消防論文發(fā)表從火災(zāi)事故引發(fā)的消防設(shè)計(jì)的思考

　　摘要：通過對(duì)一起苯乙烯儲(chǔ)罐火災(zāi)事故的分析，提出了消防設(shè)計(jì)過程中選擇并執(zhí)行現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范的重要性。并進(jìn)一步提出了在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分借鑒相關(guān)資料和國內(nèi)外成果經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮投資和效益的關(guān)系，在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的前提下采取最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)事故影響最小化。

　　關(guān)鍵詞：火災(zāi)消防設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)規(guī)范

　　前言：2012年5月，廣東某化工廠發(fā)生了一起苯乙烯儲(chǔ)罐著火事故。著火點(diǎn)為其中一座3000m3苯乙烯儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐大小為φ17m×16.5m?；馂?zāi)撲滅時(shí)有部分損毀，周邊鄰近罐由于有固定消防冷卻水系統(tǒng)起作用，火災(zāi)受損程度很小。由于石化裝置的原料和產(chǎn)品均是易燃易爆的碳?xì)浠衔?，以及連續(xù)性高溫、高壓的生產(chǎn)操作條件，決定了石油化工行業(yè)的高風(fēng)險(xiǎn)性和事故多發(fā)性。發(fā)生火災(zāi)爆炸事故是石化行業(yè)最主要、最常見的風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)：在近50年間，國內(nèi)外油品儲(chǔ)罐共發(fā)生242起重大事故，其中震驚中外的黃島油庫火災(zāi)造成10多人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失超過3 000萬元，英國邦斯菲爾德油庫火災(zāi)燒毀大型儲(chǔ)罐20余座，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)35億元[[1]]。這些火災(zāi)事故不僅造成人員和財(cái)產(chǎn)的重大損失，嚴(yán)重污染了周邊環(huán)境，還容易引發(fā)不良的社會(huì)影響。任何設(shè)計(jì)都不能使石化裝置達(dá)到絕對(duì)安全，任何措施都不可能將事故風(fēng)險(xiǎn)降低至零[[2]]。因此作為火災(zāi)事故的最后一道屏障，消防設(shè)計(jì)工作的好壞直接決定了火災(zāi)事故對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的影響程度。新形勢(shì)下各種不同的安全隱患層出不窮，也對(duì)消防設(shè)計(jì)工作提出了新的要求和挑戰(zhàn)。

　　1 設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)火災(zāi)事故影響最小化的重要基礎(chǔ)

　　與工藝設(shè)計(jì)相比，消防設(shè)計(jì)是附加到工藝系統(tǒng)上的非本質(zhì)安全設(shè)施，必須經(jīng)過維護(hù)和測(cè)試才能保證其可靠性，為此需要增加投資和維修費(fèi)用，但也不能保證自身不出故障。因此，在工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能增加本質(zhì)安全性來減少事故發(fā)生的概率。然而，風(fēng)險(xiǎn)總是不可避免的，為了降低可能發(fā)生的事故影響程度必須采取有效的消防設(shè)施。消防設(shè)計(jì)的目的就是使火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)損失最小化，這種最小化的概念是指火災(zāi)在一個(gè)小時(shí)內(nèi)得到控制。所謂“控制”是指火可能還在燃燒，但已沒有更多的設(shè)備受到火災(zāi)威脅，并且已不存在無控制的物料排放[2]。設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)工藝過程和平面布置等工程的具體條件，分析生產(chǎn)過程中可能發(fā)生各種火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)情況，依據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及專利商有關(guān)的安全消防要求，確定合理的消防滅火方案。

