3.1.1 系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)根據(jù)防護(hù)目的和保護(hù)對(duì)象確定。
3.1.2 系統(tǒng)的供給強(qiáng)度和持續(xù)供給時(shí)間不應(yīng)小于表3.1.2的規(guī)定，響應(yīng)時(shí)間不應(yīng)大于表3.1.2的規(guī)定。 表3.1.2 系統(tǒng)的供給強(qiáng)度、持續(xù)供給時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間
 
  3.1.3 水霧噴頭的工作壓力，當(dāng)用于滅火時(shí)不應(yīng)小于0.35MPa；當(dāng)用于防護(hù)冷卻時(shí)不應(yīng)小于0.2MPa，但對(duì)于甲_B、乙、丙類(lèi)液體儲(chǔ)罐不應(yīng)小于0.15MPa。
3.1.4 保護(hù)對(duì)象的保護(hù)面積除本規(guī)范另有規(guī)定外，應(yīng)按其外表面面積確定，并應(yīng)符合下列要求：
    1 當(dāng)保護(hù)對(duì)象外形不規(guī)則時(shí)，應(yīng)按包容保護(hù)對(duì)象的最小規(guī)則形體的外表面面積確定。
    2 變壓器的保護(hù)面積除應(yīng)按扣除底面面積以外的變壓器油箱外表面面積確定外，尚應(yīng)包括散熱器的外表面面積和油枕及集油坑的投影面積。
    3 分層敷設(shè)的電纜的保護(hù)面積應(yīng)按整體包容電纜的最小規(guī)則形體的外表面面積確定。
3.1.5 液化石油氣灌瓶間的保護(hù)面積應(yīng)按其使用面積確定，液化石油氣瓶庫(kù)、陶壇或桶裝酒庫(kù)的保護(hù)面積應(yīng)按防火分區(qū)的建筑面積確定。
3.1.6 輸送機(jī)皮帶的保護(hù)面積應(yīng)按上行皮帶的上表面面積確定；長(zhǎng)距離的皮帶宜實(shí)施分段保護(hù)，但每段長(zhǎng)度不宜小于100m。
3.1.7 開(kāi)口容器的保護(hù)面積應(yīng)按其液面面積確定。
3.1.8 甲、乙類(lèi)液體泵，可燃?xì)怏w壓縮機(jī)及其他相關(guān)設(shè)備，其保護(hù)面積應(yīng)按相應(yīng)設(shè)備的投影面積確定，且水霧應(yīng)包絡(luò)密封面和其他關(guān)鍵部位。
3.1.9 系統(tǒng)用于冷卻甲_B、乙、丙類(lèi)液體儲(chǔ)罐時(shí)，其冷卻范圍及保護(hù)面積應(yīng)符合下列規(guī)定：
    1 著火的地上固定頂儲(chǔ)罐及距著火儲(chǔ)罐罐璧1.5倍著火罐直徑范圍內(nèi)的相鄰地上儲(chǔ)罐應(yīng)同時(shí)冷卻，當(dāng)相鄰地上儲(chǔ)罐超過(guò)3座時(shí)，可按3座較大的相鄰儲(chǔ)鍛計(jì)算消防冷卻水用量。
    2 著火的浮頂罐應(yīng)冷卻，其相鄰儲(chǔ)罐可不冷卻。
    3 著火罐的保護(hù)面積應(yīng)按罐壁外表面面積計(jì)算，相鄰罐的保護(hù)面積可按實(shí)際需要冷卻部位的外表面面面積計(jì)算，但不得小于罐壁外表面面積的1/2。
3.1.10 系統(tǒng)用于冷卻全壓力式及半冷凍式液化烴或類(lèi)似液體儲(chǔ)罐時(shí)，其冷卻范圍及保護(hù)面積應(yīng)符合下列規(guī)定：
    1 著火罐及距著火罐罐驟1.5倍著火罐直徑范圍內(nèi)的相鄰罐應(yīng)同時(shí)冷卻；當(dāng)相鄰罐超過(guò)3座時(shí)，可按3座較大的相鄰罐計(jì)算消防冷卻水用量。
    2 著火罐保護(hù)面積應(yīng)按其罐體外表面面積計(jì)算，相鄰罐保護(hù)面積應(yīng)按其罐體外表面面積的1/2計(jì)算。
3.1.11 系統(tǒng)用于冷卻全冷凍式液化烴或類(lèi)似液體儲(chǔ)罐時(shí)，其冷卻范圍及保護(hù)面積應(yīng)符合下列規(guī)定：
    1 采用鋼制外壁的單容罐，著火罐及距著火罐罐壁1.5倍著火罐直徑范圍內(nèi)的相鄰罐應(yīng)同時(shí)冷卻。著火罐保護(hù)面面積應(yīng)按其罐體外表面面積計(jì)算，相鄰罐保護(hù)面積應(yīng)按罐壁外表面面積的1/2及灌頂外表面面積之和計(jì)算。
    2 混凝土外壁與儲(chǔ)罐間無(wú)填充材料的雙容罐。著火罐的罐壁與罐頂及距著火罐罐壁1.5倍著火罐直徑范圍內(nèi)的相鄰罐罐頂應(yīng)同時(shí)冷卻。
    3 混凝土外壁與儲(chǔ)罐間有保溫材料填充的雙容罐，著火罐的罐頂及距著火罐罐壁1.5倍著火罐直徑范圍內(nèi)的相鄰罐罐頂應(yīng)同時(shí)冷卻。
    4 采用混凝土外壁的全容罐，當(dāng)管道進(jìn)出口在罐頂時(shí)，冷卻范圍應(yīng)包括罐頂泵平臺(tái)，且宜包括管帶和鋼梯。
  條文說(shuō)明  
3.1 基本設(shè)計(jì)參數(shù)
 
3.1.1 基本設(shè)計(jì)參數(shù)包括設(shè)計(jì)供給強(qiáng)度、持續(xù)噴霧時(shí)間、保護(hù)面積、水霧噴頭的工作壓力和系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間?；驹O(shè)計(jì)參數(shù)需要根據(jù)水噴霧滅火系統(tǒng)的防護(hù)目的與保護(hù)對(duì)象的類(lèi)別來(lái)選取。
