第六章油库消防系统设计与安全管理

第六章油库消防系统设计与安全管理 第一节油库消防系统设计第二节油库防雷第三节油库防静电

第一节油库消防系统设计 • 油库火灾和爆炸的原因 • 主观原因 • 客观原因 • 电器设备的火花、过热等 • 金属的撞击引起火花 • 静电和雷电 • 可燃物的自燃 • 库外火源第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 石油产品易燃、易爆性衡量判据 • 石油产品易燃性衡量判据闪点、燃点、自燃点 • 石油产品易爆性衡量判据爆炸极限第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 燃烧与灭火 • 燃烧定义：同时伴有发光、发热的激烈的氧化反应 • 燃烧三要素（燃烧的必要条件） • 可燃物 • 助燃物 • 导致燃烧的能源第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 燃烧机理（连锁反应理论）在空气中存在着游离态的原子、离子的具有一定能量的活性基因，或称活化基、活化中心。主要是原子氧、氢、氢氧化合物：O*、H*、OH*（*表示是活化基）例如氢的燃烧，连锁反应可以写成下面几个步骤： H*+O2→O*+OH* O*+H2→H*+OH* 2(OH*+H2) →2(H*+H2O) 形成活化基增殖的反应链。 + H*+3H2＋O2→2H2O+3H* 第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 爆炸及爆炸极限 • 爆炸定义：物质自一种状态迅速转变成另一种状态，并在瞬间放出大量能量，同时产生巨大声响的现象称为爆炸 • 根据爆炸压力波传播速度，爆炸可分为： • 轻爆：传播速度（数十厘米~数米/秒） • 爆炸：传播速度（10米 ~数百米/秒） • 爆轰：传播速度（1000～7000m/s）第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 爆炸分类 • 物理性爆炸 • 化学性爆炸 • 简单分解爆炸 • 复杂分解爆炸 • 爆炸性混合物爆炸由可燃气体、蒸气及粉尘与空气混合形成的混合物的爆炸均属此类爆炸。这类爆炸需要一定的条件，例如：爆炸性物质的含量、含氧量、激发能源等等。同此，其危险性较前二类要低，但极普遍，造成的危害性也较大。从机理上讲，爆炸性混合物爆炸属于混合燃烧的剧烈形式。第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 爆炸极限：可燃气体或蒸气与空气组成的混合物能使火焰蔓延的最低、最高浓度，称为该气体或蒸气的爆炸下限、上限影响爆炸极限的因素：（1）原始温度（2）原始压力（3）含惰性介质量第六章油库消防系统设计与安全管理

灭火方法 冷却法窒息法隔离法化学中断法（化学抑制法）常用灭火剂水蒸汽干粉卤化物化学泡沫空气泡沫第一节油库消防系统设计第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 油罐火灾的类型 • 稳定燃烧 • 爆炸燃烧 • 爆燃 • 沸溢燃烧 • 热波：宽馏分油品储罐火灾中，高温热油层随重组分向下传播的现象称为热波现象 • 产生沸溢的必要条件 • 油品具有移动热波特性 • 油品中含有游离水、乳化水、或者油层下有水垫层 • 油品具有足够的粘度第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 第六章油库消防系统设计与安全管理

油品种类 燃烧表面温度汽油 80℃ 煤油 321~326℃ 原油 300℃ 重油大于300℃ 第一节油库消防系统设计 • 油罐火灾的特点 • 油品燃烧表面温度 • 油品燃烧速度 • 直线燃烧速度：单位时间内由于燃烧使油品表面下降的速度， cm/h或mm/min • 重量燃烧速度， kg/m2 · h 第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 罐内油品燃烧火焰特征 • 火焰的高度 • 火焰的倾斜度 • 火焰的温度：燃烧火焰温度主要取决于燃烧物的种类，一般石油产品的火焰温度在900 ~ 1200℃之间。火焰温度高，热辐射强度大，对邻近物的威胁也就越大。通常认为： D>6m，焰高H=1.5D D≤6m，焰高H=2~3D 无风条件下：倾角0 ~ 15°风速≥4m/s：倾角60 ~ 70° 第六章油库消防系统设计与安全管理

