大型聚丙烯產(chǎn)品倉庫的消防噴淋系統(tǒng)設(shè)計探討

張穎

摘要：文章在分析我國石油化工企業(yè)倉庫火災(zāi)特點的基礎(chǔ)上，介紹了四種常用的閉式自動噴水滅火系統(tǒng)，并結(jié)合某西北地區(qū)的大型聚丙烯產(chǎn)品倉庫，選擇預(yù)作用自動噴水滅火系統(tǒng)作為該倉庫的消防噴淋系統(tǒng)，對該倉庫的消防噴淋系統(tǒng)選擇和設(shè)計要點進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：聚丙烯；產(chǎn)品倉庫；消防噴淋系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計；石油化工企業(yè) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TU998 文章編號：1009-2374（2016）21-0019-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.009

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、國民經(jīng)濟(jì)實力的加強(qiáng)，政府和社會對于企業(yè)生產(chǎn)的安全性越來越重視，不斷完善和提高相應(yīng)的安全規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，希望通過建設(shè)科學(xué)、合理、完善的安全規(guī)范，提高基礎(chǔ)設(shè)施的安全性能。近些年石油化工企業(yè)的安全事故頻發(fā)，石油化工企業(yè)的消防安全問題受到了社會的廣泛關(guān)注，如何設(shè)計一套完善的消防系統(tǒng)，能夠在火災(zāi)發(fā)生后的第一時間發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并進(jìn)行撲救，將損失降到最低，已經(jīng)成為了倉庫建設(shè)的重要內(nèi)容。

1 石油化工企業(yè)倉庫火災(zāi)特點

隨著近些年工業(yè)的飛速發(fā)展，石油化工裝置的規(guī)模越來越大，如單套聚丙烯裝置已經(jīng)達(dá)到了50萬噸/a，煉油廠的烷基化裝置也提高了10億以上，隨著生產(chǎn)規(guī)模越來越大，產(chǎn)品的存放越來越集中，火災(zāi)導(dǎo)致的損失更大，我國更是石油化工企業(yè)火災(zāi)爆炸事故的重災(zāi)區(qū)。如2005年中國石油吉林石化公司雙苯廠一車間發(fā)生爆炸，造成8人傷亡，1人失蹤，近70人受傷，并引發(fā)了松花江水污染事件。2015年天津市瑞海公司危險品倉庫發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)發(fā)生后大約半小時發(fā)生第一次爆炸，隨后產(chǎn)生了第二次更劇烈的爆炸。人員傷亡和財產(chǎn)損失非常嚴(yán)重，并對環(huán)境造成污染。倉庫使用的過程中，存在危險因素很多，儲存物質(zhì)多且密集，一旦出現(xiàn)火災(zāi)，燃燒速度快，火勢蔓延迅速，危及面廣，同時倉庫火災(zāi)往往難以迅速撲救，造成巨大的損失。因此，針對倉庫火災(zāi)，消防系統(tǒng)在設(shè)計上必須考慮管理要科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，做到防患于未然。

大型倉庫的消防系統(tǒng)設(shè)計，一般根據(jù)倉庫性質(zhì)，可設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)、水幕分隔系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)、各類滅火器等消防設(shè)施及火警系統(tǒng)，以確保在火災(zāi)發(fā)生的第一時間可以進(jìn)行有效撲救。結(jié)合筆者做過的大型倉庫項目，本文主要針對倉庫的噴淋系統(tǒng)做出了探討。

2 自動噴水滅火系統(tǒng)簡述

目前常用的自動噴水滅火系統(tǒng)主要為閉式系統(tǒng)及開式系統(tǒng)，其中閉式系統(tǒng)又可以分為濕式滅火系統(tǒng)、干式滅火系統(tǒng)、預(yù)作用滅火系統(tǒng)及重復(fù)啟閉預(yù)作用系統(tǒng)。開式系統(tǒng)可分為雨淋系統(tǒng)和水幕系統(tǒng)。根據(jù)倉庫火災(zāi)特點，一般選用閉式系統(tǒng)較為合理。

濕式噴水滅火系統(tǒng)平時管網(wǎng)內(nèi)充滿有壓水。倉庫出現(xiàn)火情時，室內(nèi)的溫度會上升，當(dāng)超過設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)時，通常選擇68℃為標(biāo)準(zhǔn)，閉式噴頭的玻璃球就會破裂，水從噴頭中噴出，同時觸發(fā)水力警鈴，將信號傳送到火災(zāi)報警盤，濕式自動噴水滅火系統(tǒng)比較簡單，建設(shè)的成本較低，一般只適用于環(huán)境溫度介于4℃～70℃之間的場所。