3.1.2 水噴霧滅火系統(tǒng)的供給強(qiáng)度、響應(yīng)時(shí)間和持續(xù)噴霧時(shí)間是保證滅火或防護(hù)冷卻效果的基本設(shè)計(jì)參數(shù)。本條按防護(hù)目的，針對(duì)不同保護(hù)對(duì)象規(guī)定了各自的供給強(qiáng)度、持續(xù)噴霧時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間。
    （1）關(guān)于保護(hù)對(duì)象的防護(hù)目的
    1）油浸變壓器的水噴霧防護(hù)
    變壓器是從原油中提煉出的以環(huán)烴為主的烴類(lèi)液體混合物，初餾點(diǎn)大于300℃，閃點(diǎn)一般在140℃以上，變壓器油經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間工作后，因高壓電解、局部高溫裂解，會(huì)產(chǎn)生少量的氫和輕烴，這些氣態(tài)可燃物質(zhì)很容易發(fā)生爆炸。
    本規(guī)范編制組針對(duì)油浸變壓器火災(zāi)進(jìn)行了專門(mén)研究，搜集了國(guó)內(nèi)若干變壓器火災(zāi)案例，由案例分析得知，變壓器的火災(zāi)模式主要有三種：初期絕緣子根部爆裂火災(zāi)、油箱局部爆裂火災(zāi)、油箱整體爆裂火災(zāi)。其中以初期絕緣子根部爆裂火災(zāi)為主，油箱局部爆裂火災(zāi)多由絕緣子根部爆裂火災(zāi)發(fā)展而成。從三種火災(zāi)模式來(lái)看，固定滅火系統(tǒng)能夠撲救的火災(zāi)為絕緣子根部爆裂火災(zāi)與變壓器油沿油箱外避流向集油池的變壓器油箱局部爆裂火災(zāi)，油箱整體爆裂火災(zāi)是各種固定滅火系統(tǒng)無(wú)法保護(hù)的。所以，水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定立足于撲救絕緣子根部爆裂火災(zāi)與變壓器油沿油箱外壁流向集油池的變壓器油箱局部爆裂火災(zāi)。
    對(duì)此，公安部天津消防研究所會(huì)同有關(guān)單位，在2009年5月～6月進(jìn)行了多次變壓器火災(zāi)模擬試驗(yàn)，變壓器模型用鋼板焊制而成，長(zhǎng)2500mm、寬1600mm、高1500mm，在變壓器模型的兩個(gè)斜面上各開(kāi)有3個(gè)ϕ460的圓孔，用來(lái)模擬變壓器發(fā)生火災(zāi)時(shí)沿絕緣子開(kāi)裂的情形，圓孔均勻布置。每次試驗(yàn)變壓器模型的的開(kāi)孔情況如下：試驗(yàn)1 和試驗(yàn)2所有孔全開(kāi)；試驗(yàn)3為3個(gè)開(kāi)孔，開(kāi)孔位于變壓器模型的同一側(cè)；試驗(yàn)4為4個(gè)開(kāi)孔，變壓器一側(cè)開(kāi)3孔，另一側(cè)中間開(kāi)孔；試驗(yàn)5為2個(gè)開(kāi)孔，一側(cè)中間開(kāi)孔，一側(cè)邊上開(kāi)孔；試驗(yàn)6為3個(gè)開(kāi)孔，一側(cè)兩邊開(kāi)孔，一側(cè)中間開(kāi)孔。主要試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。
表3 試驗(yàn)結(jié)果
      試驗(yàn)結(jié)果表明，水噴霧災(zāi)變壓器火災(zāi)時(shí)，水霧蒸發(fā)形成的水蒸氣的窒息作用明顯，可以較快控制火災(zāi)，在變壓器開(kāi)孔較少時(shí)，變壓器內(nèi)部和外部未形成良好通風(fēng)條件，火災(zāi)規(guī)模小，水噴霧可以成功滅火；而在變壓器開(kāi)孔較多時(shí)，內(nèi)、外部易形成良好通風(fēng)條件，火災(zāi)規(guī)模大，較大的噴霧強(qiáng)度也難以滅火。－般情況下，變壓器初期火災(zāi)規(guī)模較小，可能會(huì)只有個(gè)別絕緣套管爆裂，此時(shí)若水噴霧滅火系統(tǒng)及時(shí)啟動(dòng)，則可有效撲滅火災(zāi)，但若火災(zāi)發(fā)展到一定規(guī)模時(shí)，如多個(gè)絕緣套管同時(shí)爆裂或油箱炸裂時(shí)，且水噴霧難以滅火，但此時(shí)靠水霧的冷卻、窒息作用可以有效控制火災(zāi)，可為采取其他消防措施贏得時(shí)間。
    2）液化烴儲(chǔ)罐或類(lèi)似液體儲(chǔ)罐的水噴霧防護(hù)
