淺談上海某化工廠房建筑消防設(shè)計(jì)

朱江

摘要介紹了上海某化工廠儲(chǔ)罐區(qū)、甲類倉(cāng)庫(kù)等區(qū)域的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)室內(nèi)外消火栓合用穩(wěn)高壓系統(tǒng)、倉(cāng)庫(kù)雨淋設(shè)計(jì)使用，以及化工廠消防廢水收集等問(wèn)題進(jìn)行分析探討，提出建議和看法。

關(guān)鍵詞 儲(chǔ)罐區(qū) 甲類倉(cāng)庫(kù) 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng) 穩(wěn)高壓室內(nèi)外消火栓合用系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

近幾年，隨著城市規(guī)劃和環(huán)境要求的提高，國(guó)內(nèi)和外資化工廠房建筑很多發(fā)生搬遷。本人有幸參與了多個(gè)化工廠房遷建項(xiàng)目的消防設(shè)計(jì)?，F(xiàn)將其中某個(gè)典型項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)與大家分析、探討。該項(xiàng)目于2010年設(shè)計(jì)完成，2013年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)竣工投產(chǎn)。

1 項(xiàng)目概述

本項(xiàng)目為上海某化工有限公司遷建廠房項(xiàng)目，其位于上海市嘉定區(qū)。

本廠區(qū)的主要建筑和生產(chǎn)類別列舉如下：

甲類生產(chǎn)車間一，單層（局部2層），耐火等級(jí)二級(jí)，建筑體積28000 m3

甲類臥式儲(chǔ)罐，其中3個(gè)80 m3，4個(gè)60 m3;儲(chǔ)存水溶性可燃液體。

甲類倉(cāng)庫(kù)，單層，耐火等級(jí)二級(jí)，建筑體積約為13000 m3。

綜合樓，共三層,耐火等級(jí)二級(jí)，建筑面積6300m2;

5．公用工程樓，消防水池（400m3X2）及消防廢水收集池

2 消防設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目消防系統(tǒng)主要包括：消火栓系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)、消防冷卻水系統(tǒng)、雨淋自動(dòng)噴水－泡沫聯(lián)用系統(tǒng)等。

室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)

室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)合并設(shè)置，穩(wěn)高壓制，消防用水由消防泵房?jī)?nèi)消火栓泵加壓供給，供水壓力0.5MPa，供水量40L/ s。

甲類生產(chǎn)車間移動(dòng)式泡沫槍系統(tǒng)

本項(xiàng)目生產(chǎn)車間為甲類，生產(chǎn)管道內(nèi)有甲、乙類水溶性液體，采用移動(dòng)式泡沫槍系統(tǒng)，設(shè)計(jì)流量為16L/s，供給強(qiáng)度12L/min.m2,作用時(shí)間30min;消防用水由消防泵房?jī)?nèi)泡沫消防泵提供，供水壓力0.88MPa。采用6％型抗溶性水成膜泡沫液（AFFF），由消防泵房?jī)?nèi)泡沫比例混合裝置提供（4 m3）；泡沫消火栓箱內(nèi)設(shè)SN65型消火栓、25m襯膠龍帶(DN65)、PQD8型泡沫管槍及按鈕(防爆)等各一個(gè)?；馂?zāi)時(shí)通過(guò)按鈕打開(kāi)泵房?jī)?nèi)泡沫栓系統(tǒng)管道上電動(dòng)閥及泡沫比例混合裝置泡沫液管上電磁閥，產(chǎn)生泡沫混合液并通過(guò)泡沫管槍向火場(chǎng)噴灑泡沫滅火。

甲類臥式罐區(qū)移動(dòng)式泡沫槍系統(tǒng)

本項(xiàng)目?jī)?chǔ)罐區(qū)為甲、乙類水溶性液體儲(chǔ)罐區(qū)。儲(chǔ)罐區(qū)共有7臺(tái)臥罐，其中3臺(tái)80m3，儲(chǔ)罐直徑φ3m ；4臺(tái)60m3，儲(chǔ)罐直徑φ2.6m。四周設(shè)圍堰，圍堰面積為687.3m2. 根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-2008）第8.7.3條該項(xiàng)目甲類臥式罐區(qū)采用移動(dòng)式泡沫槍系統(tǒng)，根據(jù)《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50151-2010）第4.5.2,4.5.3條取大值，供給強(qiáng)度為12L/min.m2.，連續(xù)供給時(shí)間為30min,經(jīng)計(jì)算設(shè)計(jì)流量為32L/s,泡沫量為3240L。消防用水由消防泵房?jī)?nèi)泡沫消防泵提供，供水壓力0.88MPa；采用6％型抗溶性水成膜泡沫液（AFFF），由消防泵房?jī)?nèi)泡沫比例混合裝置提供（4 m3）；選用8只泡沫消火栓布置在罐區(qū)四周圍，泡沫消火栓箱內(nèi)設(shè)SN65型消火栓、25米襯膠龍帶(DN65)、PQD8型泡沫管槍及按鈕（防爆）等各一個(gè)。火災(zāi)時(shí)通過(guò)按鈕打開(kāi)泵房?jī)?nèi)泡沫栓系統(tǒng)管道上電動(dòng)閥及泡沫比例混合裝置泡沫液管上電磁閥，產(chǎn)生泡沫混合液并通過(guò)泡沫管槍向火場(chǎng)噴灑泡沫滅火。

