大型石油化工厂消防给水泵站设计要点、案例

大型石油化工厂消防给水泵站设计要点、案例

魏汉金

广东寰球广业工程有限公司广东广州510655

摘要：伴随经济快速发展，我国石化业发展迅猛，日益向大型化发展。而石油化工厂具有高危险性、发生事故后社会影响大等特点，故其消防建设不容忽视。消防给水泵站作为整个消防系统的供给源，对扑面火灾至关重要。本文将从给排水专业角度出发，结合自身设计经验，介绍大型石油化工厂消防给水泵站设计流程、要点及相关规范条款的应用，进一步了解给排水的设计规范，以期为类似工程提供参考。

关键词：大型石油化工厂、消防水池、消防泵房

一、消防给水泵站设计计算

1.消防用水量计算

消防用水量应按同一时间内的火灾处数和相应处的一次灭火用水量确定。厂区占地面积不大于100hm2时，按厂区1处最大消防用水量考虑；面积大于100hm2时，按2处（一处为厂区消防用水量最大处，另一处为厂区辅助生产设施）考虑。工艺装置、辅助生产设施及建筑物的消防用水量根据《石油化工企业设计防火规范》和《消防给水及消火栓系统技术规范》计算。

2.压力计算

（1）消防泵工作压力宜按P=k（∑Pf+∑Pp）+0.01H+P0，k为安全系统，取1.2~1.4；H为最低有效水位至最不利灭火设施的几何高差（m）；P0为最不利点所需的工作压力（MPa）；Pf为沿程水头损失（MPa）；Pp为局部水头损失（MPa）。

（2）管道设计压力Pt≥（1.2~1.4）P+0.01Ht，Ht为水池最高水位至厂区最低处灭火设施的几何高差（m）；管道的设计压力一般取1.0、1.6或2.5MPa。

3.消防泵选型

（1）消防泵的流量、扬程

单台消防水泵的最小额定流量不应小于10L/s，最大额定流量不宜大于320L/s；消防给水同一泵组的消防水泵型号宜一致，且工作泵不宜超过3台。大型石化厂一般选择2~3台同型号消防泵并联运行。

消防稳压泵的设计流量宜按消防用水量的1%～3%计，且不宜小于1L/s。稳压泵扬程应满足消防系统自动启动和管网充满水的要求，宜与消防主泵相同。

（2）消防泵驱动型式的选择

大型石油化工厂具有投资大、危险性高、事故影响大等特点，故消防泵设置宜按较高安全性考虑。一般消防主泵采用电泵，备用泵采用柴油泵。

大型消防泵站消防主泵流量大，一般选择卧式中开离心泵；稳压泵流量较小，可选择变频立式离心泵。不可选用强自吸消防泵和电机/柴油机双动力驱动的消防泵。

4.泵站数量确定

按最新规范要求，消防泵站的供水的最大保护半径不宜超过1200m，且占地面积不宜大于200hm2。大型石化厂一般设置多个消防给水泵站并联运行的方式来保障消防供水安全。

二、消防水池

大型石化企业消防灭火时具有用水量大，灭火时间长的特点，故需要设置消防水池。消防水池的一些设计要求如下：

（1）消防水池有效容积应满足火灾延续时间内厂区最大一次消防用水量要求。（2）应设置成独立使用的2座消防水池，宜设置吸水池；（3）消防水池补水时间不宜超过48上，但当消防水池有效容积大于2000m3时，不应大于96h。（4）当消防用水与其他用水共用用水池时，应采取确保消防用水量不作他用的技术措施。一般采用液位连锁停止其他水泵，或在其他水泵吸水管上开孔等措施。（5）消防水池宜设置为地上式；当在北方寒冷地区，宜设置成半地下式并采取保温措施。（6）消防水池应设置就地水位显示装置，并应在消防控制中心显示，同时应有最高和最低报警水位。（7）消防水池应设置间接排放的溢流管和排净管，消防水池溢流管、通气管应采取防虫措施。

