噴霧系統知識
地鐵空調系統冷卻技術探討
更新時間 2025-05-09
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我國引進的大型石油化工裝置的液化烴儲罐均設置了水噴霧滅火系統，設計規范多采用美國《NFPA-15》標準和日本《液化石油氣設計防火設備規程》。遵循引進吸收國產化的原則，執行《石油化工企業設計防火規范》(GB50160-92)[1](1999年版)，在揚子石化公司煉油廠催化裂化裝置的液化烴儲罐消防設計中選用了水噴霧滅火系統，并獲得上級消防部門的批準確認。
1 水消防系統選擇
1.1 噴淋冷卻和消防噴淋分別設置系統
催化裂化裝置液化烴罐區共有2個1 000m3 容積的液化涇球罐。球罐直徑12.3m，外壁無保溫設施。
液化烴類閃點小于28℃，火災危險性屬于甲A類。其儲罐多為球罐，罐內壓力較高，一旦發生火災則很難撲救，甚至發生爆炸，引發火災蔓延，造成連鎖性事故。根據有關資料介紹，地上式鋼制儲罐發生火災，5 min內可使罐壁溫度升至500 ℃，使鋼板強度降低一半。儲罐發生火災，為控制火勢，降低火焰輻射強度，必須對儲罐及時進行水噴淋冷卻，使罐壁溫升不超過100℃。附著罐壁 的水膜，沒有充分受熱完全氣化，則罐壁不會形成過熱，罐的耐壓強度可以得到保證。
根據《石油化工企業設計防火規范》(GB50160—92)(1999年版)第7.9.2條規定，結合液化烴儲罐冷卻水設置方式，在罐區消防冷卻水采用水噴霧固定冷卻方式。
液化烴儲罐要求儲存溫度小于40℃，夏季防日曬噴淋冷卻的用水量供給強度為3L／(min·m2)。設計只需考慮使冷卻水沿著罐壁均勻地流下，淋濕罐壁，控制罐壁溫升即可。
設計考慮將夏季防日曬噴淋冷卻和水噴霧滅火分為2個系統。夏季防日曬噴淋冷卻系統在夏季高溫時運行，而水噴霧滅火系統只有當發生火災時才投入運行。
1.2 水噴霧滅火系統的選擇
液化烴罐區設計采用水噴霧型式，是因為水噴霧能夠較好地抑制火勢。當液化烴儲罐發生火災時，消防噴淋水霧化后，霧狀水滴的表面積遠遠大于等量的噴淋水珠的表面積，因霧狀水滴能迅速蒸發為水蒸氣，其間吸收大量的氣化熱，降溫效果顯著。霧狀水滴蒸發為水蒸氣時，體積急劇膨脹，可隔絕球罐與周圍空氣的接觸，從而大大降低燃燒區域中氧氣的含量。因此，水噴霧滅火系統較水噴淋系統更加安全可靠。
2 水霧噴頭的選型
目前，國內生產的水霧噴頭類型較多，從使用性能上可以分為中速水霧噴頭、高速水霧噴頭。
中速水霧噴頭主要用于保護閃點在66℃以下的易燃液體、氣體和固體危險區域。特點：①限止燃燒速度，減小火災破壞；②促使水蒸氣散發和稀釋可燃蒸氣，降低爆炸危險。中速水霧噴頭工作壓力0.14-0.5MPa，水霧粒徑不大于0.3mm。
高速水霧噴頭主要用于保護閃點在66℃以上的易燃液體危險區。其特點為：①利用乳化、冷卻和窒息的滅火原理，迅速撲滅燃油火災；②水霧粒徑大，沖擊力強，火災撲滅后，復燃的可能性小。高速水霧噴頭工作壓力0.25-0.5MPa，水霧粒徑0.4-0.8mm。
由于在液化烴儲罐的滅火過程中，水噴霧滅火系統的主要作用是冷卻、降溫、窒息，控制火災蔓延和抑制火災發展，且液化烴屬于閃點小于66℃的易燃液體，因此，選用中速水霧噴頭。
3 水霧噴頭的計算及布置
3.1 水霧噴頭出水量及保護半徑
水霧噴頭出水量計算公式如下：
Q=kp1/2 (1)
式中：Q——水霧噴頭出水量，L/min；
K——特性系數；
P——工作壓力，kg/cm2
選用ZSTWA-120-50型中速水霧噴頭，其工作壓力0.35MPa，特性系數27.3，噴頭射角120‘，單個噴頭出水量50L／min。