甲類臥式罐區(qū)固定式冷卻水系統(tǒng)

本項(xiàng)目甲類臥式罐區(qū)儲(chǔ)存的液體為甲、乙類水溶性液體，其中3臺(tái)80m3，儲(chǔ)罐直徑φ3m ，4臺(tái)60m3，儲(chǔ)罐直徑φ2.6m，共有7臺(tái)臥罐。其中最不利3個(gè)罐體為左側(cè)80m3 ，右側(cè)60m3，采用固定式冷卻水系統(tǒng)。根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2006）表8.2.4，其中著火罐供給強(qiáng)度0.1L/ s. m2，供給范圍是罐壁表面積；著火罐供給強(qiáng)度0.1L/ s. m2，供給范圍是罐壁表面積的一半，

相鄰罐作用面積為罐壁表面積的一半;

經(jīng)過(guò)計(jì)算的罐區(qū)冷卻水設(shè)計(jì)用水量取30L/s;消防冷卻水用水由消防泵房?jī)?nèi)消火栓泵提供，供水壓力0.50MPa。

3.5甲類倉(cāng)庫(kù)一、二雨淋自動(dòng)噴水－泡沫聯(lián)用系統(tǒng)

本項(xiàng)目甲類倉(cāng)庫(kù)高8m，貨物堆高不超過(guò)7m, 噴頭采用吸氣式網(wǎng)型ZTPW90型（K=45）。采用雨淋自動(dòng)噴水－泡沫聯(lián)用系統(tǒng)，供給強(qiáng)度12L/min. m2,作用時(shí)間30min,設(shè)計(jì)用水量64L/s,穩(wěn)高壓制，消防用水由消防泵房?jī)?nèi)泡沫消防泵提供，供水壓力0.88MPa。采用6％型抗溶性水成膜泡沫液(AFFF)，由消防泵房?jī)?nèi)泡沫比例混合裝置提供（4m3）；火災(zāi)時(shí)雨淋閥組上防爆型電磁閥及泡沫比例混合裝置泡沫液管上電磁閥由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)控制打開(kāi)，產(chǎn)生泡沫混合液并通過(guò)噴頭向火場(chǎng)噴灑泡沫滅火。

泡沫噴淋系統(tǒng)前期噴泡沫滅火，后期噴水冷卻防止復(fù)燃。倉(cāng)庫(kù)占地面積1480.6m2，每個(gè)防火分區(qū)面積500m2。設(shè)置6套雨淋閥，保護(hù)面積按300m2計(jì)。參數(shù)：泡沫混合液供給強(qiáng)度12L/min.m2，供給時(shí)間10min；噴水強(qiáng)度8L/min.m2，持續(xù)噴水時(shí)間為1h。

經(jīng)計(jì)算,甲類生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)流量Ql=64L/s.

泡沫混合液流量Wl=QlXt=64*10*60=38400L=38.4m3

泡沫液量W2=38400*0.06=2304L 泡沫液有效容積應(yīng)為1.15 W2=2650 m3

配置泡沫混合液水量W3=38400*（1-0.06）=36096L=36.096 m3

經(jīng)計(jì)算噴淋泵揚(yáng)程需H=0.88MPa.

消防計(jì)算結(jié)論

廠區(qū)室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)合并設(shè)置，穩(wěn)高壓制；消火栓主泵:Q=40L/s,H=0.5MPa，N=37Kw,一用一備;穩(wěn)壓泵:Q=5L/s,H=0.6MPa，N=7.5Kw，一用一備;穩(wěn)壓罐:120L.

