储罐冷却系统设计.doc

第五章 罐区冷却系统设计 油罐内储存的汽油属甲类低闪点易燃液体，其闪点﹣50℃，爆炸上限6.0%，爆炸下限1.3％，其蒸汽与空气接触形成爆炸性混合物，高热极易燃烧爆炸。根据《石油库设计规范》规定，应设置消防冷却水系统，以对着火罐和临近罐实施冷却；同时根据《石油化工企业设计防火规范》规定：“甲类液体固定顶罐或压力储罐除有保温的原油罐外，应设防日晒的固定冷却水喷淋系统或其他设施。”故对油罐实施水冷却保护有两方面含义：一指火灾发生时，对着火油罐和临近罐采取的应急降温措施，即消防冷却；二指夏季高温对油罐实施的日常性防护冷却，即防日晒冷却。由于对着火油罐和临近罐冷却用水量及设备要求更高，所以前者冷却系统调节水量后可兼作防日晒冷却。 5.1总用水量的计算 储罐参数：罐体为内浮顶罐，容积5000m3；罐体外径19m；罐高19m； 据《石油化工企业建筑设计防火规范》8.5.5条规定：罐壁高于17m的储罐应设置固定式消防冷却系统；着火罐为浮顶罐时，应对罐壁整体进行冷却，供水强度不应小于2.0L/min·㎡；临近罐需冷却时，冷却表面为罐壁表面积的1/2。8.4.6条规定，其冷却时间为4h。 一般罐区极少出现两罐同时起火现象，现取一罐起火，一罐需冷却为最大冷却时供给情况： L/min 5.2 喷头选型及布置 5.2.1喷头数量确定 水雾喷头的平面布置方式可为矩形或菱形。当按矩形布置时， 水雾喷头之间的距离不应大于1．4倍水雾喷头的水雾锥底圆半径；当按菱形布置时，水雾喷头之间的距离不应大于1．7倍水雾喷头的水雾锥底圆半径。 水雾锥底圆半径应按式5-1计算： R＝B·tgθ/2　　(5-1)式中：R-水雾锥底圆半径（m）；　　 B-水雾喷头的喷口与保护对象之间的距离（m）； θ-水雾喷头的雾化角（°）； 此次设计选用矩形布置，喷头雾化角θ取120°；B取1m。 故喷头工作时单个喷头喷洒范围如下图： 图5-1 喷头喷洒示意图 按式5-1计算： 喷头之间距离应大于1.4R，故设计距离为1.4R=2.4m 喷头环圈周长65.94m 每圈喷头个数 取整为28。 喷头圈数共4圈 图5-2 喷头布置剖面图 总喷头数：4×28=112 个 5.2.2喷头选型 由于水幕喷头喷出的水能形成雾状层及膜状层的双层效果，其均匀性、隔离性、冷却效果均很好，故设计采用型水幕喷头。水幕喷头工况直接决定水泵的选型，合理选择喷头，优化喷头布置是油罐水冷却系统节能降耗的途径之一。 选型依据：1.已选用雾化角为120°的喷头。 2.着火时单罐须冷却水流量 Q=816 L/min，故单个喷头流量为L/min 取水幕喷头SMTBD－10－120 ，其主要参数为特性系数如下： K=4.4±0.14 Q=10±0.2L/min 雾化角120° 由公式5-2 ： (5-2) 其中：q——喷头流量（L/min） P——喷头工作压力（MPa） K——喷头流量系数 工作压力取0.5MPa，流量系数取2.2 ： L/min 所以水幕喷头SMTBD－10－120满足设计要求 5.3 管径选取 图5-3 水力计算示意图 5.3.1 环管管径 已知 =2266.6L/min（单罐最大用水量） 一般情况v ≤5 m/s，故d ≥98.1mm 进行规格化——DN100。故环管取DN100的钢管。 5.3.2 配水管管径 BC段配水管流量为环管的，流量2266.6×=566.65 L/min 流速同样取5 m/s，d=49.0mm。故BC段环管取DN50的钢管。 AB段配水管为环管的，流量2266.6×=283.3 L/min，v =5 m/s，计算得d=34.7mm。故AB段环管取DN40的钢管。 5.4 泵及扬程 泵扬程应按公式5-3计算： (5-4) 其中：H——入口供水压力，即扬程，MPa ——局部及沿程损失之和，MPa P0——最不利点处泡沫产生装置或泡沫喷射装置的工作压力，MPa Z——最不利点与消防水池的最低水位或系统水平供水引入管中心线之间的静压差，MPa 水力计算时，对于长路径管道，局部损失可取沿程损失的0.2倍，即=1.2，由公式5-5计算：=i×L（5-5）。据《自动喷水灭火系统设计规范》9.2.2条规定：每米管道水头损失由式5-5 计算：i=0.0000107×MPa/m (5-6)； 《自动喷水灭火系统设计规范》10.31条规定：最不利点喷头最小工作压力为0.05MPa。 水力计算： 图5