    常溫下為氣態(tài)的烴類(lèi)氣體（C1～C4）經(jīng)過(guò)加壓或（和）降溫呈液態(tài)后即稱為液化烴，其他類(lèi)似液體是指理化性能和液化烴相似的液體，如環(huán)氧乙烷、二甲醚、液氨等。對(duì)于液化烴儲(chǔ)罐或類(lèi)似液體儲(chǔ)罐，設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)的目的主要是對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行冷卻降溫，防止發(fā)生沸液蒸汽爆炸。如LPG儲(chǔ)罐發(fā)生泄漏后，過(guò)熱液體會(huì)迅速汽化，形成LPG蒸汽云，蒸汽云遇火源發(fā)生爆炸后，會(huì)回火點(diǎn)燃泄漏源，形成噴射火，使儲(chǔ)罐暴露于火焰中，若此時(shí)不能對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行有效的冷卻，罐內(nèi)液體會(huì)急速膨脹、沸騰，液面以上的罐壁（干壁）溫度將迅速升高，強(qiáng)度下降。同時(shí)，蒸汽壓會(huì)出現(xiàn)異常的升高，一定時(shí)間后，干壁將產(chǎn)生熱塑性破口，罐內(nèi)壓力急劇下降，液體處于深過(guò)熱狀態(tài)，迅速膨脹氣化產(chǎn)生大量蒸汽，從而引發(fā)沸液蒸汽爆
炸。發(fā)生沸液蒸汽爆炸將會(huì)導(dǎo)致重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，其后果是災(zāi)難性的。據(jù)火災(zāi)案例及相關(guān)研究，一個(gè)9000kg的LPG儲(chǔ)罐發(fā)生。沸液蒸汽爆炸，其沖擊波將致使半徑115m范圍內(nèi)露天人員死亡或整幢建筑破壞的概率可能高達(dá)100%，影響半徑達(dá)235m，如若考慮高速容器碎塊拋射物造成的傷害，影響范圍可達(dá)300m～600m，甚至達(dá)到800m以上。因此，這類(lèi)儲(chǔ)罐設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)的主要目的就是對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行冷卻降溫，防止形成沸液蒸汽爆炸。
    （2）供給強(qiáng)度和持續(xù)噴霧時(shí)間
    1）國(guó)外相關(guān)規(guī)范對(duì)噴霧強(qiáng)度的規(guī)定
    按防護(hù)目的規(guī)定見(jiàn)表4。
表4 國(guó)外規(guī)范對(duì)水噴霧滅火系統(tǒng)噴霧強(qiáng)度的規(guī)定
      按保護(hù)對(duì)象的規(guī)定見(jiàn)表5。 表5 國(guó)外規(guī)范對(duì)水噴霧滅火系統(tǒng)噴霧強(qiáng)度的規(guī)定
      2）國(guó)外相關(guān)規(guī)范對(duì)持續(xù)噴霧時(shí)間的規(guī)定
    美國(guó)NFPA15和API 2030對(duì)水噴霧滅火系統(tǒng)的持續(xù)噴霧時(shí)間作為一個(gè)工程判斷問(wèn)題處理，對(duì)防護(hù)冷卻系統(tǒng)要求能持續(xù)噴霧數(shù)小時(shí)不中斷。
    日本保險(xiǎn)協(xié)會(huì)規(guī)定水噴霧滅火系統(tǒng)的持續(xù)噴霧時(shí)間不應(yīng)小于90min。日本消防法、日本《液化石油氣保安規(guī)則》對(duì)具體保護(hù)對(duì)象的持續(xù)噴霧時(shí)間規(guī)定如下：通信機(jī)房和儲(chǔ)存可燃物的場(chǎng)所，汽車(chē)庫(kù)和停車(chē)場(chǎng)要求水源保證不小于持續(xù)噴霧20min的水量。
    prEN14816對(duì)水噴霧的各類(lèi)保護(hù)對(duì)象規(guī)定了噴霧時(shí)間，最短的30min，最長(zhǎng)的120min。
    3）國(guó)內(nèi)規(guī)范的規(guī)定
    現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50084中規(guī)定嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)建構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)噴水強(qiáng)度為12L/（min•㎡）～16L/（min•㎡），消防用水量按火災(zāi)延續(xù)時(shí)間不小于1h計(jì)算。
    現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50160中規(guī)定全壓力式液化烴儲(chǔ)罐的消防冷卻水供給強(qiáng)度為9L/（min•㎡），火災(zāi)延續(xù)時(shí)間按6h計(jì)算；對(duì)于甲_B、乙、丙類(lèi)液體儲(chǔ)罐，固定頂儲(chǔ)罐的消防冷卻水供給強(qiáng)度為2.5L/（min•㎡），浮頂罐和相鄰罐為2.0L/（min•㎡），冷卻水延續(xù)時(shí)間，直徑不超過(guò)20m的按4h計(jì)算，直徑超過(guò)20m的按6h計(jì)算?，F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50183的規(guī)定和現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50160類(lèi)似。
    4）國(guó)內(nèi)外有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)
