石膏板生產(chǎn)線消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

石膏板生產(chǎn)線消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

裘燕春1，杜理平2

(1.中國新型建材設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州310003；2.浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州311231)

摘要：以圣戈班石膏建材(常州)有限公司石膏板生產(chǎn)線為例，針對(duì)石膏板廠消防設(shè)計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)和該廠廠區(qū)情況，對(duì)全廠的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)作了介紹.其室內(nèi)外消防給水系統(tǒng)采用穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)，兩臺(tái)消防水泵分別采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和柴油機(jī)直接傳動(dòng)，可供無法設(shè)置高位消防水箱及只有一路供電的類似工程消防設(shè)計(jì)參考用.

關(guān)鍵詞：石膏板生產(chǎn)線；穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)；消防用水量

中圖分類號(hào)：TU998.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

收稿日期：2015-03-01

作者簡介：裘燕春(1963-)，女，浙江杭州人，高級(jí)工程師，從事給水排水工程設(shè)計(jì)研究工作.

Design of Fire Fighting Systems for Gypsum Board Production Line

QIU Yan-chun1, DU Li-ping2

(1.China New Building Materials Design and Research Institute, Hangzhou 310003, China;

2.Zhejiang Tongji Vocational College of Science and Technology, Hangzhou 311231,China)

Abstract:The article introduces a foreign gypsum board production line in Saint-Gobain Gypsum Building Materials (Changzhou) Co., Ltd. The factory has a combined workshop, calcination workshop, paper warehouse, raw material warehouse, office buildings, etc. with indoor and outdoor fire hydrant system. In accordance with the technical features of the gypsum board factory fire control design, a fire fighting system design is discussed in detailed. In this indoor and outdoor fire water supply system, a stable high-pressure fire fighting water supply system is adopted, with two sets of fire pumps driven by electric motor and diesel engine respectively. This article can be used as a reference for similar firefighting design projects that the water tank is unable to be set in the high position or the system has only one power source for power supply.

Key words:gypsum board production line; stable high-pressure fire fighting water supply system; firefighting water usage

1工程概況

圣戈班石膏建材(常州)有限公司石膏板生產(chǎn)線位于江蘇常州某開發(fā)區(qū)，生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)3 000萬m2紙面石膏板生產(chǎn)線，由聯(lián)合車間、煅燒車間、紙庫、原料庫及辦公樓、門衛(wèi)等組成，聯(lián)合車間建筑面積約1.7萬m2，單層，建筑高度11 m，建筑物耐火等級(jí)為二級(jí)，生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)性為丁類；煅燒車間建筑面積1 337 m2，單層(局部夾層)，建筑高度22 m，建筑物耐火等級(jí)為二級(jí)，生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)性為丁類；紙庫建筑面積1 080 m2，單層，建筑高度6 m，建筑物耐火等級(jí)為二級(jí)，生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)性為丙類；辦公樓建筑面積1 332 m2，二層，建筑高度8 m，建筑物耐火等級(jí)二級(jí).原料庫建筑面積4 654 m2，單層，建筑高度10.70 m，建筑物耐火等級(jí)為二級(jí)，生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)性為戊類.生產(chǎn)消防水源為一路DN150市政生產(chǎn)給水管，壓力為0.30 MPa.

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)難點(diǎn)及主要設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn)

本項(xiàng)目消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)為車間建筑物為鋼結(jié)構(gòu)，屋面為彩鋼板屋面，建筑物屋面最高點(diǎn)無法設(shè)置屋頂高位消防水箱；石膏板生產(chǎn)線生產(chǎn)負(fù)荷為三級(jí)負(fù)荷，由一路10 kV線路供電，消防用電只有一路，無雙回路電源.法國火險(xiǎn)商要求消防泵采用一臺(tái)電消防泵(主泵)，另一臺(tái)消防泵采用柴油引擎驅(qū)動(dòng)的消防泵(備泵)，要求每臺(tái)泵均能滿足100%的消防流量和壓力.確立一套由消防電泵、柴油機(jī)消防泵及穩(wěn)壓給水設(shè)備相結(jié)合的全自動(dòng)消防給水設(shè)備.

2.2消防給水系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2006，以下簡稱“建規(guī)”)[1]，石膏板生產(chǎn)線設(shè)有室外消火栓給水系統(tǒng)及室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)，主要設(shè)計(jì)參數(shù)(見表1).

表1　消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

3消防給水系統(tǒng)

3.1消火栓給水系統(tǒng)

消火栓給水系統(tǒng)包括室外、室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng).生產(chǎn)線室內(nèi)外消防給水系統(tǒng)采用穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)，由設(shè)置在消防泵房內(nèi)的全自動(dòng)消防供水系統(tǒng)供給.全自動(dòng)消防供水系統(tǒng)由穩(wěn)壓給水設(shè)備(穩(wěn)壓泵和氣壓罐等)、電消防泵(主泵)、自動(dòng)柴油機(jī)消防泵(備泵)、控制系統(tǒng)、管道閥門等組成.平時(shí)系統(tǒng)壓力由穩(wěn)壓給水設(shè)備維持，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，電消防泵(主泵)或柴油機(jī)消防泵(備泵)根據(jù)系統(tǒng)壓力變化自動(dòng)開啟，滿足室內(nèi)外消防用水量及壓力進(jìn)行消防滅火.