加水加空气泡沫液泡沫混合液空气(机械)泡沫泡沫产生器比例混合器第一节油库消防系统设计 • 空气泡沫的制备 • 空气泡沫的灭火原理 • 隔离与窒息作用 • 隔热与降温作用 • 冲淡可燃气体，减轻火势第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 空气泡沫的性能要求 • 具有良好的稳定性和抗烧性 • 具有良好的流动性 • 具有适当的发泡倍数 • 空气泡沫的性能指标 • 25%析液时间 • 抗烧时间 • 90%控制时间第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 空气泡沫灭火系统的形式 • 液上喷射空气泡沫灭火系统 • 固定式灭火系统 • 半固定式灭火系统 • 移动式灭火系统 • 液下喷射空气泡沫灭火系统第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 液上喷射空气泡沫灭火系统的主要设备 • 泡沫比例混合器 • 负压比例混合器 • 压力比例混合器 • 泡沫产生器 • 消火栓、水枪、水龙带、泡沫钩管、泡沫管架、泡沫枪等移动设备第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 负压比例混合器命名（例如PH32） • PH代表泡沫(P)、混合器(H)第一个汉字声母 • 32代表最大混合液输出量，L/s • 负压比例混合器适用流程——环泵式流程 • 压力比例混合器命名（例如PHY32） • PH代表泡沫(P)、混合器(H)、压力(Y)第一个汉字声母 • 32代表最大混合液输出量，L/s 第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 泡沫灭火系统设计内容 • 泡沫液用量、储备量 • 消防用水量、储备量 • 泡沫产生器数量 • 泡沫比例混合器数量 • 消火栓数量 • 泡沫泵、清水泵的选择等第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 泡沫混合液供给强度Zh • 定义：为有效灭火，单位时间内、单位燃烧面积上所需供给的泡沫混合液量，单位为L/min·m2 • 取值参见《低倍数泡沫灭火系统设计规范》(GB50151-92) 第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 泡沫混合液计算耗量 • 在进行泡沫灭火系统设计计算时，油库的泡沫混合液计算耗量是以油库一次灭火所需最大泡沫混合液消耗量作为混合液计算耗量 • 一次是指只考虑油库一个罐起火的情况 • 最大消耗量是指对不同规格、不同油品储罐做计算，找出混合液用量最大的储油罐为着火罐，以此作为设计计算依据算出混合液计算耗量第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 扑救油罐火灾泡沫混合液计算耗量 • 固定顶罐：F=着火油罐的横截面积 • 外浮顶罐：F=着火油罐壁板与泡沫堰板之间的环形面积 • 内浮顶罐 • 浅盘式和浮盘采用易溶材料制作的内浮顶油罐，同固定顶油罐 • 单、双盘式内浮顶油罐，计算同外浮顶油罐 QhG：油罐一次灭火所需的泡沫混合液量，L Zh：泡沫混合液供给强度，L/min.m2 F：燃烧面积，m2 τ：泡沫混合液连续供给时间，min 第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 扑救流散火灾所需的泡沫混合液用量式中： qpQ：泡沫枪泡沫混合液工作流量，L/min npQ：泡沫枪数 τh3：混合液连续供给时间，min 第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 泡沫液消耗量Qye m：泡沫混合液中泡沫液所占的百分比 • 泡沫液储量 Qh3：充满管道的混合液体积第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 消防用水总量 • 配制泡沫混合液的用水量 • 冷却着火油罐的用水量或 • 冷却邻近油罐的用水量或式中： Zs：冷却水的供给强度，L/min.m2或L/s.m F1：着火罐罐壁表面积，m2（固定式冷却系统） L1：着火罐冷却范围计算长度，m（移动式冷却系统） L2：邻近罐冷却范围计算长度，m τ1：冷却水供给时间，D>20m时， τ1=6h D≤20m时，τ1=4h 第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 泡沫产生器数量或向上取整 qch：一个泡沫产生器混合液的工作流量 Lg、Lc：冷却范围长度、产生器保护范围长度 • 固定顶储罐、浅盘式和浮盘采用易熔材料制作的内浮顶储罐的泡沫产生器数量不应小于下表的规定第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 泡沫比例混合器的数量常用向上取整 qbh：一个泡沫比例混合器最大混合液流量 • 消防水池容量 • 灭火期间无清水补充 • 灭火期间有清水补充第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 泡沫泵选择 • 流量要求 • 环泵式 • 压力式 • 扬程要求 • 环泵式 • 压力式 • q：环泵循环回流流量 • Hp：泡沫混合液管线总摩阻 • ΔZ：泡沫产生器入口与消防水池液面之间的高差 • Pc：泡沫产生器入口的工作压力 • ΔP：压力式混合器入口与出口之间的压降 • ρh：混合液的密度第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 清水泵的选择 • 流量要求 • 扬程要求 • 式中： • Hz：为了保证一定的充实水柱，水枪喷嘴出口所必需的压头，m • Hd：水带摩阻，m • Hg：水池至消火拴出口的摩阻，m • ΔZ：水枪出口至水池液面之间的高差，m 第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 消火栓的数量 nx：水枪数 qx：一支水枪的额定流量，L/s ：备用数量，一般取2~3个第六章油库消防系统设计与安全管理