    ①英網(wǎng)消防研究所皮·內(nèi)斯發(fā)表的論文《水噴霧應(yīng)用于易燃液體火災(zāi)時(shí)的性能》中的有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：
    高閃點(diǎn)油火災(zāi)：滅火要求的供給強(qiáng)度為9.6L/（min•㎡）～60L/（min•㎡）；
    水溶性易燃液體火災(zāi)；滅火要求的供給強(qiáng)度為9.6L/（min•㎡）～18L/（min•㎡）；
    變壓器火災(zāi)：滅火要求的供給強(qiáng)度為9.6L/（min•㎡）～60L/（min•㎡）；
    液化石油氣儲(chǔ)轍火災(zāi)：防護(hù)冷卻要求的供給強(qiáng)度為9.6L/（min• ㎡）。
    ②英國(guó)消防協(xié)會(huì)G•布雷發(fā)表的論文《液化氣儲(chǔ)罐的水噴霧保護(hù)》中指出：只有以10L/（min•㎡）的供給強(qiáng)度向儲(chǔ)罐噴射水霧才能為被火焰包圍的儲(chǔ)罐提供安全保護(hù)。
    ③美國(guó)石油協(xié)會(huì)（API）和日本工業(yè)技術(shù)院資源技術(shù)試驗(yàn)所分別在20世紀(jì)50年代和60年代進(jìn)行了液化氣儲(chǔ)罐水噴霧保護(hù)的試驗(yàn)，結(jié)果均表明對(duì)液化石油氣儲(chǔ)罐的供給強(qiáng)度大于6L/（min• ㎡）即是安全的，采用10L/（min• ㎡）的供給強(qiáng)度是可靠的。
    ④20世紀(jì)80年代，公安部天津消防研究所對(duì)柴油、煤油、變壓器油等液體進(jìn)行了滅火試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表6，可以看到在12.8L/（min• ㎡）的供給強(qiáng)度下，水噴霧可較快滅火。
表6 試驗(yàn)數(shù)據(jù)表
      ⑤公安部天金消防研究所于1982年至1984年進(jìn)行了液化石油氣儲(chǔ)罐受火災(zāi)加熱時(shí)噴霧冷卻試驗(yàn)，對(duì)一個(gè)被火焰包圍的球面罐壁進(jìn)行噴霧冷卻，獲得了與美、英、日等國(guó)同類(lèi)試驗(yàn)基本一致的結(jié)論，即6L/（min• ㎡）供給強(qiáng)度是接近控制壁溫，防止儲(chǔ)罐干壁強(qiáng)度下降的臨界值，10L/（min• ㎡）供給強(qiáng)度可獲得露天有風(fēng)條件下保護(hù)儲(chǔ)罐干壁的滿意效果。
    ⑥公安部、石油部、商業(yè)部，1966年在公安部天津消防研究所進(jìn)行泡沫滅火試驗(yàn)時(shí)，對(duì)100m³敞口汽油儲(chǔ)罐采用固定式冷卻，測(cè)得冷卻水強(qiáng)度最低為0.49L/（s•m），最高為0.82 L/（s•m）。1000m³油罐采用固定式冷卻，測(cè)得冷卻水強(qiáng)度為1.2L/（s•m）～1.5（L/s•m）。上述試驗(yàn)，冷卻效果較好，試驗(yàn)油罐溫度控制在200℃～325℃之間，僅發(fā)現(xiàn)罐壁部分出現(xiàn)焦黑，罐體未發(fā)生變形。當(dāng)時(shí)認(rèn)為：固定式冷卻水供給強(qiáng)度可采用0.5L/（s•m），并且由于設(shè)計(jì)時(shí)不能確定哪是著火罐、哪是相鄰罐，《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》TJ 16-74與《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ 74-84最先規(guī)定著火罐和相鄰罐固定式冷卻水最小供給強(qiáng)度同為0.5L/ （s•m）。此后，國(guó)內(nèi)石油庫(kù)工程項(xiàng)目基本都采用了這一參數(shù)。
    隨著儲(chǔ)罐容量、高度的不斷增大，以單位周長(zhǎng)表示的0.5L/（s•m）冷卻水供給強(qiáng)度對(duì)于高度大的儲(chǔ)罐偏??；為使消防冷卻水在罐壁上分布均勻，罐壁設(shè)加強(qiáng)圈、抗風(fēng)圈的儲(chǔ)罐需要分幾圈設(shè)消防冷卻水環(huán)管供水；國(guó)際上已通行采用“單位面積法”來(lái)表示冷卻水供給強(qiáng)度。所以，現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50074和《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50160將以單位周長(zhǎng)表示的冷卻水供給強(qiáng)度，按罐壁高13m的5000m³固定頂儲(chǔ)罐換算成單位罐壁表面積表示的冷卻水供給強(qiáng)度，即0.5L/（s•m ）×60÷13m≈2.3L/（min•㎡），適當(dāng)調(diào)整取2.5L/（min•㎡）。故規(guī)定固定頂儲(chǔ)罐、淺盤(pán)式或浮盤(pán)由易熔材料制作的內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的著火罐冷卻水供給強(qiáng)度為2.5L/（ min•㎡。浮頂、內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐著火時(shí)，通常火勢(shì)不大，且不是罐壁四周都著火，故冷卻水供給強(qiáng)度小些?，F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50183也是這種思路。