全自動(dòng)消防供水設(shè)備工作原理如下：穩(wěn)壓泵工作時(shí)將水送至給水管網(wǎng)，多余的水進(jìn)入氣壓罐后，水室擴(kuò)大、氣壓縮小、壓力隨之升高，當(dāng)壓力升至穩(wěn)壓上限P5，水泵停轉(zhuǎn)，此時(shí)罐內(nèi)被壓縮氣體的壓力將貯存的水送入管網(wǎng)，氣壓罐的水室縮小、氣壓擴(kuò)大，壓力隨之下降，當(dāng)壓力降至穩(wěn)壓下限P4時(shí)，穩(wěn)壓泵又重新啟動(dòng).如此周而復(fù)始，穩(wěn)壓設(shè)備不斷運(yùn)行.當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消火栓開啟，穩(wěn)壓泵不能滿足保壓要求，壓力繼續(xù)下降，當(dāng)壓力降至消防主泵工作壓力P3時(shí)(或其它消防信號(hào)反饋)消防主泵啟動(dòng).如停電或電動(dòng)主泵有故障，壓力由P3繼續(xù)降至P2則自動(dòng)啟動(dòng)柴油機(jī)泵[2].全自動(dòng)消防供水設(shè)備工作原理(見圖1).

圖1　全自動(dòng)消防設(shè)備工作原理圖

消防柴油機(jī)泵采用全自動(dòng)控制設(shè)備，控制柜具有手動(dòng)、自動(dòng)控制功能，具備柴油機(jī)油壓、油溫、水溫顯示和異常報(bào)警功能，具備蓄電池充電流量顯示；油箱油位低位報(bào)警；可自動(dòng)(也可遠(yuǎn)程)啟停柴油機(jī)泵；蓄電池電壓低可自動(dòng)充電等功能.

室外消防用水量25 L/s，由消防泵房出兩路消防輸水管與廠區(qū)DN200環(huán)狀消防管網(wǎng)連接，環(huán)狀管網(wǎng)采用閥門分成3個(gè)獨(dú)立段，每段室外消火栓數(shù)量不超過5個(gè)，按間距不大于100 m布置DN100室外地上式消火栓(法國火險(xiǎn)商要求室外消火栓間距不大于100 m，我國建規(guī)要求不大于120 m)，廠區(qū)共設(shè)有12個(gè)SS100/65型室外地上消火栓，消火栓距路邊距離不大于2 m，滿足室外消防要求.室內(nèi)消防用水量10 L/s，車間內(nèi)設(shè)置DN100環(huán)狀消防給水管道，2條進(jìn)水管與室外消防環(huán)狀管網(wǎng)連接，每層均設(shè)置室內(nèi)消火栓，消火栓間距≤30 m，以保證消火栓水槍兩股水柱同時(shí)到達(dá)室內(nèi)任意一點(diǎn)，滿足室內(nèi)消防要求[3].

3.2消防水泵流量及揚(yáng)程計(jì)算

按建規(guī)室內(nèi)外消火栓用水量之和確定消防水泵流量，Q=10+25=35 L/S，消防水泵揚(yáng)程根據(jù)計(jì)算確定，消防水泵揚(yáng)程Hp=Hxh+hg+hg[4].

Hp—消防水泵揚(yáng)程,mH2O;

Hxh—消火栓栓口壓力,mH2O;

hg—管網(wǎng)水頭損失,mH2O;

hz—消防水池最低水面與最不利點(diǎn)消火栓之高差,mH2O.

(1)消火栓栓口壓力(mH2O)

選用DN65消火栓，水槍口徑19 mm，襯膠水龍帶長度L=25 m,充實(shí)水柱長度Sk=13 m

=18.56mH2O

=5.41>5.0 L/s

Hk=2mH2O(消火栓水頭損失)

故消火栓栓口所需水壓：Hxh=Hq+hd+Hk=18.56+1.26+2=21.82mH2O

(2)管網(wǎng)水頭損失

室內(nèi)采用DN100的環(huán)狀管網(wǎng)，消防管道流量Q=10 L/s，V=1.15 m/s，1 000i=26.9 m，L=300 m

沿程阻力損失=0.026 9×300=8.07 m，局部阻力損失按沿程阻力損失的10%計(jì)，則室內(nèi)最不利點(diǎn)消防管道水頭損失=8.07×1.1=8.88 m.

