石油工业防火用水喷淋系统应用指南.docx
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石油工业防火用水喷淋系统应用指南
石油工业防火用水喷淋系统应用指南
目次
前言
1概述
2保护要求分析
3描述
4应用
5使用流量
6系统设计
7测试和维护
前言
本标准旨在为石油工业防火用水喷淋系统的设计提供指南。
本标准等同采用APIPubl2030:
1987《石油工业防火用水喷淋系统应用指南》。
为便于使用,对APIPubl2030:
1987做了编辑性修改,删去了原标准的特别声明、引言。
本标准由石油工业安全专业标准化技术委员会提出并归口。
本标准起草单位:
胜利石油管理局安全环保处。
标准主要起草人:
周长江、张富均、李志勇、高圣新、牛保顺、张勇。
1概述
1.1范围
本标准旨在为石油工业防火用水喷淋系统的设计提供指南。
使用本标准有助于确定安装水喷淋系统的位置和使用流量。
除了水喷淋系统外,还可以通过阻火物、消防水龙带或消防喷水枪喷水,以减少对工艺设备结构的损坏。
然而,这些方法已超出了本标准的范围。
1.2中列出的参考出版物讨论了通用的系统类型,给出了系统组件的详细技术要求,并写明如何对它们进行安装。
在本标准中没有重复这些资料。
另外,本标准没有包括水喷淋系统的特殊用法,例如在点燃前或消防泡沫使用前驱散烃类蒸气。
1.2参考出版物
下列出版物的最新版本提供了本标准的补充资料。
NFPA13喷水消防系统的安装
NFPA13A喷水消防系统的保管和维护
NFPA15固定水喷淋系统
NFPA214水冷却塔
1.3定义
下列术语和定义适用于本标准。
1.3.1自动水喷淋系统automaticspraysystems
当探测器探测到火焰时触发的水喷淋系统,不需要由人来操作。
1.3.2燃烧控制controlofburning
用水对设备或区域喷淋以降低燃烧强度或热扩散,直到切断燃料源或扑灭火。
1.3.3包络区域theenvelope
是围绕消防区的三维空间。
1.3.4受热辐射设备exposedequipment
受火灾破坏影响的设备,火源通常来自受保护的设备以外。
1.3.5热辐射保护exposureprotection
是用水对表面进行喷洒,以降低来自邻近区域火灾所造成的损坏并预防故障。
1.3.6扑灭extinguishment
发生在不再存在燃烧时。
1.3.7手动喷淋系统manualspraysystems
是必须由人进行触发的喷淋系统。
1.3.8水喷淋waterspray
在设定的使用流量下,从专门设计的喷嘴中,以某种形式、水滴尺寸、流速、密度喷射水。
2保护要求分析
2.1概述
当考虑安装固定水喷淋保护时,应评价这个设施的各种特点及组件(见2.2至2.10)。
将这些项目作为基础来确定是否需要安装水喷淋。
2.2防火
在考虑石油设施内各种地点水喷淋保护需求时,也宜对其他形式防火范围及效果进行评价。
需调查和研究各种形式,以确定哪一种类型最适合特定危险或区域的防火。
评价的因素包括但不限于下列事项:
a)防火;
b)邻近设备的距离及关断仪表系统;
c)工厂和其他消防队的反应时间及能力;
d)从消防水炮和消防水龙带喷出消防水的覆盖范围;
e)便携式消防设备的配备情况。
2.3接近设备
如果结构物妨碍了消防水炮或消防水龙带喷水对设备的充分覆盖,则这种妨碍可能就是一个问题。
交错的设备、构筑物的构件或管道系统可能阻隔了得要的通道。
在火情紧急时,手持式消防水龙带喷水并不是总能到达最佳灭火点。
2.4火灾蔓延
经验证明,泵、压缩机和加热炉比其他工艺设备具有更大发生火灾事故的机率。
涉及这些设备的火灾可能波及其他装置或对其他装置造成热辐射损坏。