    相鄰儲(chǔ)罐的冷卻水供給強(qiáng)度至今國(guó)內(nèi)未開(kāi)展過(guò)試驗(yàn)，現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50074和《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50160對(duì)此參數(shù)是根據(jù)測(cè)定的熱輻射強(qiáng)度進(jìn)行推算確定的。思路是：甲_B、乙類(lèi)固定頂儲(chǔ)罐的間距為0.6D（D為儲(chǔ)罐直徑），接近0.5D，假設(shè)消防冷卻水系統(tǒng)的水溫為20℃，冷卻過(guò)程中一半冷卻水達(dá)到100℃并汽化吸收的熱量為1465kJ/L，要帶著距著火油罐罐壁0.5D處最大值為23.84 kW/㎡（相關(guān)試驗(yàn)測(cè)量值）輻射熱，所需的冷卻水供給強(qiáng)度約為1.0L/（min•㎡）?！妒蛶?kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB J74-84（1995年版）和《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50160-92曾一度規(guī)定相鄰儲(chǔ)罐固定式冷卻水供給強(qiáng)度為1.0L/（min•㎡）。后因要滿足這一參數(shù)，噴頭的工作壓力需降至著火罐冷卻水噴頭工作壓力的1/6.25，在操作上難以實(shí)現(xiàn)。于是，《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50160-92（1999年版）率先修改，不管是固定頂儲(chǔ)罐還是浮頂儲(chǔ)罐，其冷卻強(qiáng)度均調(diào)整為2.0L/（min•㎡）?！妒蛶?kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50074-2002也采納了這一參數(shù)。
    值得說(shuō)明的是，100m³試驗(yàn)罐高5.4m.，若將1966年國(guó)內(nèi)試驗(yàn)時(shí)測(cè)得的最低冷卻水強(qiáng)度0.49L/（s•m）一值進(jìn)行換算，結(jié)果應(yīng)大致為6.0L/（min•㎡）；相鄰儲(chǔ)罐消防冷卻水供給強(qiáng)度的推算思路也不一定成立。與國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定相比（見(jiàn)表7），我國(guó)規(guī)范規(guī)定的消防冷卻水供給強(qiáng)度偏低。然而，設(shè)置消防冷卻水系統(tǒng)的儲(chǔ)罐區(qū)大都設(shè)置了泡沫滅火系統(tǒng)，及時(shí)供給泡沫可快速滅火；并且著火儲(chǔ)罐不一定為輻射熱強(qiáng)度大的汽油、不一定處于中低液位、不一定形成全敞口。所以，規(guī)范規(guī)定的冷卻水供給強(qiáng)度是能發(fā)揮一定作用的。
表7 部分國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范規(guī)定的可燃液體儲(chǔ)罐消防冷卻水供給強(qiáng)度
      （3）有關(guān)響應(yīng)時(shí)間的主要依據(jù)
    水噴霧滅火系統(tǒng)一般用于火災(zāi)危險(xiǎn)性大、火災(zāi)蔓延速度快、滅火難度大的保護(hù)對(duì)象。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)如不及時(shí)滅火或進(jìn)行防護(hù)冷卻，將造成較大的損失。因此，水噴霧滅火系統(tǒng)不僅要保證足夠的供給強(qiáng)度和持續(xù)噴霧時(shí)間，而且要保證系統(tǒng)能迅速啟動(dòng)。響應(yīng)時(shí)間是評(píng)價(jià)水噴霧滅火系統(tǒng)啟動(dòng)快慢的性能指標(biāo)，也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮的基本參數(shù)之一。本條根據(jù)保護(hù)對(duì)象的防護(hù)目的及防火特性，規(guī)定了各類(lèi)對(duì)象的響應(yīng)時(shí)間。
    國(guó)外規(guī)范有關(guān)響應(yīng)時(shí)間的規(guī)定如下：
    NFPA15規(guī)定系統(tǒng)應(yīng)能使水進(jìn)入管道并從所有開(kāi)式噴頭有效噴灑水霧，期間不應(yīng)有延遲。對(duì)此在附錄中解釋為水噴霧滅火系統(tǒng)的即時(shí)啟動(dòng)需要滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)，在大多數(shù)裝置中，所有開(kāi)式噴頭應(yīng)在探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)到火災(zāi)后30s內(nèi)有效噴水。另外規(guī)定探測(cè)系統(tǒng)應(yīng)在沒(méi)有延遲的情況下啟動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)閥。對(duì)此在附錄中解釋為探測(cè)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間從暴露于火災(zāi)到系統(tǒng)啟動(dòng)閥啟動(dòng)一般為40s。
