沈聰兒

(浙江省電力設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310012)

1 概述

目前燃煤電廠消防給水設(shè)計(jì)遵循的《火力發(fā)電廠與變站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50229－2006)(以下簡稱《火規(guī)》)，與《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(GB50974－2014)(以下簡稱《消規(guī)》)中的若干條文規(guī)定存在較大差異，現(xiàn)行《火規(guī)》正在修訂中，新版《消規(guī)》于2014年10月1日起實(shí)施，期間有關(guān)條文難以操作和涵蓋。本文著重對規(guī)范中消防給水系統(tǒng)配置、消防用水量和水壓設(shè)計(jì)、穩(wěn)壓裝置選擇、室內(nèi)消火栓布置等條文進(jìn)行分析研究，并提出燃煤電廠室內(nèi)消防給水管道設(shè)計(jì)、消防水泵接合器設(shè)置、消防給水管道材質(zhì)選用等存在問題和解決方法，以供在工程設(shè)計(jì)中借鑒。

2 消防給水設(shè)計(jì)分析研究

2.1 消防給水系統(tǒng)配置

火力發(fā)電廠通常采用消防泵、穩(wěn)壓泵及穩(wěn)壓罐等組成的消防給水系統(tǒng)。經(jīng)多年實(shí)踐檢驗(yàn)，該系統(tǒng)適合燃煤電廠，安全可靠。

為保證電廠消防供水系統(tǒng)的安全可靠及便于管理，并根據(jù)消防給水計(jì)算水量、水壓的情況，采用獨(dú)立的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)。

《消規(guī)》6.1.11條規(guī)定，建筑群共用臨時高壓消防給水時，工礦企業(yè)消防供水的保護(hù)半徑不宜超過1200 m，且占地面積不宜大于200 hm2。

對于1000MW等級機(jī)組規(guī)模及以下的燃煤電廠，全廠(包括廠區(qū)、廠前區(qū)及生活區(qū))采用一套臨時高壓消防給水向全廠建筑群的水滅火系統(tǒng)供水是一種經(jīng)濟(jì)合理消防給水方法，但必須進(jìn)行供水保護(hù)半徑和占地面積復(fù)核，若不滿足規(guī)范要求，應(yīng)分設(shè)系統(tǒng)，分別管理。

2.2 消防用水量和水壓設(shè)計(jì)

通常主廠房為燃煤電廠的最高建筑，最不利點(diǎn)為主廠房煤倉間皮帶頭部。參考目前正在設(shè)計(jì)的某內(nèi)陸電廠(2×1000MW)工程，最大消防用水量為主廠房、最不利點(diǎn)標(biāo)高為51.70 m。

電廠主廠房消防用水量見表1，消防給水需要水頭見表2。

表1 電廠主廠房消防用水量

表2 主廠房消防給水需要水頭

從上表看出，參考工程建筑物最不利點(diǎn)(主廠房煤倉間皮帶頭部)消防用水量和壓力《消規(guī)》均比《火規(guī)》有明顯提高。主要原因是主廠房室內(nèi)外消火栓設(shè)計(jì)流量取值和折減不同，以及《消規(guī)》條文中消火栓栓口動壓留有余量和取可能的最大運(yùn)行壓力所引起的。

按《火規(guī)》7.1.3條規(guī)定，消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)保證消防用水總量達(dá)到最大時，在任何建筑物內(nèi)最不利點(diǎn)處，水槍的充實(shí)水柱不應(yīng)小于13 m。經(jīng)計(jì)算，參考工程消防給水系統(tǒng)的總用水量737 m3、設(shè)計(jì)壓力/工作壓力約0.90 MPa/0.90 MPa。

按《消規(guī)》7.4.12條規(guī)定，高層建筑、廠房、庫房和室內(nèi)凈空超過8 m的民用建筑等場所，消火栓栓口動壓不應(yīng)小于0.35 MPa，且消防水槍充實(shí)水柱應(yīng)按13 m計(jì)算；以及8.2.3條規(guī)定，采用穩(wěn)壓泵穩(wěn)壓的臨時高壓消防給水系統(tǒng)的系統(tǒng)工作壓力，應(yīng)取消防水泵零流量時的壓力、消防水泵吸水口最大靜壓二者之和與穩(wěn)壓泵維持系統(tǒng)壓力時兩者其中的較大值。前者在計(jì)算得到消火栓栓口壓力的基礎(chǔ)上，考慮到其他因素留有約0.10 MPa的余量，后者取可能的最大運(yùn)行壓力，經(jīng)計(jì)算，參考工程消防給水系統(tǒng)的總用水量821 m3、設(shè)計(jì)壓力/工作壓力約1.025 MPa/1.20 MPa。