三、消防泵房

1.水泵机组布置

水泵机组布置应保证设备工作可靠、运行安全，装卸维修和管理方便，管道总长度最短，接头配件最少，水头损失最小，并应留有扩建的余地。泵房多以矩形以主，机组布置一般为单排顺列式。

2.吸水管道设计

（1）不积气，应避免形成气囊。吸水管应用沿水流方向连续向上坡度，一般i≥0.005，采用偏心渐缩管，进口淹没要有足够的深度，以避免吸气。（2）尽可能减少吸水管长度，少用管件。（3）每台水泵应有自己独立的吸水管。（4）由于吸水井水位高于泵轴（自灌吸水），吸水管应设手动、常开检修阀，且阀门具有自锁或带刻度显示功能。（5）吸水管设计流速一般宜为：DN＜250mmV=1~1.2m/s；DN≥250mmV=1.2~1.6m/s。（6）吸水管穿越消防水池时，应采用柔性套管；采用刚性套管时应在水泵吸水管上设置柔性接点，且管径不应大于DN150。

3.压水管路设计

（1）为安装方便和减少管路上的温度应力和水锤应力，在必要的地方设柔性接口或伸缩接头。（2）为承受管路中内应力所产生的内部推力破坏管路，要在转弯、三通管等受内部推力处设支撑。（3）压水管的设计流速一般宜为：DN＜250mmV=1.5~2m/s；DN≥250mmV=2~2.5m/s。（4）每台泵出水管宜设置多功能水泵控制阀。（5）每台泵出水管上应设置DN65的试水管，并应采取排水措施。

四、工程实例

宁夏某煤化工项目是以煤制油的产品石脑油和LPG为原料，通过裂解生产氢气、乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃等基本原料，进而加工生产出聚乙烯、聚丙烯和氨等下游产品。该厂区设置2座消防泵站同时满足厂区最大2处同时发生火灾的消防水量需求，其中1处裂解装置（2100m3/h）由南区消防泵站提供消防用水，火灾延续时间按3h，总消防水量为6300m3。南区消防泵站设置有消防水池2座、吸水池1座、消防泵房1座和变电所1座。

消防水池每座尺寸为40x20x4.3Hm，总有效容积为6300m3；吸水池尺寸为45x5x6.8Hm，有效容积为900m3，满足厂区消防用水要求。考虑防冻，消防水池和吸水池采用半地下式，池外壁加保温玻璃棉。每座消防水池进水管为DN250，并设置了电动蝶阀，消防水池根据液位自动开启补水阀对水池进行补水，水池液位信号在消防控制中心显示，并高、低液位报警。

本工程为确保消防水泵自灌吸水，消防泵房按下沉式设计，泵房尺寸为40.8x12.5x14.7Hm，地下部为3.2m，地上部分11.5m。共设消防主泵4台，2电2柴，其中电泵为常用泵，柴油泵为备用。每台流量1050m3/h，扬程110m，能够满足最大用水量及压力的需求。另设稳压电泵2台（1用1备）和气压罐1台，单台稳压泵流量60m3/h，扬程100m；气压罐的尺寸为?1.2x2.5Hm。

消防泵房内设有循环水补充水泵2台（1用1备），单台流量125m3/h，扬程5m，用于定期抽取消防水，满足48h内实现消防水的置换，保证消防水质稳定。

结语

随着我国经济的发展，人们的生命安全思想意识有了显著的提高，尤其是近年化工厂火灾安全事故频发，化工厂的消防安全受到社会的广泛关注。消防给水泵站作为消防系统重要的动力源，应该严格按照国家规范，不断优化泵站设计，使之在发生意外火灾时保证消防系统能够及时发挥应有的作用，保障石化厂的生命财产安全。

参考文献

[1]李向军.消防泵房和消防水池的设计研究[J].给水排水，2011，37（3）：11-19

[2]张玉先.给水工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.3