    prEN14816規(guī)定系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足在探測(cè)系統(tǒng)動(dòng)作之后的60s內(nèi)，所有噴頭應(yīng)能有效噴霧。此外，某些國(guó)外規(guī)范推薦水噴霧滅火系統(tǒng)采用與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)控制，系統(tǒng)組成中采用雨淋報(bào)警閥控制水流，并使其能自動(dòng)或手動(dòng)開(kāi)啟的做法均是為了保證系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。
    綜上所述，當(dāng)水噴霧滅火系統(tǒng)用于滅火時(shí)，要求系統(tǒng)能夠快速啟動(dòng)，以將火災(zāi)撲滅于初期階段，因此，規(guī)定系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不大于60s。當(dāng)系統(tǒng)用于防護(hù)冷卻時(shí)，根據(jù)保護(hù)場(chǎng)所的危險(xiǎn)程度及系統(tǒng)的可操作性，分別規(guī)定了不同的響應(yīng)時(shí)間。如對(duì)于危險(xiǎn)性較大的液化烴儲(chǔ)罐，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，需要盡快冷卻，以免發(fā)生沸液蒸汽爆炸，因此，規(guī)'定其響應(yīng)時(shí)間不大于120s；對(duì)于危險(xiǎn)程度相對(duì)較低的甲_B、乙、丙類(lèi)液體儲(chǔ)罐，發(fā)生火災(zāi)后，短時(shí)間內(nèi)火災(zāi)不會(huì)對(duì)儲(chǔ)罐造成較大危害，因此，規(guī)定響應(yīng)時(shí)間不大于300s。
     （4）其他說(shuō)明
    當(dāng)水噴霧滅火系統(tǒng)用于滅火時(shí)，具體設(shè)計(jì)參數(shù)基本是按照火災(zāi)類(lèi)別來(lái)規(guī)定的，這樣可以涵蓋更多的保護(hù)對(duì)象。如對(duì)于加工和使用可燃液體的設(shè)備，其可燃物主要為液體，可根據(jù)所用液體的閃點(diǎn)來(lái)確定具體設(shè)計(jì)參數(shù)。舉例說(shuō)明，對(duì)于電廠中的汽輪機(jī)油箱、磨煤機(jī)油箱、電液裝置、氫密封油裝置、汽輪發(fā)電機(jī)組軸承、給水泵油箱等，這些設(shè)備所使用油品的閃點(diǎn)一般在120℃以上，適用閃點(diǎn)高于120℃液體的設(shè)計(jì)參數(shù)；對(duì)于鍋爐燃燒器、柴油發(fā)電機(jī)室、柴油機(jī)消防泵及油箱等，適用閃點(diǎn)60℃～120℃的液體的設(shè)計(jì)參數(shù)。對(duì)于鋼鐵冶金企業(yè)中的熱連軋高速軋機(jī)機(jī)架（未設(shè)油霧抑制系統(tǒng)）、液壓站、潤(rùn)滑油站（庫(kù)）、地下油管廊、儲(chǔ)油間、柴油發(fā)電機(jī)房等，適用閃點(diǎn)60℃～120℃的液體的設(shè)計(jì)參數(shù)；對(duì)于配電室、油浸電抗器室、電容器室，適用閃點(diǎn)高于120℃液體的設(shè)計(jì)參數(shù)。
    表3.1.2中甲、乙類(lèi)液體及可燃?xì)怏w生產(chǎn)、輸送、裝卸設(shè)施包括泵、壓縮機(jī)等相關(guān)設(shè)備。
    本條規(guī)定的參數(shù)為水噴霧滅火系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)必須做到，否則滅火火和冷卻效果難以保證。因此，將本條確定為強(qiáng)制性條文。
3.1.3 本條規(guī)定的主要依據(jù)如下：
    （1）防護(hù)目的
    水霧噴頭須一定工作壓力下才能使出水形成噴霧狀態(tài)。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)一種水霧噴頭而言，工作壓力越高，其出水的霧化效果越好。此外，相同供給強(qiáng)度下，霧化效果好有助于提高滅火效果。滅火時(shí)，要求噴霧的動(dòng)量較大，霧滴粒徑較小，因此，需要向水霧噴頭提供較高的水壓，防護(hù)冷卻時(shí)，要求噴霧的動(dòng)量較小，霧滴粒徑較大，需要提供給噴頭的水壓不宜太高。
    （2）國(guó)外同類(lèi)規(guī)范的規(guī)定
    NFPA15規(guī)定保護(hù)室外危險(xiǎn)場(chǎng)所的噴頭，其最低工作壓力應(yīng)為0.14MPa，保護(hù)室內(nèi)危險(xiǎn)場(chǎng)所的噴頭，其最低工作壓力應(yīng)按其注冊(cè)情況確定。
