外浮顶储罐通称外浮顶油罐, 就是储罐没有设计拱顶, 为外敞口型罐, 内设上下垂直浮动的外浮顶。储罐的外浮顶, 通常用于存储诸如原油、汽油或煤油等有挥发性石油产品的敞口圆柱形钢制储罐内。外浮顶随着储液水平上升或下降, 可减少储存液体的蒸发空间。

　　 外浮顶储油罐的消防设施, 主要有罐上喷淋、泡沫灭火装置及移动式消防冷却水装置等。本文以任丘某站场的2×10⁴ m³的原油外浮顶储罐为例, 重点探讨原油外浮顶储罐边缘式泡沫灭火系统的设置方法, 并与传统罐壁式泡沫灭火系统的优劣进行对比。该外浮顶储罐的设计参数见表1。

　　 着火时, 外浮顶储罐罐顶上的原油火焰需要低倍数泡沫灭火剂通过覆盖、冷却和稀释作用来扑灭。《泡沫灭火系统设计规范》 (GB 50151-2010) 中常见的几种泡沫混合剂及其成分见表2。

　　 由于水成膜泡沫灭火剂有更好的流动性, 能迅速流动扩散, 及时扑灭火灾, 故本项目选用3%的水成膜泡沫灭火剂。

　　 泡沫灭火系统按安装方式分为固定式、半固定式及移动式3种方式。固定式泡沫灭火系统又可分为液上喷射和液下喷射两种方式。本文仅介绍液上喷射的罐壁式泡沫灭火系统及边缘式泡沫灭火系统。

　　 外浮顶储罐采用罐壁式泡沫灭火系统即泡沫喷射口安装于罐壁顶部, 沿储罐均布, 着火时, 泡沫液储罐及压力比例混合装置产生的泡沫液, 经罐壁外安装的立式泡沫产生器产生空气泡沫, 在压力的作用下冲破导板组外的玻璃保护罩, 在导板组、泡沫导流槽等的作用下, 流入储罐内罐壁与泡沫堰板的环形空间, 进入二次密封处, 从而达到灭火的目的。其罐壁安装示意见图1。

　　 外浮顶储罐除了采用上述罐壁式泡沫灭火系统外, 还可采用泡沫产生器与泡沫喷射口设置在浮顶上, 泡沫混合液管道从储罐内通过的边缘式泡沫灭火系统的形式。

　　 边缘式泡沫灭火装置的中心软管下部连接罐壁底部泡沫混合液进口钢管, 上部连接浮顶上的泡沫分配器。该中心软管通常以扣接性不锈钢骨架为支撑, 内层采用聚酰胺等材质, 外层采用聚酰胺高分子复合材料制成的可饶曲金属软管。

　　 经泡沫比例混合装置产生的泡沫混合液, 通过防火堤内的泡沫混合液管线输送到储罐底部钢管入口, 然后通过原油储罐内的中心软管输送至罐顶的泡沫分配器, 被分配到6个支管, 再通过泡沫产生器产生空气泡沫, 输送至外浮顶罐二次密封处。其布置原理见图2。

　　 以2×10⁴ m³的原油外浮顶储罐为例, 泡沫喷射口有安装在密封或挡雨板上方及安装在金属挡雨板下方两种形式, 本储罐采用泡沫喷射口安装在密封上方的形式, 为软密封。

　　 根据《泡沫灭火系统设计规范》4.3.2条的规定:非水溶性液体泡沫混合液供给强度不应小于12.5L/ (min·m²) , 单个泡沫产生器的最大保护周长不大于24m。

　　 则泡沫产生器设计个数:π×40.632/24=5.3 (个) , 取6个。

　　 20 000m³着火罐浮盘与罐壁间环形截面积:罐截面积-浮盘面积=[ (20.316) ²- (20.316-1.2) ²]×π=148.58 (m²) 。

　　 泡沫混合液理论流量:q_s理=泡沫混合液供给强度×罐截面积=12.5L/ (min·m²) ×148.58 m²=1 857.25L/min=30.95L/s, 选择PCL8泡沫产生器 (8L/s) , q混产=8L/s×6=48L/s>q理 (30.95L/s) , 符合要求。

　　 故取6个PCL8泡沫产生器沿罐顶均布。

　　 由q_混产=48 L/s, 选进罐泡沫混合液管径DN150 (D168.3×5钢管) , 流速v=2.44m/s, 故罐外热浸镀锌钢管、罐内输送泡沫混合液中心软管及中心软管接管都采用DN150的管径, 外浮顶上连接6个PCL8泡沫产生器的支管采用89×5的20号无缝镀锌钢管。

　　 边缘式泡沫灭火系统的泡沫分配器、泡沫产生器及支管都固定在浮顶上, 可随浮盘上下移动。相比于传统罐壁式泡沫灭火系统有如下优点:

　　 (1) 泡沫混合液直接通过浮顶上的支管及喷射口送到密封面处, 避免了浮盘下降到较低液位时, 安装在罐壁上的泡沫喷射口喷出的泡沫液难以到达二次密封处。喷射泡沫位置更精准, 避免了泡沫液浪费。

　　 (2) 可将泡沫液直接喷射至密封面处, 避免了浮盘低液位时, 罐壁式泡沫灭火系统风或着火时上升区气流可能将泡沫液吹走的情况, 避免了外界因素的影响。

　　 (3) 泡沫混合液统一通过中心软管上到浮盘上, 再由泡沫分配器进行分配至6个支管, 灭火速度更快, 灭火效率更高。

　　 尽管边缘式泡沫灭火系统灭火效果更好, 我国《泡沫灭火系统设计规范》也对其设置有详细的规定, 国外发展也相当成熟。但在我国, 仍然发展缓慢, 仅部分地区的大型外浮顶储罐采用了这种系统, 原因是:

　　 (1) 国产中心泡沫软管质量目前难以保证, 由于中心软管长期浸泡在油中, 质量不过关可能发生破裂、穿孔、脱落等现象, 而又难以及时发现。因此现国内中心泡沫软管大多依赖进口, 成本昂贵, 难以大范围普及。

　　 (2) 中心泡沫软管使用寿命有限, 一但需要更换, 由于泡沫软管浸渍在罐内, 需要清罐, 而大型外浮顶罐生产周期长, 清罐耗时大, 很不方便。这也是泡沫混合液中心软管难以在国内普及的原因之一。

　　 外浮顶储罐的固定消防设施除了储罐喷淋、泡沫灭火装置外, 根据《泡沫灭火系统设计规范》的要求, 还需在外浮顶储罐梯子平台上设置输送泡沫混合液的二分水器或管牙接口, 并配备泡沫栓箱, 内含水带及泡沫枪, 用于人上到罐顶上扑灭初期或临时火灾。

　　 综上所述, 储罐泡沫灭火系统及各种消防设施都是为尽量减小损失而设置的。今后国内应加强对外浮顶储罐消防设施的研究, 推进边缘式泡沫灭火系统的发展, 将火灾扑灭在初期, 并加强人员培训, 做到预防为主, 防消结合, 真正做到有备无患。