自動(dòng)噴淋泡沫消防系統(tǒng)：甲類倉(cāng)庫(kù)采用雨淋自動(dòng)噴水－泡沫聯(lián)用系統(tǒng)，穩(wěn)高壓制，與甲類車間、甲類罐區(qū)泡沫栓系統(tǒng)合并設(shè)置；泡沫主泵:Q=64L/s,H=0.88MPa，N=90Kw，一用一備;穩(wěn)壓泵:Q=3L/s,H=1.05MPa，N=7.5Kw，一用一備;穩(wěn)壓罐:80L;泡沫比例混合裝置:V=4 m3,Q=16~64L/s,6%。

一次火災(zāi)的消防用水量為710.2m3。泡沫液用量16 m3。消防水池設(shè)置了2個(gè)400 m3，共800m3;

3設(shè)計(jì)中碰到的問(wèn)題

關(guān)于是否設(shè)置消防收集池排放消防污水的問(wèn)題

本項(xiàng)目原料為甲類物品，產(chǎn)品為涂料，具有易燃易爆的特點(diǎn)，火災(zāi)時(shí)，消防水會(huì)混入容器管道破裂后的泄露物料。筆者考慮到如果不采取措施加以收集，會(huì)沿地面流淌至廠區(qū)雨水管道，最終流到廠區(qū)外河流內(nèi)，造成地表水環(huán)境嚴(yán)重污染。因此考慮將生產(chǎn)廢水收集池和消防廢水收集池合并設(shè)置。在廠區(qū)雨水管網(wǎng)總排出口前設(shè)置了閥門進(jìn)行切換，事故時(shí)接入消防收集池，平時(shí)直接排入河道。在廠區(qū)污水管網(wǎng)總排出口前設(shè)置閥門進(jìn)行污水切換，不合格時(shí)接入生產(chǎn)收集池，合格時(shí)直接排入市政污水管網(wǎng)。

因?yàn)槟壳坝行I(yè)主仍舊存在僥幸心理，認(rèn)為消防收集池平時(shí)不是必須的，而在建設(shè)費(fèi)用方面又是一筆很大的開(kāi)銷.根據(jù)《化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50483-2009）第6.6.1,6.6.3條化工建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)設(shè)置應(yīng)急事故水池，對(duì)于消防收集池的容量問(wèn)題，本人認(rèn)為本著對(duì)環(huán)境保護(hù)的影響，又考慮到業(yè)主造價(jià)成本等問(wèn)題，消防收集池的容積應(yīng)按消防實(shí)際用水量來(lái)確定，最終確定生產(chǎn)廢水收集池容積為100 m3，消防廢水收集池容積為750 m3。

關(guān)于室內(nèi)外消火栓合用穩(wěn)高壓設(shè)置

穩(wěn)高壓系統(tǒng)中平時(shí)管網(wǎng)壓力由小流量的穩(wěn)壓設(shè)施維持管網(wǎng)的消防水壓力，不能滿足消防水量的需要；當(dāng)火災(zāi)時(shí)，管網(wǎng)向外供水，系統(tǒng)壓力下降，靠管網(wǎng)中的壓力變化自動(dòng)啟動(dòng)消防水泵，以滿足消防用水量及水壓要求。與臨時(shí)高壓相比，穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)的供水速度快，能及時(shí)向火場(chǎng)供水，盡快地將火災(zāi)在初期階段撲滅或有效控制。另外設(shè)置穩(wěn)高壓系統(tǒng)不需要設(shè)置屋頂消防水箱，能有效減輕結(jié)構(gòu)荷載，防止水質(zhì)二次污染。本項(xiàng)目消防系統(tǒng)較多，根據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范《民用建筑水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程》（DGJ08-94-2007 J11056-2007）第6.1.4.6條采用室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)能有效提高消防水池的保護(hù)半徑到400m,而且相對(duì)地使室外管線數(shù)量減少，便于管理維修。實(shí)踐證明，在此后也得到了業(yè)主的認(rèn)可。

關(guān)于甲類倉(cāng)庫(kù)雨淋自動(dòng)噴水－泡沫聯(lián)用系統(tǒng)作用面積的確定

根據(jù)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.2.5條“在火災(zāi)水平蔓延速度快、閉式噴頭的開(kāi)放不能及時(shí)使噴水有效覆蓋著火區(qū)域的場(chǎng)所，采用雨淋系統(tǒng)”；“嚴(yán)重危險(xiǎn)II級(jí)應(yīng)采用雨淋系統(tǒng)”，考慮到水溶性類甲、乙類液體倉(cāng)庫(kù)的火災(zāi)嚴(yán)重性，因此僅設(shè)消火栓及滅火器作為滅火設(shè)施是不夠的。為了火災(zāi)能迅速滅火，抑制和控制火勢(shì)，防止火災(zāi)蔓延，本人認(rèn)為采用雨淋自動(dòng)噴水－泡沫聯(lián)用系統(tǒng)比較可靠。