    API2030規(guī)定的室外噴頭的噴灑壓力不應(yīng)低于0.21MPa。
    日本《水噴霧滅火設(shè)備》按照不同的防護(hù)目的給出的噴頭工作壓力如下：
    滅火：0.25MPa～0.7MPa；
    防護(hù)冷卻：0.15MPa～0.5MPa；
    （3）國(guó)產(chǎn)水霧噴頭的性能
    目前我國(guó)生產(chǎn)的水霧噴頭，多數(shù)在壓力大于或等于0.2MPa時(shí)，能獲得良好的水量分布和霧化要求，滿足防護(hù)冷卻的要求；壓力大于或等于0.35MPa時(shí)，能獲得良好的霧化效果，滿足滅火的要求。另外，公安部天津消防研究所曾對(duì)B型和C型水霧噴頭在不同壓力下的噴霧狀態(tài)進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)，測(cè)試最低壓力為0.15MPa，在該壓力下噴頭的霧化角和霧滴直徑也滿足其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求。
    綜上所述，尤其是根據(jù)我國(guó)水霧噴頭產(chǎn)品現(xiàn)狀和水平，確定了噴頭最低工作壓力。
    水霧噴頭的工作壓力必須滿足本條規(guī)定，否則，影響滅火和冷卻效果。因此，將本條確定為強(qiáng)制性條文。
3.1.4 不論是平面的還是立體的保護(hù)對(duì)象，在設(shè)計(jì)水噴霧滅火系統(tǒng)時(shí)，按設(shè)計(jì)供給強(qiáng)度向保護(hù)對(duì)象表面直接噴霧，并使水霧覆蓋或包圍保護(hù)對(duì)象是保證滅火或防護(hù)冷卻效果的關(guān)鍵。保護(hù)對(duì)象的保護(hù)面積是直接影響水霧噴頭布置、確定系統(tǒng)流量和系統(tǒng)操作的重要因素。
    1 將保護(hù)對(duì)象的外表面面積確定為保護(hù)面積是本款規(guī)定的基本原則。對(duì)于外形不規(guī)則的保護(hù)對(duì)象，則規(guī)定為首先將其調(diào)整成能夠包容保護(hù)對(duì)象的規(guī)則體或規(guī)則體的組合體，然后按規(guī)則體或組合體的外表面面積確定保護(hù)面積。
    2 本款規(guī)定了變壓器保護(hù)面積的確定方法，對(duì)此各國(guó)均有類(lèi)似規(guī)定。
    對(duì)變壓器的防護(hù)需要考慮它的整個(gè)外表面，包括變壓器和附屬設(shè)備的外殼、貯油箱和散熱器等。
    美國(guó)NFPA15和歐洲標(biāo)準(zhǔn)prEN14816均規(guī)定：保護(hù)變壓器時(shí)，需要對(duì)其所有暴露的外表面提供完全的水噴霧保護(hù)，包括特殊構(gòu)造、油枕、泵等設(shè)備。
    日本消防法中對(duì)變壓器保護(hù)面織的確定方法（圖2）如下：
圖2 變壓器保護(hù)面積的確定方法
      3 本款根據(jù)第1款的規(guī)定，要求分層敷設(shè)的多層電纜，在計(jì)算保護(hù)面積時(shí)按包容多層電纜及其托架總體的最小規(guī)則體的外表面面積確定。
3.1.5 液化石油氣灌瓶間的保護(hù)面積為整個(gè)使用面積。對(duì)于陶壇或桶裝酒庫(kù)，盛酒容器破裂后，火災(zāi)可能會(huì)在整個(gè)防火分區(qū)蔓延，因此保護(hù)面積按防火分區(qū)的建筑面積確定。
3.1.6 輸送煤等可燃物料的皮帶一般采用阻燃皮帶，確定其保護(hù)面積時(shí)可按載有可燃物的上行皮帶的上表面積確定，水霧對(duì)著火的輸送皮帶噴灑時(shí)，在向可燃物料噴水的同時(shí)，對(duì)下行皮帶有一定的淋濕作用。當(dāng)輸送棧橋內(nèi)有多條皮帶時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)可考慮僅對(duì)著火皮帶噴水。
    對(duì)于長(zhǎng)距離輸送皮帶，為使系統(tǒng)能夠快速噴水并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，需對(duì)其進(jìn)行分段保護(hù)。參考電廠輸煤棧橋的設(shè)置情況，確定了每段皮帶的最小保護(hù)長(zhǎng)度。一般電廠的輸煤皮帶長(zhǎng)度不超過(guò)400m，電廠的水量一般按照主廠房確定，經(jīng)測(cè)算，全廠水量為600m³/h的電廠，在輸送皮帶著火時(shí)，其水量可同時(shí)滿足400m左右長(zhǎng)皮帶的哦恩誰(shuí)需要。在綜合考慮系統(tǒng)用水量、響應(yīng)時(shí)間、皮帶運(yùn)行速度的情況下，確定每段皮帶的保護(hù)長(zhǎng)度不小于100m。對(duì)于煤化工等其他場(chǎng)所，其用水量一般比電廠大，能夠滿足本條要求。
3.1.7 開(kāi)口容器的著火面為整個(gè)液面，因此要求噴霧覆蓋整個(gè)液面。
3.1.8 本條參照NFPA15《固定水噴霧系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》制訂。
3.1.9 本條規(guī)定了甲_B、乙、丙類(lèi)液體儲(chǔ)罐的冷卻范圍和保護(hù)面積。
