，不包括液化天然气。单防罐为带隔热层的单壁储罐或由内罐和外罐组成的储罐，其内罐能适应储存低温冷冻液体的要求，外罐主要是支撑和保护隔热层，并能承受气体吹扫的压力，但不能储存内罐泄漏出的低温冷冻液体；双防罐为由内罐和外罐组成的储罐，其内罐和外罐都能适应储存低温冷冻液体，在正常操作条件下，内罐储存低温冷冻液体，外罐能够储存内罐泄漏出来的冷冻液体，但不能限制内罐泄漏的冷冻液体所产生的气体排放；全防罐为由内罐和外罐组成的储罐，其内罐和外罐都能适应储存低温冷冻液体，内外罐之间的距离为1m～2m，罐顶由外罐支撑，在正常操作条件下内罐储存低温冷冻液体，外罐既能储存冷冻液体，又能限制内罐泄漏液体所产生的气体排放。
    本条引用现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2008第8.4.5条，天然气凝液也称混合轻烃，是指从天然气中回收的且未经稳定处理的液体烃类混合物的总称，一般包括乙烷、液化石油气和稳定轻烃成分；液化石油气专指以C3、C4或由其为主所组成的混合物。而本规范所涉及的不仅是天然气凝液、液化石油气，还涉及乙烯、乙烷、丙烯等单组分液化烃类，故统称为“液化烃”。液化烃罐室外消火栓用水量根据现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2008第8.10.5条及《石油天然气工程设计防火规范》GB 50183-2004第8.5.6条确定。
    液化烃罐区和天然气凝液罐发生火灾，燃烧猛烈、波及范围广、辐射热大。罐体受强火焰辐射热影响，罐温升高，使得其内部压力急剧增大，极易造成严重后果。由于此类火灾在灭火时消防人员很难靠近，为及时冷却液化石油气罐，应在罐体上设置固定冷却设备，提高其自身防护能力。此外，在燃烧区周围亦需用水枪加强保护。因此，液化石油气罐应考虑固定冷却用水量和移动式水枪用水量。
    液化烃罐区和天然气凝液罐包括全压力式、半冷冻式、全冷冻式储罐。
   （1）消防是冷却作用。液化烃储罐火灾的根本灭火措施是切断气源。在气源无法切断时，要维持其稳定燃烧，同时对储罐进行水冷却，确保罐壁温度不致过高，从而使罐壁强度不降低，罐内压力也不升高，可使事故不扩大。
   （2）国内对液化烃储罐火灾受热喷水保护试验的结论。
    1）储罐火灾喷水冷却，对应喷水强度5.5L/（min•㎡）～10L/（min•㎡）湿壁热通量比不喷水降低约70％～85％。
    2）储罐被火焰包围，喷水冷却干壁强度在6L/（min•㎡）时，可以控制壁温不超过100℃。
    3）喷水强度取10L/（min•㎡）较为稳妥可靠。
   （3）国外有关标准的规定。
    国外液化烃储罐固定消防冷却水的设置情况一般为：冷却水供给强度除法国标准规定较低外，其余均在6L/（min•㎡）～10L/（min•㎡）。美国某工程公司规定，有辅助水枪供水，其强度可降低到4.07L/（min•㎡）。
    关于连续供水时间。美国规定要持续几小时，日本规定至少20min，其他无明确规定。日本之所以规定20min，是考虑20min后消防队已到火场，有消防供水可用。对着火邻罐的冷却及冷却范围除法国有所规定外，其他国家多未述及。
   （4）单防罐罐顶部的安全阀及进出罐管道易泄漏发生火灾，同时考虑罐顶受到的辐射热较大，参考API 2510A标准，冷却水强度取4L/（min•㎡）。罐壁冷却主要是为了保护罐外壁在着火时不被破坏，保护隔热材料，使罐内的介质稳定气化，不至于引起更大的破坏。按照单防罐着火的情形，罐壁的消防冷却水供给强度按一般立式罐考虑。
    对于双防罐、全防罐由于外部为混凝土结构，一般不需设置固定消防喷水冷却水系统，只是在易发生火灾的安全阀及沿进出罐管道处设置水喷雾系统进行冷却保护。在罐组周围设置消火栓和消防炮，既可用于加强保护管架及罐顶部的阀组，又可根据需要对罐壁进行冷却。
    美国《石油化工厂防火手册》曾介绍一例储罐火灾：A罐装丙烷8000m³ ，B罐装丙烷8900m³ ，C罐装丁烷4400m³ ，A罐超压，顶壁结合处开裂180°，大量蒸气外溢，5s后遇火点燃。A罐烧了35.5h后损坏；B、C罐顶部阀件烧坏，造成气体泄漏燃烧，B罐切断阀无法关闭烧6天，C罐充N₂并抽料，3天后关闭切断阀火灭。B、C罐罐壁损坏较小，隔热层损坏大。该案例中仅由消防车供水冷却即控制了火灾，推算供水量小于200L/s。
    本次修订在根据我国工程实践和有关国家现行标准、国外技术等有关数据综合的基础上给出了固定和移动冷却系统设计参数。
3.4.6 本条参考国家现行标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2008第8.10.12条的规定沸点低于45℃甲B类液体压力球罐的消防给水设计流量的确定原则同液化烃。