因?yàn)樵搨}(cāng)庫(kù)甲類區(qū)域占地面積較大，按“噴規(guī)”5.0.4規(guī)定，單個(gè)雨淋閥控制的噴水面積不宜大于“噴規(guī)”表5.0.1中的作用面積，按“噴規(guī)”5.0.1規(guī)定，嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)Ⅰ級(jí)為260m2，根據(jù)“防火規(guī)范”第3.3.3條，本建筑一個(gè)防火分區(qū)的面積為：480m2，根據(jù)規(guī)范則需要安裝64個(gè)泡沫噴頭，顯然很不經(jīng)濟(jì)。同時(shí)，我們考慮到初期火災(zāi)幾個(gè)噴頭噴水即可滅火，而雨淋系統(tǒng)一經(jīng)開(kāi)啟，大量開(kāi)式噴頭同時(shí)動(dòng)作，勢(shì)必造成水患。本人采用同一區(qū)域內(nèi)雨淋閥并聯(lián)設(shè)計(jì)，利用止回閥的設(shè)置有效控制雨淋-泡沫系統(tǒng)的作用面積。因此該工程在設(shè)計(jì)中采用這種布置形式，具體見(jiàn)圖1。

另國(guó)家規(guī)范中對(duì)泡沫噴淋作用面積沒(méi)有規(guī)定，但《消防技術(shù)規(guī)范實(shí)施手冊(cè)》第九章第9.4.7節(jié)中指出：‘對(duì)于安裝有固定泡沫噴頭的機(jī)房、變壓器室、生產(chǎn)廠房等的燃燒面積，一般情況下，按室內(nèi)占地面積（防火分區(qū)的占地面積）計(jì)算，若室內(nèi)面積超過(guò)400m2時(shí)，仍可按400 m2計(jì)算。本工程雖然保護(hù)面積的劃分按250 m2計(jì)，但泡沫液供給流量按同一層平面內(nèi)最中間一個(gè)區(qū)域著火時(shí)，其相鄰的16個(gè)區(qū)域噴頭也動(dòng)作時(shí)所需的最大量計(jì)算，故本工程泡沫噴淋作用面積按300 m2計(jì). 經(jīng)計(jì)算,甲類倉(cāng)庫(kù)雨淋自動(dòng)噴水－泡沫聯(lián)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為64L/s，水量相對(duì)比較經(jīng)濟(jì)合理。

關(guān)于甲類臥式罐區(qū)固定式冷卻水系統(tǒng)的設(shè)置

對(duì)于甲類臥式罐區(qū)固定式冷卻系統(tǒng)，“石化規(guī)”中強(qiáng)度參數(shù)為相對(duì)于罐體側(cè)表面積的流量，而“建規(guī)”的則注明僅臥式罐適用相對(duì)罐體表面積的供水強(qiáng)度。關(guān)于相鄰罐計(jì)算數(shù)量，“石化規(guī)”要求當(dāng)鄰近立式罐超過(guò)3個(gè)時(shí)，冷卻水量按3個(gè)計(jì)算；而“建規(guī)”，則需按4個(gè)計(jì)算。本人認(rèn)為為安全起見(jiàn)采用“建規(guī)”中的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。甲類臥式罐區(qū)采用固定式冷卻水系統(tǒng)的設(shè)置安全性比較高。

本項(xiàng)目的冷卻水系統(tǒng)噴淋管道沿著罐體上下分區(qū)布置，不但可以解決夏季

防曬上半部分的罐體需要冷卻降溫的要求，同時(shí)最大限度的保證環(huán)管的水壓均衡，保證罐表面積的冷卻強(qiáng)度相同。系統(tǒng)的控制閥采用了快開(kāi)易開(kāi)式手動(dòng)球閥，不但保證了可靠性同時(shí)也便于鄰近罐的消防冷卻強(qiáng)度的控制。

關(guān)于水噴淋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)行規(guī)范沒(méi)有針對(duì)性內(nèi)容，因此設(shè)計(jì)只能參考《水噴霧規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是兩個(gè)系統(tǒng)畢竟不同，建議國(guó)家有關(guān)部門能增加此部分的設(shè)計(jì)規(guī)范內(nèi)容。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖如下：

參考文獻(xiàn)

薛學(xué)斌 甲類工業(yè)建筑消防設(shè)計(jì)及若干問(wèn)題探討給水排水Vol.36 No.8 2010

GB50151-2010，泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50016-2006，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范

GB50483-2009，化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范

DGJ08-94-2007 J11056-2007，民用建筑水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程