以往電廠消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水量、水壓按《火規(guī)》7.1.3條規(guī)定計(jì)算確定的。即為系統(tǒng)最不利的疊加，而事實(shí)上燃煤電廠水壓最不利點(diǎn)處，其消防用水量并不是最大，這其中已經(jīng)留有一定的余量，可通過消防水泵流量和揚(yáng)程曲線相適應(yīng)，以保證滅火水量和水壓的要求。筆者認(rèn)為最不利點(diǎn)處按充實(shí)水柱13 m計(jì)算，消火栓栓口動壓0.25 MPa，作為電廠消防水泵的選擇是比較適合的。分析《消規(guī)》7.4.12及8.2.3條，首先是7.4.12條在計(jì)算得到消火栓栓口壓力的基礎(chǔ)上，考慮到其他因素留有約0.10 MPa的余量，規(guī)定了消火栓栓口動壓不小于0.35 MPa。其實(shí)當(dāng)規(guī)定了消火栓栓口動壓值，就確定了其充實(shí)水柱，規(guī)范中兩者是不匹配的；其次是8.2.3條取可能的最大運(yùn)行壓力，消防給水系統(tǒng)都設(shè)有泄壓閥，當(dāng)供水系統(tǒng)滅火時其壓力達(dá)到設(shè)定值時，自動超壓保護(hù)，一般到不了消防水泵零流量時的壓力。筆者對其雖存有異議，但向規(guī)范編制組咨詢認(rèn)為，隨著國力增強(qiáng)和技術(shù)發(fā)展，對消防給水設(shè)計(jì)提出的更新更高要求，電廠消防給水設(shè)計(jì)應(yīng)滿足《消規(guī)》要求。參考工程消防用水量和壓力按《消規(guī)》進(jìn)行復(fù)核修正，則設(shè)計(jì)壓力提高了0.125 MPa，工作壓力增加了0.30 MPa。

2.3 穩(wěn)壓裝置的配置與參數(shù)選擇

《消規(guī)》宣貫解讀時，對于設(shè)有穩(wěn)壓裝置的臨時高壓消防給水系統(tǒng)，賦予了新的定義，稱為穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)，并對工業(yè)建筑作了穩(wěn)壓不宜太高，滿足初始火災(zāi)壓力，且氣壓罐功能為保壓，調(diào)節(jié)容積滿足穩(wěn)壓泵啟動次數(shù)，不需要考慮消防容積的說明。目前電廠氣壓罐的消防儲水容積按大于450 L(初起火災(zāi)時，按2股水柱，5個噴頭，30s消防水泵啟動時間計(jì))設(shè)計(jì)，配置總?cè)莘e約10 m3的氣壓罐，其消防儲水容積可達(dá)到1.0 m3左右，并得到消防部門的認(rèn)可?，F(xiàn)結(jié)合《火規(guī)》及《建筑滅火設(shè)計(jì)手冊》對穩(wěn)壓裝置選擇進(jìn)行分析比較，選擇適合工程實(shí)際的穩(wěn)壓裝置。穩(wěn)壓裝置選擇分析比較見表3。

2.4 室內(nèi)消火栓布置及選型

《消規(guī)》7.4.6條規(guī)定，室內(nèi)消火栓的布置應(yīng)滿足同一平面有2支消防水槍的2股充實(shí)水柱同時達(dá)到任何部位的要求?！痘鹨?guī)》7.4.2條規(guī)定，消火栓的布置保證有2只水槍的充實(shí)水柱同時到達(dá)室內(nèi)任何部位?！断?guī)》強(qiáng)調(diào)了同一平面2支消防水槍的2股充實(shí)水柱同時達(dá)到任何部位。