室外消防管道流量Q=35 L/s，采用DN200室外消防給水管道，管材采用球墨鑄鐵管，V=1.12 m/s，1 000i=11.2 m，L=550 m，沿程阻力損失=0.011 2×550=6.16 m，局部阻力損失按沿程阻力損失的10%計(jì)，則室外最不利點(diǎn)消防管道水頭損失=6.16×1.1=6.78 m.

總管網(wǎng)水頭損失hg=8.88+6.78=15.65 m.

(3)消防水池最低水面與最不利點(diǎn)消火栓之高差

hz=13.1-2=11.1 m

消防水泵揚(yáng)程Hp=Hxh+hg+hg=21.82+15.65+11.1=48.57 m

3.3全自動(dòng)消防供水設(shè)備選型

根據(jù)建規(guī)，消防泵流量35 L/s，消防泵揚(yáng)程經(jīng)計(jì)算需48.57 mH2O.

選用電消防泵(主泵)XBD5/35-125-220型一臺(tái)，其參數(shù)為：Q=35 L/s，P=0.6 MPa，N=37 kW；

柴油機(jī)消防泵(備泵)XBC6/35-W150-20×3一臺(tái)，其參數(shù)：Q=35 L/s，P=0.6 MPa，N=45 kW柴油機(jī)型號(hào)：4135D-1，功率58.8 kW;穩(wěn)壓給水設(shè)備包括KQDP50-16-11×6穩(wěn)壓泵兩臺(tái)(一用一備)，其參數(shù)為：Q=5.0L/s，H=66 m，N=5.5kW，SQL1000×1.0立式隔膜氣壓罐一個(gè)，有效水容積0.3 m3.

全自動(dòng)消防供水設(shè)備壓力設(shè)計(jì)參數(shù)：P5=0.68 MPa，P4=0.63 MPa，P3=0.6 MPa，P2=0.55 MPa，P1=0.49 MPa.(P1為消防泵最低工作壓力)

3.4消防水池及消防泵房

消防水池消防儲(chǔ)水量按滿足火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3 h室內(nèi)外消火栓用水量之和的要求設(shè)置，即容積不低于378 m3，設(shè)計(jì)中消防水池及消防泵房布置在廠區(qū)北側(cè)中部，消防水池平面尺寸15.3 m×8.2 m，高度3.5 m，分2格布置.消防水池消防儲(chǔ)水量為390 m3>378 m3(一次消防用水量的要求)，滿足建規(guī)要求.消防水泵房平面尺寸15.65 m×8 m，層高4.5 m，采用磚混結(jié)構(gòu)，建筑耐火等級(jí)為二級(jí).消防水池的補(bǔ)水由室外市政生產(chǎn)給水管網(wǎng)供給，水池進(jìn)水管為DN100.

3.5其它消防設(shè)施

(1)滅火器配置.所有場所均按《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50140-2005)配置手提式或推車式磷酸銨鹽干粉滅火器[5].

(2)消防報(bào)警.在原料車間變電所、煅燒MSS室、混合MCC室、操作室、服務(wù)器室、紙庫及辦公樓設(shè)置火災(zāi)檢測(cè)裝置、火災(zāi)手動(dòng)報(bào)警按鈕及火災(zāi)報(bào)警音響.所有消防信號(hào)納入廠區(qū)消防報(bào)警裝置(該裝置設(shè)在廠區(qū)1#傳達(dá)室)[6].

(3)事故照明.本工程除正常照明外，在樓梯間、車間內(nèi)主要通道和出入口均設(shè)置了應(yīng)急照明(疏散通道照明和疏散指示照明)，故障時(shí)由自帶的蓄電池供電(大于90 min)，應(yīng)急照明配電采用阻燃導(dǎo)線.

(4)防雷接地.本工程為三類防雷建筑，接地系統(tǒng)為TN-S.工程采用綜合接地系統(tǒng)(保護(hù)接地，工作接地與防雷共用接地系統(tǒng))，接地電阻小于1 Ω[7].

4結(jié)語

由于此項(xiàng)目在法國投保全球火險(xiǎn)，又必須通過中國消防驗(yàn)收，故我們采取了相比較之下更加嚴(yán)格的消防措施以滿足各方面的要求.目前此項(xiàng)已順利實(shí)施完畢，并安全投入使用8年.

參考文獻(xiàn)：

[1]公安部天津消防研究所.GB50016-2006建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社,2006.

[2]中國建筑設(shè)計(jì)院主編,建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].2版.上冊(cè).北京：中國建筑工業(yè)出版社,2008:521.

[3]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司,中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院編.中國民用建筑工程技術(shù)措施給水排水.北京：中國計(jì)劃出版社,2009:222-225.

[4]樊建軍,梅勝,何芳,等.建筑給水排水及消防工程[M].2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2009：364.

[5]公安部上海消防研究所.GB50140-2005建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社,2005.

[6]公安部沈陽消防研究所.GB50116-98火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社,1998.

[7]中國中元國際工程公司.GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社,2000.