　　1.1 認(rèn)真分析防火對(duì)象的物化特性

　　對(duì)于民用建筑及各類工用建筑，根據(jù)其構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限可分為一、二、三、四級(jí);對(duì)于生產(chǎn)中使用、產(chǎn)生或儲(chǔ)存的物品，根據(jù)其物質(zhì)性質(zhì)及其數(shù)量等可將其危險(xiǎn)性特征分為甲、乙、丙、丁和戊類，同級(jí)別的可燃液體，又可根據(jù)其危險(xiǎn)性細(xì)分為A類和B類[[3]]。不同的級(jí)別對(duì)其的消防要求也相應(yīng)不同，為此在設(shè)計(jì)前必須先明確建筑耐火等級(jí)及物品火災(zāi)危險(xiǎn)性，使用適合的設(shè)計(jì)規(guī)范。

　　該化工廠發(fā)生火災(zāi)的儲(chǔ)罐規(guī)模為3000m3(φ×H=17m×16.5m)，其儲(chǔ)存物品為苯乙烯，是一種無色透明油狀的可燃液體。熔點(diǎn)：-36.6℃、沸點(diǎn)：146℃、閃點(diǎn)：31.1℃、自燃溫度：490℃、爆炸極限(下)：1.1%、爆炸極限(上)：6.1%。苯乙烯的火災(zāi)危險(xiǎn)特性為乙A類，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。遇明火、高熱或與氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險(xiǎn)。遇酸性催化劑如路易斯催化劑、齊格勒催劑、硫酸、氯化鐵、氯化鋁等都能產(chǎn)生猛烈聚合，放出大量熱量。

　　1.2 合理選擇消防設(shè)計(jì)規(guī)范

　　對(duì)于同一種滅火對(duì)象，不同的防火規(guī)范可能有不同的規(guī)定，這就需要我們根據(jù)物品的物化特性，生產(chǎn)、儲(chǔ)存的實(shí)際情況選擇相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范。

　　對(duì)于需要設(shè)固定式冷卻供水系統(tǒng)的固定頂立式罐的冷卻水標(biāo)準(zhǔn)，《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2006)(以下簡(jiǎn)稱“建規(guī)”)和《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB20160-2008)[以下簡(jiǎn)稱“石化規(guī)(2008)”]對(duì)此都做了規(guī)定。“建規(guī)”第8.2.4條表8.2.4為0.50[L/(s·m)],m為罐周長(zhǎng);“石化規(guī)”第8.4.5條為2.5L/min.m2，m2為油罐罐壁表面積[[4]]。上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)有著明顯的不同：前者只與罐周長(zhǎng)油罐，只要罐周長(zhǎng)一定，無論罐的高度怎么變化，其消防冷卻水量不變;后者不但與罐周長(zhǎng)有關(guān)，同時(shí)也與罐體高度有關(guān)[[5]]。采用兩種用水標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出來的結(jié)果是不同的，有時(shí)相差很大。關(guān)于鄰近罐保護(hù)個(gè)數(shù)，“建規(guī)”表8.2.4注5：當(dāng)相鄰儲(chǔ)罐超過4個(gè)時(shí)，冷卻用水量可按4個(gè)計(jì)算;“石化規(guī)”第8.4.4條規(guī)定，當(dāng)鄰近立式儲(chǔ)罐超過3個(gè)時(shí)，冷卻水量可按3個(gè)罐的消防用水量計(jì)算。由于《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》專適用于石油化工企業(yè)新建、擴(kuò)建或改建工程的防火設(shè)計(jì)，針對(duì)性較強(qiáng)，故該化工廠的苯乙烯儲(chǔ)罐消防設(shè)計(jì)選用《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》。

　　1.3 嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范是設(shè)計(jì)者應(yīng)盡的職責(zé)