電廠建筑物或場所，特別是輸煤系統(tǒng)建筑、鍋爐房各層平臺及吸收塔的檢修維護(hù)平臺，同一平面布置2個室內(nèi)消火栓有時比較困難，往往利用上下層的室內(nèi)消火栓，或采用雙出口室內(nèi)消火栓，來保證有2只水槍的充實(shí)水柱同時到達(dá)室內(nèi)任何部位，而非同一平面布置2只室內(nèi)消火栓。燃煤電廠設(shè)計(jì)時，對設(shè)有室內(nèi)消火栓的建筑物或場所，應(yīng)按《消規(guī)》規(guī)定，進(jìn)行合理布置，以滿足規(guī)范要求。

目前電廠室內(nèi)消火栓大多采用減壓穩(wěn)壓消火栓，為滿足《消規(guī)》7.4.12條規(guī)定，在電廠減壓穩(wěn)壓室內(nèi)消火栓設(shè)備選型中，應(yīng)明確消火栓栓口動壓要求保證減壓后不小于0.35 MPa。在現(xiàn)行國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集04S202《室內(nèi)消火栓安裝》第35頁中，減壓穩(wěn)壓室內(nèi)消火栓的技術(shù)參數(shù)為栓前壓力P1為0.4～1.60 MPa，栓后壓力P2為0.25～0.35 MPa，壓力特性曲線圖為栓前壓力0.4 MPa時 ，對應(yīng)栓后壓力為0.25 MPa，栓前壓力1.60 MPa時 ，對應(yīng)栓后壓力為0.35 MPa。對此，筆者向相關(guān)設(shè)備廠家了解，認(rèn)為國標(biāo)圖集中的減壓穩(wěn)壓室內(nèi)消火栓產(chǎn)品，已不能滿足消火栓栓口動壓不小于0.35 MPa的要求，減壓穩(wěn)壓室內(nèi)消火栓中的彈簧應(yīng)作調(diào)整，技術(shù)參數(shù)和壓力特性曲線需作修正，設(shè)計(jì)選用時注意適用范圍。

表3 穩(wěn)壓裝置選擇分析比較

2.5 消火栓按鈕設(shè)置

《消規(guī)》11.0.19條規(guī)定，消火栓按鈕不宜作為直接啟動消防水泵的開關(guān)，但可作為發(fā)出報(bào)警信號的開關(guān)或啟動干式消火栓系統(tǒng)的快速啟閉裝置等。此條文明確消火栓按鈕不設(shè)啟泵功能。

于2014年5月1日實(shí)施的《火災(zāi)自動噴水報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB20116－2013)4.3.1條的條文說明，穩(wěn)高壓系統(tǒng)中，雖然不需要消火栓按鈕啟動消防泵，但消火栓按鈕給出的使用消火栓位置的報(bào)警信號是十分必要的，因此穩(wěn)高壓系統(tǒng)中，消火栓按鈕也是不能省略的。向規(guī)范編制組咨詢認(rèn)為，電廠消火栓按鈕要設(shè)，不作直接啟動消防水泵的開關(guān)，但可作為發(fā)出報(bào)警信號的開關(guān)。

對于2×1000MW級機(jī)組的燃煤電廠，室內(nèi)消火栓遍布全廠各建筑物或場所，僅主廠房(包括汽機(jī)房和鍋爐房的底層、運(yùn)轉(zhuǎn)層；煤倉間各層；除氧器間；鍋爐燃燒器各層平臺)建筑就布置了近200個室內(nèi)消火栓，就得配套近200個消火栓按鈕，如此多的消火栓按鈕，電氣控制線路復(fù)雜，實(shí)施較困難，且手報(bào)按鈕設(shè)置位置及間距與消火栓基本一致，已投運(yùn)的電廠一般不設(shè)消火栓按鈕，因此，日后電廠仍可不設(shè)消火栓按鈕。

3 存在問題及解決辦法

3.1 室內(nèi)消防給水管道設(shè)計(jì)

《火規(guī)》7.4.1條規(guī)定，室內(nèi)消防給水管道設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求：“2 主廠房內(nèi)應(yīng)設(shè)置水平環(huán)狀管網(wǎng)；消防豎管應(yīng)引自水平環(huán)狀管網(wǎng)成枝狀布置。3 室內(nèi)消防給水管道應(yīng)采用閥門分段，對于單層廠房、庫房，當(dāng)某段損壞時，停止使用的消火栓不應(yīng)超過5個；對于其他廠房、庫房，消防給水管道上閥門的布置，當(dāng)超過3條豎管時，可按關(guān)閉2條設(shè)計(jì)?！?/p>