2.5装置价值
当今技术已经使建造需要更少人力操作、使用更多复杂仪表及控制,并使有更长更替时间的大型、自动工艺装置成为可能。
这种趋势增加了设备的成本。
由火灾可能影响的设备及所造成的损坏代价来看,可以证明装设水喷淋系统所付出的额外费用是合算的。
2.6关键设备
当必须连续运转的设备发生火灾或爆炸时,由于修理或替换所耽误时间造成的损失可能要超过由于机械的损坏所造成的损失。
这些设备通常很大,并且价值高或更换时间长。
在操作中,也经常担心关键设备受到损坏或不能操作。
2.7排泄
当确定水喷淋保护范围时,需评价加工区内液态烃溢出物的排泄。
一个正确设计的区域排泄系统应能引导溢出的远离设备和设施。
排泄系统的排量需与消防水的排量及预计液态烃溢出量相匹配。
2.8工艺隔离
在考虑消防水的供应量时,需要把应急停工和工艺设备隔离措施的因素考虑进去,应急停工和工艺设备隔离减少了可燃物的数量。
应急停工措施及工艺设备隔离在很大程度上决定了供水所需时间。
需根据潜在的火灾热辐射及预计的火灾持续时间,来进行工艺区内水喷淋系统的设计和安装。
2.9烃的类型
在确定水喷淋系统是否合适时,在加工区内处理的各种烃的物理和化学性质是重要的考虑事项。
一经易燃液体、二级可燃液体和在闪点以上的三级可燃液体应被认为是潜在的燃料源。
水喷淋热辐射保护可以减少装有大量液态烃的工艺装置因火灾所造成的损坏。
对于暴露于气体火焰热辐射的设备来说,对热辐射进行水喷淋防护也是合适的。
在蒸气装置内,设备的水喷淋保护需考虑将系统降到常压所需时间及可能被排放液体的最大数量。
2.10特殊产品或化学品
在处理特殊产品或化学品的设施内,需评价水与这些物质的物理和化学相容性。
可以用水来扑灭一些水溶性易燃或可燃液体的火灾。
3描述
3.1概述
水喷淋系统是一个与可靠的消防水源相连的固定管路系统。
通过这样一种带有水喷淋头的水力设计系统,在受保护的表面或区域上实现特定的水流喷射和分布。
这个管路系统通过自动或手动控制阀,与水源相连来引入水流。
通常由一个装在与水喷淋喷嘴同一区域内的自动探测系统来开启自动控制阀。
固定的水喷淋系统设计能对火灾造成的危险进行控制、扑灭或热辐射保护。
固定水喷淋系统与其他形式的保护无关,可成为其他保护形式的补充。
3.2喷嘴
正确选择喷淋喷嘴需考虑下列因素:
如受保护设备的特性、系统作用、喷嘴的喷射特性、大风的可能性及自然的和(或)热气流条件。
因为喷嘴的尺寸、喷射形式和各种喷嘴产生的水粒尺寸的差异,一种形式的喷嘴通常不能在不严重地改变系统有效性的情况下取代另一种喷嘴。
喷淋的有效范围是由水滴的流速及大小来决定的。
3.3管道系统及管件
在水喷淋系统内所用的管道系统及管件应能承受不小于1207kPa(175psi)的工作压力。
材料应为NFPA15中规定的。
通常所有的管子及管件宜为镀锌的,镀锌管的腐蚀可能成问题的情况除外。
镀锌管暴露的螺纹需加以保护,以防腐蚀。
在自动系统中,可以使用橡胶垫圈管件来连接直径为10cm(4in)或更大的管道系统。
在爆炸可能对管道系统造成严重损坏的地方,对所有直径超过5cm(2in)的管子宜考虑进行焊接。
3.4阀门
可用手动或自动的方法来开启水喷淋系统。
控制阀可以用机械、液压、气动、电动或其他方法来开启。
手动阀宜为指示型的。
手动或自动控制(排泄)阀可以让水进入分配管道系统通常情况下没有水的部分。
在可行的地方,控制阀宜距受保护的设备至少12m~15m(40ft~50ft)远。
手动操作有两种形式。
一种形式是可以通过一个或几个遥控操作台来操作排泄阀。
另一种形式是必须手动操作主切断阀,这样允许水在没有装设排泄阀时进入系统。
可以通过几种方法来完成自动操作,最普通的方法是使用固定温度探测头和火焰探测器。