3.4.7 本条参考国家现行标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2008第8.10.13条的液氨储罐的消防给水设计流量的确定原则。
3.4.8 本条规定了空分站，可燃液体、液化烃的火车和汽车装卸栈台，变电站的室外消火栓设计流量。
   （1）空分站。空分站主要是指大型氧气站，随着我国重化工行业的发展，大型氧气站的规模越来越大，最大机组的氧气产量为50000Nm³/h。随着科学技术、生产技术的发展，低温法空分设备的单机容量已达10万Nm³/h～12万Nm³/h。我国的低温法空分设备制造厂家已可生产制氧量60000Nm³/h的大型空分设备。常温变压吸附空分设备是利用分子筛对氧、氮组分的选择吸附和分子筛的吸附容量随压力变化而变化的特性，实现空气中氧、氮的分离，并已具备10000Nm³/h制氧装置的制造能力（包括吸附剂，程控阀和控制系统的设计制造）。常温变压吸附法制取的氧气纯度为90%～95%（其余组分主要是氩气），制取的氮气纯度可达99.99%。
    在石化和煤化工工程中高压氧气用量较大，火灾危险性大，根据我国工程实践和经验，特别是近几年石化和煤化工工程的实践确定空分站的室外消火栓设计流量。
   （2）根据现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2008第8.4.3条确定可燃液体、液化烃的火车和汽车装卸栈台的室外消火栓设计流量。
   （3）变压器。关于变压器的室外消火栓设计流量，现行国家标准《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB 50229规定单机功率200MW的火电厂其变压器应设置室外消火栓，其设计流量在设有水喷雾保护时为10L/s，美国规范规定设置水喷雾时是31.5L/s。国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016-2006第3.4.1条规定了变压器按含油量多少与建筑物的防火距离的3个等级，本规范参考现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的等级划分，考虑我国工程实践和实际情况确定了变压器的室外消火栓设计流量，见表2。现行国家标准《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB 50229规定不小于300MW发电机组的变压器应设置水喷雾灭火系统，小于300MW发电机组的变压器可不设置水喷雾灭火系统，变压器灭火主要依靠水喷雾系统，室外消火栓只是辅助，因此规定当室外油浸变压器单台功率小于300MV·A时，且周围无其他建筑物和生产生活给水时，可不设置室外消火栓，这样可与现行国家标准《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB 50229协调一致。

表2 变电站室外消火栓设计流量

3.4.9 本条参照交通部行业标准《装卸油品码头防火设计规范》TJT 237-99第6.2.6条、第6.2.7条、第6.2.8条、第6.2.10条及国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-1999第7.10.3条确定。
3.4.10 本条引用交通部行业标准《装卸油品码头防火设计规范》TJT 237-99第6.2.6条、第6.2.7条、第6.2.8条、第6.2.10条。
3.4.11 本条根据国家标准《汽车加油加气站设计与施工规范》GB 50156-2002第9.0.5条进行修改，统一将埋地储罐加气站室外消火栓用水量由10L/s提高至15L/s，是考虑室外消防水枪的出流量为每支7.5L/s，这样符合实际情况。
3.4.12 本条根据国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016-2006规定了室外可燃材料堆场和可燃气体储或罐（区）等的室外消火栓设计流量。
    据统计，可燃材料堆场火灾的消防用水量一般为50L/s～55L/s，平均用水量为58.7L/s。本条规定其消防用水量以15L/s为基数（最小值），以5L/s为递增单位，以60L/s为最大值，确定可燃材料堆场的消防用水量。
    对于可燃气体储罐，由于储罐的类型较多，消防保护范围也不尽相同，本表中规定的消防用水量系指消火栓的用水量。
    随着我国循环经济和可再生能源的大力推行，农作物秸秆被用于发电、甲烷制气、造纸，以及废旧纸的回收利用等，易燃材料单垛体积大，堆场总容量大，有的多达35个7000m³的堆垛，一旦起火损失和影响大。近几年山东、河北等地相继发生了易燃材料堆场大火，为此本规范制订了注2的技术规定。
3.4.13 城市隧道消防用水量引用国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016-2006第12.2.2条的规定值。