《消規(guī)》8.1.6條，室內(nèi)消火栓環(huán)狀給水管道檢修時應(yīng)符合下列規(guī)定：“1 室內(nèi)消火栓豎管應(yīng)保證檢修管道時關(guān)閉停用的豎管不超過1根，當(dāng)豎管超過4根時，可關(guān)閉不相鄰的2根；2 每根豎管與供水橫干管相接處應(yīng)設(shè)置閥門?！?/p>

對于電廠的大多建筑物或場所來說，室內(nèi)消防給水管道設(shè)計(jì)盡可能室內(nèi)豎向成環(huán)，以符合《消規(guī)》8.1.6條室內(nèi)消火栓環(huán)狀給水管道檢修時規(guī)定。但電廠工藝布置特性決定主廠房只能水平成環(huán)，為滿足《消規(guī)》8.1.6條室內(nèi)消火栓環(huán)狀給水管道檢修時的要求，在電廠主廠房的DN300的水平環(huán)狀管網(wǎng)上每根豎管兩側(cè)均應(yīng)設(shè)檢修隔離閥，則環(huán)狀管網(wǎng)閥門所占空間大，數(shù)量繁多，布置困難，難以實(shí)現(xiàn)。以往電廠主廠房室內(nèi)消防給水管道設(shè)計(jì)，按每根豎管引接處設(shè)置閥門，水平環(huán)狀管網(wǎng)上的隔離閥按同層停止使用的消火栓不超過5個設(shè)置?，F(xiàn)為更好地接軌《消規(guī)》，筆者建議電廠室內(nèi)消防給水管道上閥門的布置按《火規(guī)》7.4.1條，當(dāng)超過3條豎管時，可按關(guān)閉2條設(shè)計(jì)，及按《消規(guī)》8.1.6條，每根豎管與供水橫干管相接處設(shè)置閥門的要求設(shè)計(jì)。這樣檢修隔離閥比按《火規(guī)》減少了一半，便于布置和實(shí)施。

3.1 消防水泵接合器設(shè)置

對于設(shè)有獨(dú)立的消防給水系統(tǒng)的電廠，室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)及自動噴水滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)、固定消防炮滅火系統(tǒng)等滅火系統(tǒng)，以往工程通常不設(shè)置消防水泵接合器，滿足《火規(guī)》7.4.1條規(guī)定。為何可不設(shè)，詳見《火規(guī)》7.4.1條文說明，在此不再贅述。但按《消規(guī)》5.4.1及5.4.2條明確規(guī)定，上述系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置消防水泵接合器，且為強(qiáng)制性條文，必須嚴(yán)格執(zhí)行。

消防水泵接合器是水滅火系統(tǒng)的第三供水水源。若按《消規(guī)》規(guī)定，電廠的相關(guān)建筑物和固定滅火系統(tǒng)均應(yīng)設(shè)置消防水泵接合器，其數(shù)量非常之多，且周邊無消防水源?？紤]到發(fā)電廠全廠室內(nèi)外消火栓和固定滅火系統(tǒng)設(shè)置一套消防給水系統(tǒng)的特點(diǎn)，且保護(hù)范圍大，建筑群多，結(jié)合電廠工程實(shí)際，在廠區(qū)消防水池等水源附近的廠區(qū)消防給水管網(wǎng)上設(shè)置不小于3個的消防水泵接合器，實(shí)現(xiàn)了消防車向廠區(qū)消防給水管網(wǎng)供水的目的，進(jìn)一步提高了電廠的滅火效率。

3.2 消防給水管道材質(zhì)選用

《消規(guī)》8.2.4條規(guī)定，埋地管道宜采用球墨鑄鐵管、鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管和加強(qiáng)防腐的鋼管等材質(zhì)。以及8.2.5條規(guī)定了不同系統(tǒng)工作壓力下消防給水系統(tǒng)埋地管道的管材。1000MW等級機(jī)組規(guī)模及以下的燃煤電廠，消防給水系統(tǒng)工作壓力一般不超過1.20 MPa。