水霧噴頭至罐壁距離，應根據噴頭的技術參數，考慮風速的影響，以及配管系統的狀況，通常不宜大于1m。設計采用0.7m垂直凈距，則單個噴頭保護半徑r=1.2m，保護面積4.52m2，噴水強度11L／(min·m2)。以上參數完全滿足《水噴霧滅火系統設計規范》(GB50219-95)[2]的要求。
1 水消防系統選擇
1.1 噴淋冷卻和消防噴淋分別設置系統
催化裂化裝置液化烴罐區共有2個1 000m3 容積的液化涇球罐。球罐直徑12.3m，外壁無保溫設施。
液化烴類閃點小于28℃，火災危險性屬于甲A類。其儲罐多為球罐，罐內壓力較高，一旦發生火災則很難撲救，甚至發生爆炸，引發火災蔓延，造成連鎖性事故。根據有關資料介紹，地上式鋼制儲罐發生火災，5 min內可使罐壁溫度升至500 ℃，使鋼板強度降低一半。儲罐發生火災，為控制火勢，降低火焰輻射強度，必須對儲罐及時進行水噴淋冷卻，使罐壁溫升不超過100℃。附著罐壁 的水膜，沒有充分受熱完全氣化，則罐壁不會形成過熱，罐的耐壓強度可以得到保證。
根據《石油化工企業設計防火規范》(GB50160—92)(1999年版)第7.9.2條規定，結合液化烴儲罐冷卻水設置方式，在罐區消防冷卻水采用水噴霧固定冷卻方式。
液化烴儲罐要求儲存溫度小于40℃，夏季防日曬噴淋冷卻的用水量供給強度為3L／(min·m2)。設計只需考慮使冷卻水沿著罐壁均勻地流下，淋濕罐壁，控制罐壁溫升即可。
設計考慮將夏季防日曬噴淋冷卻和水噴霧滅火分為2個系統。夏季防日曬噴淋冷卻系統在夏季高溫時運行，而水噴霧滅火系統只有當發生火災時才投入運行。
1.2 水噴霧滅火系統的選擇
液化烴罐區設計采用水噴霧型式，是因為水噴霧能夠較好地抑制火勢。當液化烴儲罐發生火災時，消防噴淋水霧化后，霧狀水滴的表面積遠遠大于等量的噴淋水珠的表面積，因霧狀水滴能迅速蒸發為水蒸氣，其間吸收大量的氣化熱，降溫效果顯著。霧狀水滴蒸發為水蒸氣時，體積急劇膨脹，可隔絕球罐與周圍空氣的接觸，從而大大降低燃燒區域中氧氣的含量。因此，水噴霧滅火系統較水噴淋系統更加安全可靠。
2 水霧噴頭的選型
目前，國內生產的水霧噴頭類型較多，從使用性能上可以分為中速水霧噴頭、高速水霧噴頭。
中速水霧噴頭主要用于保護閃點在66℃以下的易燃液體、氣體和固體危險區域。特點：①限止燃燒速度，減小火災破壞；②促使水蒸氣散發和稀釋可燃蒸氣，降低爆炸危險。中速水霧噴頭工作壓力0.14-0.5MPa，水霧粒徑不大于0.3mm。
高速水霧噴頭主要用于保護閃點在66℃以上的易燃液體危險區。其特點為：①利用乳化、冷卻和窒息的滅火原理，迅速撲滅燃油火災；②水霧粒徑大，沖擊力強，火災撲滅后，復燃的可能性小。高速水霧噴頭工作壓力0.25-0.5MPa，水霧粒徑0.4-0.8mm。
由于在液化烴儲罐的滅火過程中，水噴霧滅火系統的主要作用是冷卻、降溫、窒息，控制火災蔓延和抑制火災發展，且液化烴屬于閃點小于66℃的易燃液體，因此，選用中速水霧噴頭。
3 水霧噴頭的計算及布置
3.1 水霧噴頭出水量及保護半徑
水霧噴頭出水量計算公式如下：
Q=kp1/2 (1)
式中：Q——水霧噴頭出水量，L/min；
K——特性系數；
P——工作壓力，kg/cm2
選用ZSTWA-120-50型中速水霧噴頭，其工作壓力0.35MPa，特性系數27.3，噴頭射角120‘，單個噴頭出水量50L／min。
水霧噴頭至罐壁距離，應根據噴頭的技術參數，考慮風速的影響，以及配管系統的狀況，通常不宜大于1m。設計采用0.7m垂直凈距，則單個噴頭保護半徑r=1.2m，保護面積4.52m2，噴水強度11L／(min·m2)。以上參數完全滿足《水噴霧滅火系統設計規范》(GB50219-95)[2]的要求。
關鍵詞語：空調系統冷卻
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