自动操作系统可以减少损坏并对快速动作做出警示。
无论如何,在自动系统中也应有手动跳闸操作台。
每一个水喷淋系统可以装设一个装置来显示系统开启的时间。
当系统距配备人员的地点比较远的时候,在配备人员的地点宜能监视到它的警示。
3.5滤网
对使用喷嘴的水路直径小于1cm(3/8in)或水中可能有阻塞物质的系统中应装设滤网。
滤网通常位于紧靠控制阀或控制阀组的上游。
滤网应能滤去所有可能阻塞喷嘴的固体颗粒。
通常孔眼细度为3mm(1/8in)。
滤网也应能在不严重地降低水压的情况下连续运行。
在考虑预计的使用时间时,应全面考虑受保护类型、水的条件及其他当地情况。
滤网设计宜装有一个回流连接,可以在不关断系统情况下使用。
在应急时,这个回流连接应容易接近。
在一些情况下,可能需要安装一个旁路,以便于清洗滤网。
3.6计量表
通常装设压力表来显示测试或操作时系统的状况。
4应用
4.1概述
当材料处在高温的热辐射下,用水喷淋系统把水喷到设备上可能是维护材料结构完整性的一个有效方法。
这可通过把喷淋头放在距受保护设备适当距离的位置,并进行适当的喷淋来达到目的。
水喷淋系统有三个主要目标,即热辐射保护、燃烧控制及灭火。
水喷淋系统可以单独或与其他方式组合来有效地实现上述目标。
4.2热辐射保护
水喷淋系统最通用的是提供热辐射保护。
在设计保护系统时,要考虑的一个因素是在火灾中设备可能达到的允许温度。
3.8L(1gsl)水在汽化成蒸汽时可吸收大约9500kJ(9000BTU)的热量。
作为例子,如果一次事故,假设含有211000kJ/(m2·h)[20000BTU/(ft2·h)]的辐射热量,理论上大约需要1.6L/(m2·min)的水才能保持设备表面的温度在水的沸点100℃处。
通过热辐射保护吸收大量的热量可以大大降低损坏程度。
然而灭火不是水喷淋的目的。
4.3燃烧控制
水喷淋系统亦可通过吸收热量、降低燃料汽化速度、乳化或稀释来控制燃烧强度和火灾蔓延。
4.4灭火
用水喷淋是否能扑灭火则由火灾所涉及燃料的物理特性来决定。
可通过表面冷却、产生蒸汽的窒息、乳化或稀释来灭火。
然后需仔细评价某些火灾的灭火,对某些火灾,扑灭比让它们去燃烧可能造成更大的危险。
5使用流量
5.1概述
当选择水喷淋系统作为防护的方法时,可以考虑5.2和5.3中建议的使用流量。
在不使用本章建议的使用流量时,设计者可以通过经验或测试来确定特定的使用流量。
5.2一般覆盖区域
在5.2.1至5.2.3中所列的使用流量只适用于一般覆盖。
对照5.3和表1找出特定项目所推荐的使用流量。
表1水喷淋使用流量
5.2.1热辐射保护
水喷淋可以显著地减少对容器、容器裙座、其他设备和钢结构上的热输入量。
水直接喷洒到受保护的设备或结构表面是至关重要的。
虽然8.1L/(m2·min)的使用流量可以减少热输入量,但是由于风或气流、表面反弹和过量喷淋等原因,常常存在一些损失。
为弥补这个损失,通常推荐使用10.2L/(m2·min)的喷淋流量。
5.2.2燃烧控制
水喷淋到正在燃烧的燃料表面是控制火焰强度的最有效方法。
这将冷却表面,减少蒸发,并有助于降低对燃料表面的热辐射反馈。
根据燃烧情况,推荐以10.2L/(m2·min)~20.4L/(m2·min)的流量喷淋到液体表面。
5.2.3灭火
一个设计良好的水喷淋系统曾经扑灭了闪点在60℃及以上的烃燃料火灾。
经验表明8.1L/(m2·min)~20.4L/(m2·min)的喷淋流量是有效的。
可以通过测试来确定扑灭某种特定材料所需要的喷淋流量。
在石油工业中,灭火很少是水喷淋系统的主要目的。
5.3推荐使用的特定
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