第一节油库消防系统设计 • 罐区消火栓的布置 • 确定着火罐及其邻近油罐; • 确定消火拴数量ns ; • 初步布置这ns个消火拴; • 计算一支消火拴的保护半径R，使R≤120m; • 选定另一个油罐为着火油罐，并确定其邻近油罐; • 重复第2)、3)、4)步，注意利用已经布置好的消火拴，作适当的调整; • 重复第5)、6)步，最终确定并布置罐区的消火拴Ns。第六章油库消防系统设计与安全管理

第二节油库防雷 • 雷电的形成构成雷电的基本条件是雷云 • 重力分离起电机制 • 对流起电机制第六章油库消防系统设计与安全管理

第二节油库防雷 • 雷电的种类 • 线状雷电 (发生在云、地之间) • 片状雷电 (发生在云、云之间) • 球雷第六章油库消防系统设计与安全管理

第二节油库防雷 • 雷电的危害 • 直接危害 • 电效应 • 热效应 • 机械效应 • 间接危害 • 雷电反击 • 静电感应 • 电磁感应 • 跨步电压第六章油库消防系统设计与安全管理

第二节油库防雷 • 避雷针的种类 • 独立避雷针 • 附设避雷针第六章油库消防系统设计与安全管理

第二节油库防雷 • 避雷针的组成 • 接闪器 • 引下线 • 接地体 • 垂直接地体 • 水平接地体 • 复合接地体当单根接地体的接地电阻R>10 时，应考虑适当数量的单根接地体组成复合接地体，使Rf ≤10 。可反算出 (向上取整) 第六章油库消防系统设计与安全管理

第二节油库防雷 • 避雷针的保护原理第六章油库消防系统设计与安全管理

ha h rx r0 hx 第二节油库防雷 • 单支避雷针的保护范围在地面上的保护半径：任一高度hx水平面上的保护半径：式中： h：避雷针的总高度，m hx：被保护物体的高度，m rx：高度为hx处避雷针的保护半径，m P：避雷针超过30m时，保护范围受高度影响的系数。当 m 时，P=1 当 30<h<120 m 时， ha：避雷针的有效高度，m; 第六章油库消防系统设计与安全管理

ha h rx hx h0 a rx b b 高度hx水平截面第二节油库防雷 • 双支等高避雷针的保护范围式中： bx：两避雷针之间中间点处hx高度上保护宽度的一半，m a：两避雷针之间的距离，m h0：两避雷针之间中点处所能保护的最大高度。第六章油库消防系统设计与安全管理

第二节油库防雷 • 接地电阻的计算 1. 垂直接地体的接地电阻式中：：土壤电阻率， L：接地体全长，m d：接地体直径或当量直径，m t：地面到接地体中部的深度，m 第六章油库消防系统设计与安全管理

第二节油库防雷 2. 水平接地体的接地电阻式中： d：水平接地体直径或等效直径，m K：水平接地体形状系数第六章油库消防系统设计与安全管理

第二节油库防雷 3. 复合接地体的接地电阻式中： Rf：复合接地体的接地电阻， R：单根垂直（水平）接地体的接地电阻， n：垂直（水平）接地体的根数；：复合接地体的屏蔽系数，一般取0.8 。第六章油库消防系统设计与安全管理

第二节油库防雷 • 油罐防雷措施 • 固定顶油罐： • 我国的《石油库设计规范》规定：顶板厚度≥4mm，不设避雷针；顶板厚度＜4mm，设避雷针。 • 浮顶油罐 • 按《石油库设计规范》规定，浮顶罐可以不设避雷针，罐体做良好的接地，并且浮顶与罐体之间用两根截面积不小于25mm2的软铜线作电气连接。第六章油库消防系统设计与安全管理

第二节油库防雷 • 地上非金属油罐 • 应装设独立避雷针。油罐的金属附件和外露金属件做电气连接并接地，为了防止电磁感应、静电感应的破坏，在罐顶铺设金属网并接地，金属网采用直径不小于8mm的圆钢做不大于6m×6m的网格。 • 覆土油罐 • 凡覆土厚度在0.5m以上者，可不设避雷装置。第六章油库消防系统设计与安全管理

第三节油库防静电 • 液体带电的双电层理论第六章油库消防系统设计与安全管理

第六章 油库消防系统 设计与安全管理