　　該化工廠苯乙烯儲(chǔ)罐于2008年設(shè)計(jì)施工完成，消防冷卻給水系統(tǒng)采用的設(shè)計(jì)規(guī)范為《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB20160-92)。據(jù)該規(guī)范表7.3.8規(guī)定，該罐區(qū)著火罐固定式消防冷卻水的供水強(qiáng)度q=2.5L/min·m2，鄰近罐消防冷卻水的供水強(qiáng)度q=2.0L/min·m2，罐直徑小于20 m，滅火延續(xù)時(shí)間按4小時(shí)計(jì)算，計(jì)算得供水強(qiáng)度Q=66.1L/s。有消火栓泵二臺(tái)，一用一備，單臺(tái)泵流量Q=70～80～90L/s;揚(yáng)程H=94.5～90～83.7m，功率P=110kw，完全滿足消防用水要求。泡沫滅火系統(tǒng)采用的設(shè)計(jì)規(guī)范為《低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50151-92(2000年版)。根據(jù)該規(guī)范要求，采用6%的氟蛋白泡沫劑，供給強(qiáng)度q=5.0L/min·m2,供給時(shí)間45min，計(jì)算得泡沫液供給強(qiáng)度Q=18.9L/s。據(jù)此配空氣泡沫發(fā)生器PC83個(gè)，Q=24L/s，另配泡沫槍一支，Q=4L/s，20min，合計(jì)Q=28L/s?，F(xiàn)有泡沫泵Q=95L/s;H=100m;P=132kw，泡沫罐容積8m3(其它場(chǎng)所有泡沫噴淋)，滿足泡沫供給需求。從現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)滅火結(jié)果看，固定式冷卻水系統(tǒng)和泡沫滅火系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生時(shí)運(yùn)行良好，成功地保護(hù)了周邊鄰近罐。

　　火災(zāi)發(fā)生后該化工廠對(duì)已損壞的苯乙烯儲(chǔ)罐進(jìn)行了整改。由于新規(guī)范的發(fā)布，所有消防設(shè)計(jì)必須按照新規(guī)范的要求重新計(jì)算。消防冷卻給水系統(tǒng)采用的設(shè)計(jì)規(guī)范為《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB20160-2008)。據(jù)該規(guī)范表8.4.5規(guī)定，該罐區(qū)著火罐固定式消防冷卻水的供水強(qiáng)度q=2.5L/min·m2，鄰近罐消防冷卻水的供水強(qiáng)度q=2.5L/min·m2，罐直徑小于20 m，滅火延續(xù)時(shí)間按4小時(shí)計(jì)算，計(jì)算得供水強(qiáng)度Q=73.4L/s比舊規(guī)范要求多了7.3L/s。原有消火栓泵二臺(tái)，一用一備，單臺(tái)泵流量Q=70～80～90L/s;揚(yáng)程H=94.5～90～83.7m，功率P=110kw，滿足新規(guī)范設(shè)計(jì)要求，不需要變更。泡沫滅火系統(tǒng)采用的設(shè)計(jì)規(guī)范為《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50151-2010。根據(jù)該規(guī)范要求，采用6%的氟蛋白泡沫劑，供給強(qiáng)度q=5.0L/min·m2,供給時(shí)間45min，計(jì)算得泡沫液供給強(qiáng)度Q=18.9L/s。據(jù)此配空氣泡沫發(fā)生器PC83個(gè)，Q=24L/s，另配泡沫槍一支，Q=4L/s，20min，合計(jì)Q=28L/s，與舊規(guī)范無差別。現(xiàn)有泡沫泵Q=95L/s;H=100m;P=132kw，泡沫罐容積8m3(其它場(chǎng)所有泡沫噴淋)，完全滿足新規(guī)范要求，無需另加其它措施。

　　此外，設(shè)計(jì)工作作為一種服務(wù)業(yè)，其宗旨是以客戶滿意為第一目標(biāo)。在設(shè)計(jì)工作階段，客戶會(huì)根據(jù)其需要或者投資情況提出各種不同的建議和要求，由于專業(yè)角度的不一致，客戶的有些要求是不符合設(shè)計(jì)規(guī)范的。面對(duì)這種情況，我們應(yīng)以設(shè)計(jì)規(guī)范為第一準(zhǔn)則，只有在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求的前提下實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)最小化，方能考慮如何盡可能地滿足客戶的需求。