    1 本款規(guī)定是在綜合試驗(yàn)和輻射熱強(qiáng)度與距離平方成反比的熱力學(xué)理論及現(xiàn)實(shí)工程中油罐的布置情況的基礎(chǔ)上作出的。
    為給相關(guān)規(guī)范的制定提供依據(jù)，有關(guān)單位分別于1974年、1976年、1987年，在公安部天津消防研究所試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了全敞口汽油儲(chǔ)罐泡沫滅火及其熱工測(cè)試試驗(yàn)。現(xiàn)將有關(guān)輻射熱測(cè)試數(shù)據(jù)摘要匯總，見(jiàn)表8（表中L為測(cè)點(diǎn)至試驗(yàn)油罐中心的距離，D為試驗(yàn)油罐直徑，H為試驗(yàn)油罐高度）。不過(guò)，由于試驗(yàn)時(shí)對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行了水冷卻，且燃燒時(shí)間僅有2min～3min左右，測(cè)得的數(shù)據(jù)可能偏小。即使這樣，1974年的試驗(yàn)顯示，距離5000m³低液面著火油罐1.5倍直徑、測(cè)點(diǎn)高度等于著火儲(chǔ)罐罐壁高度處的輻射熱強(qiáng)度，平均值為2.17kW/㎡，四個(gè)方向平均最大值為2.39kW/㎡，最大值為4.45kW/㎡，1976年的5000m³汽油儲(chǔ)罐試驗(yàn)顯示，壓面高度為11.3m、測(cè)點(diǎn)高度等于著火儲(chǔ)罐罐壁高度時(shí)，距離著火儲(chǔ)罐罐壁1.5倍直徑處四個(gè)方向輻射熱強(qiáng)度平均值為3.07kW/㎡，平均最大值為4.94kW/㎡，最大值為5.82kW/㎡。盡管目前國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范并未明確將輻射熱強(qiáng)度的大小作為消防冷卻的條件，但根據(jù)試驗(yàn)測(cè)試，熱輻射強(qiáng)度達(dá)到4kW/㎡時(shí)，人員只能停留20s；12.5kW/㎡時(shí)，木材燃燒、塑料熔化；37.5kW/㎡時(shí)，設(shè)備完全損壞。課件輻射熱強(qiáng)度達(dá)到4kW/㎡時(shí)，必須進(jìn)行水冷卻，否則，相鄰儲(chǔ)罐被引燃的可能性較大。
表8 國(guó)內(nèi)油罐滅火試驗(yàn)輻射熱測(cè)試數(shù)據(jù)摘要匯總表
      試驗(yàn)證明，熱輻射強(qiáng)度與油品種類(lèi)有關(guān)，油品的輕組分越多，其輻射強(qiáng)度越大?，F(xiàn)將相關(guān)文獻(xiàn)給出的汽油、煤油、柴油和原油的主要火災(zāi)特征參數(shù)摘錄匯總成表9，供參考。由表9可見(jiàn)，主要火災(zāi)特征參數(shù)值，汽油最高，原油最低，汽油的質(zhì)量燃燒速度約為原油的1.33倍，火焰高度約為原油的2.14倍，火焰表面的熱輻射強(qiáng)度約為原油的1.62倍。所以，只要滿足汽油儲(chǔ)罐的安全要求，就能滿足其他油品儲(chǔ)罐的安全要求。
表9 汽油、煤油、柴油和原油的主要火災(zāi)特征參數(shù)
      2 對(duì)于深頂罐，發(fā)生全液面火災(zāi)的幾率極小，更多的火災(zāi)表現(xiàn)為密封處的局部火災(zāi)，設(shè)防基準(zhǔn)為浮頂罐環(huán)形密封處的局部火災(zāi)。環(huán)形密封處的局部火災(zāi)的火勢(shì)較小，如某石化總廠發(fā)生的兩起浮頂罐火災(zāi)，其中10000m³輕柴油浮頂罐著火，15min后撲滅，而密封圈只著了3處，最大處僅為7m長(zhǎng)，相鄰油罐無(wú)需冷卻。
    3 對(duì)于相鄰儲(chǔ)罐，靠近著火罐的一側(cè)接收的輻射熱最大，且越靠近罐頂，輻射熱越大。所以冷卻的重點(diǎn)是靠近著火鋪一側(cè)的罐壁，保護(hù)面積可按實(shí)際需要冷卻部位的面積計(jì)算。但現(xiàn)實(shí)中保護(hù)面積很難準(zhǔn)確計(jì)算，并且相鄰關(guān)系須考慮罐組內(nèi)所有儲(chǔ)罐。為了安全，規(guī)定設(shè)置固定式消防冷卻水系統(tǒng)時(shí)，保護(hù)面積不得小于罐壁表面積的1/2。為實(shí)現(xiàn)相鄰罐的半壁冷卻，設(shè)計(jì)時(shí)，可將固定冷卻環(huán)管等分成2段或4段，著火時(shí)由閥門(mén)控制冷卻范圍，著火油罐開(kāi)啟整圈噴淋管而相鄰油罐僅開(kāi)啟靠近著火罐的半圈。這樣雖然增加了閥門(mén)，但水量可減少。
3.1.10 火災(zāi)時(shí)，著火罐直接受火作用，相鄰罐受著火罐火焰熱輻射作用，為防止罐體溫度過(guò)高而失效，需要及時(shí)對(duì)著火罐和相鄰罐進(jìn)行冷卻。
3.1.11 全冷凍式液化烴儲(chǔ)罐罐頂部的安全閥及進(jìn)出罐罐易泄漏發(fā)生火災(zāi)，同時(shí)考慮罐頂受到的輔射熱較大，不論著火罐還是相鄰罐，都需對(duì)罐頂進(jìn)行冷卻。為使罐內(nèi)的介質(zhì)穩(wěn)定氣化，不至于引起更大的破壞，對(duì)于鋼制單容罐，還需對(duì)著火罐和相鄰罐的罐壁外避進(jìn)行冷卻。對(duì)于無(wú)保溫絕熱層的雙容罐，需對(duì)著火罐的外壁進(jìn)行冷卻，有保溫絕熱層的雙容罐及全容罐則不需對(duì)著火罐的外壁進(jìn)行冷卻。