電廠埋地消防給水管道采用加強(qiáng)防腐的鋼管諸多，也有電廠采用孔網(wǎng)鋼塑管、PE管等。某內(nèi)陸電廠埋地消防給水管道設(shè)計(jì)為焊接鋼管，因管道質(zhì)量問題，施工沒有多久，發(fā)現(xiàn)漏水嚴(yán)重，把焊接鋼管換成PE管，又因地基沉降仍發(fā)生漏水問題，且局部更換難以施工，最后全部換成無縫鋼管。目前國內(nèi)已建電廠埋地消防給水管道漏水現(xiàn)象時有發(fā)生，特別是沿海電廠，主要是海水倒灌腐蝕及回填地基沉降引起的，管道改造較多。某擴(kuò)建沿海電廠，老廠消防給水管道漏水非常嚴(yán)重，穩(wěn)壓系統(tǒng)根本無法正常運(yùn)行，計(jì)劃對埋地管進(jìn)行全部改造，同時為減少日后地下開挖麻煩，本次擴(kuò)建廠區(qū)全部采用架空和管溝敷設(shè)，并采用無縫鋼管，以確保消防系統(tǒng)的供水安全。經(jīng)過多年的工程實(shí)踐及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，電廠埋地消防給水管道的材質(zhì)，內(nèi)陸電廠宜采用無縫鋼管，沿海電廠宜采用PE管，有條件盡可能架空或管溝敷設(shè)，以便維護(hù)檢修，并得到業(yè)主的認(rèn)可。

3.3 消防給水管道試驗(yàn)壓力取值

關(guān)于壓力管道水壓強(qiáng)度試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力取值，各規(guī)范給出了不同管材管道的試驗(yàn)壓力?，F(xiàn)對電廠消防給水管道常用管材－－鋼管，按不同規(guī)范列于表4，進(jìn)行分析比較，以確定消防給水管道試驗(yàn)壓力取值。

表4 壓力管道水壓強(qiáng)度試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力

從表4可知，不同規(guī)范其取值有所不同，其中《消規(guī)》按系統(tǒng)工作壓力值分兩個區(qū)間，確定試驗(yàn)壓力取值，更為細(xì)化、安全，但規(guī)定中的兩個區(qū)間，取值明顯存在矛盾，即當(dāng)系統(tǒng)工作壓力0.94～1.0( MPa)與1.01～1.10( MPa)時，兩個區(qū)間的試驗(yàn)壓力取值均為1.41～1.50( MPa)，出現(xiàn)了區(qū)間內(nèi)工作壓力高，試驗(yàn)壓力反而低的問題。因此，當(dāng)系統(tǒng)工作壓力＞1.0( MPa)時，試驗(yàn)壓力應(yīng)修正為P+0.5(MPa)較為合理，即滿足《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》要求。電廠消防給水管道(鋼管)試驗(yàn)壓力取值設(shè)計(jì)，從早年的按《工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》；到近年的按《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》；再現(xiàn)今的按《消規(guī)》的變化，但《消規(guī)》中的系統(tǒng)工作壓力＞1.0(MPa)區(qū)間，試驗(yàn)壓力應(yīng)修正為P+0.5(MPa)，以確保消防給水系統(tǒng)的安全。

4 結(jié)語

針對《消規(guī)》中的若干條文規(guī)定，結(jié)合目前燃煤電廠消防給水設(shè)計(jì)遵循的《火規(guī)》，以及本人多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通過分析研究探討，提出了在不違背《消規(guī)》設(shè)計(jì)原則的前提下，既切合實(shí)際、又安全可靠的電廠消防給水設(shè)計(jì)思路和方法，以供工程設(shè)計(jì)借鑒、應(yīng)用。

[1]GB50974－2014，消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S]．

[2]GB50229－2006，火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S]．

[3]GB20116－2013，火災(zāi)自動噴水報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．

[4]GB50268－2008，給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S]．

[5]GB50235－2010，工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S]．

[6]姜文源．建筑滅火設(shè)計(jì)手冊[K]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997．

[7]機(jī)械工業(yè)第一設(shè)計(jì)研究院．04S202：室內(nèi)消火栓安裝[K]．北京： 中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，2004．