　　考慮到投資成本，目前很多儲(chǔ)罐區(qū)的消防污水由于客戶的意見和要求未采取措施進(jìn)行收集，一旦進(jìn)入雨水管道并排放至市政雨水管網(wǎng)和天然水體，將造成地下水、地表水的嚴(yán)重污染。從該化工廠火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)看，由于消防污水和清凈雨水系統(tǒng)分流設(shè)計(jì)到位，儲(chǔ)罐區(qū)的消防污水被及時(shí)收集，未造成環(huán)境污染。2005年11月16日中石油吉林化工公司雙苯廠發(fā)生爆炸而引起火災(zāi)后，由于消防和現(xiàn)場(chǎng)清理過程中消防污水排入松花江，造成了重大松花江污染事件[[6]]。

　　2 消防法規(guī)及其它相關(guān)資料是消防設(shè)計(jì)的重要補(bǔ)充

　　在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，往往發(fā)現(xiàn)很多設(shè)計(jì)內(nèi)容無法在設(shè)計(jì)規(guī)范中找到相關(guān)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，這種情況下即需要參考國外相關(guān)規(guī)范或者同類型設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并通過會(huì)議討論，形成紀(jì)要，經(jīng)當(dāng)?shù)叵乐鞴懿块T審核通過方可執(zhí)行。

　　2.1 充分借鑒相關(guān)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)

　　由于國內(nèi)技術(shù)條件的限制，我國尚不能對(duì)一些消防設(shè)計(jì)規(guī)范做出比較精確的規(guī)定，往往需要參考國外設(shè)計(jì)規(guī)范，主要是美國消防協(xié)會(huì)NFPA。當(dāng)一些設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在國外設(shè)計(jì)規(guī)范也無法找到或者與國內(nèi)實(shí)際情況差別較大時(shí)，則需要借鑒一些成果的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　2.2 加強(qiáng)理論與實(shí)際結(jié)合

　　除了嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)范外，還需根據(jù)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)和測(cè)試情況，選擇較合理的設(shè)計(jì)方案。

　　如對(duì)可燃液體儲(chǔ)罐冷卻水方式，目前我國很多儲(chǔ)罐區(qū)采用固定式冷卻水系統(tǒng)與消防水炮相結(jié)合的方式。但從使用效果看這種方式不盡妥當(dāng)。一方面水炮工作壓力比較大，普通廠區(qū)工作人員操作難度大，而且當(dāng)水炮與固定式噴淋系統(tǒng)同時(shí)工作時(shí)，系統(tǒng)水壓無法保證固定噴淋系統(tǒng)正常工作;另一方面，水炮耗水量比較大，易造成消防水池中的水供應(yīng)不足，使得固定噴淋系統(tǒng)噴水量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，影響滅火效果。因此根據(jù)廠區(qū)消防情況，當(dāng)消防水池及消防泵流量及水壓不是很大時(shí)，不宜采用固定式冷卻水系統(tǒng)與消防水炮相結(jié)合的方式。且根據(jù)消防設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，固定式冷卻水系統(tǒng)加2支移動(dòng)水槍保護(hù)已足已滿足規(guī)范滅火要求。

　　結(jié)論

　　化工品儲(chǔ)罐爆炸事故的發(fā)生給全社會(huì)敲響了警鐘，設(shè)計(jì)單位要根據(jù)化學(xué)品特性及建筑的不同情況反復(fù)論證，認(rèn)真做好化工廠的消防設(shè)計(jì)，并根據(jù)不同的需求選擇合適的設(shè)計(jì)規(guī)范，以此為標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行。此外，在設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)根據(jù)客戶的愿望和需求，充分借鑒相關(guān)資料和國內(nèi)外成果經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮投資和效益的關(guān)系，在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的前提下采取最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)最小化。

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