干式自動噴水滅火系統(tǒng)在準(zhǔn)工作狀態(tài)時管道內(nèi)沒有水，而是充滿用于啟動系統(tǒng)的有壓氣體。沒有火情時，報警閥后的噴淋管道內(nèi)有壓氣體與報警閥前的供水壓力保持平衡，報警閥處于緊閉狀態(tài)?；馂?zāi)發(fā)生時，火源上方噴頭開啟，管網(wǎng)中壓縮氣體排出，管網(wǎng)壓力下降，報警閥開啟，消防水進(jìn)入閥后管網(wǎng)，由開啟的噴頭噴出滅火。干式系統(tǒng)因為平時無水，一般只在濕式系統(tǒng)無法適用的場所應(yīng)用。

預(yù)作用系統(tǒng)在準(zhǔn)工作狀態(tài)時管道內(nèi)不充水，可充有壓氣體或無壓氣體。發(fā)生火災(zāi)時，可由火災(zāi)自動報警系統(tǒng)自動開啟雨淋閥報警閥后，轉(zhuǎn)換為濕式閉式系統(tǒng)。預(yù)作用系統(tǒng)可以用于工作狀態(tài)時嚴(yán)禁漏水，嚴(yán)禁誤噴的場所，也可以消除干式系統(tǒng)滯后噴水的現(xiàn)象。預(yù)作用系統(tǒng)的控制可以分為單連鎖系統(tǒng)、雙連鎖系統(tǒng)、無連鎖系統(tǒng)，其中單連鎖系統(tǒng)又可分為啟動連鎖和電氣連鎖。

重復(fù)啟閉預(yù)作用系統(tǒng)是能在撲滅火災(zāi)后自動關(guān)閉閥、復(fù)燃時再次開閥噴水的預(yù)作用系統(tǒng)，適用于滅火后必須及時停止噴水以減少不必要水漬損失的場所。目前有兩種形式：一是噴頭具有自動重復(fù)啟閉功能；二是通過煙、溫感傳感器控制系統(tǒng)來控制閥實現(xiàn)重復(fù)啟閉。

3 倉庫消防噴淋系統(tǒng)選擇

以一聚丙烯產(chǎn)品倉庫為例，倉庫位于我國西北地區(qū)，為總體聚丙烯裝置配套設(shè)施，儲量為10天。聚丙烯產(chǎn)品倉庫建筑面積為45329.2m2，包括包裝廠房、聚丙烯倉庫及輔助用房三大部分，共設(shè)有9個防火分區(qū)。防火分區(qū)一至七為倉庫及包裝廠房，單層結(jié)構(gòu)，倉庫頂部為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，層高11.7m；防火分區(qū)八為料斗區(qū)域，多層建筑；輔助用房部分為防火分區(qū)九，兩層結(jié)構(gòu)。倉庫的危險介質(zhì)主要為聚丙烯顆粒，生產(chǎn)類別為丙。產(chǎn)品倉庫內(nèi)局部采暖，其中包裝廠房及輔助用房采暖，倉庫區(qū)無采暖。消防噴淋系統(tǒng)必須能夠自動感應(yīng)到火災(zāi)的發(fā)生，然后自動開啟閥門，自動打開噴頭，同時發(fā)出警報的信號，在火災(zāi)發(fā)生的初期進(jìn)行撲滅，防止火情的蔓延。

由于該倉庫位于西北地區(qū)，寒冬長，最冷月平均最低氣溫-16.8℃。溫度在4℃以下，無法使用濕式噴水滅火系統(tǒng)；干式系統(tǒng)因控制噴頭數(shù)量和管網(wǎng)容積有限且系統(tǒng)有遲滯性，也不適用撲救倉庫火災(zāi)，進(jìn)而選擇預(yù)作用噴水滅火系統(tǒng)作為該倉庫的噴淋系統(tǒng)。倉庫包裝區(qū)和料斗區(qū)首層設(shè)有采暖設(shè)施，但考慮系統(tǒng)的統(tǒng)一性，仍然選用預(yù)作用系統(tǒng)。根據(jù)每個防火分區(qū)的面積和每個閥組控制噴頭個數(shù)不超過800個的規(guī)范要求，每個防火分區(qū)設(shè)置一套預(yù)作用自動噴水滅火系統(tǒng)，共設(shè)置8套預(yù)作用閥組進(jìn)行控制。報警閥組集中布置在倉庫雨淋閥室內(nèi)。

預(yù)作用自動噴水滅火系統(tǒng)由供水管網(wǎng)、預(yù)作用閥組、進(jìn)口信號蝶閥、灑水噴頭、自動排氣閥及末端試水裝置等組成。在未發(fā)生火災(zāi)時預(yù)作用自動噴水滅火系統(tǒng)的管路中為常壓空氣，一旦發(fā)生火災(zāi)，安裝在庫區(qū)的探測器首先發(fā)出火災(zāi)報警信號，火災(zāi)報警控制器在接到報警信號后，發(fā)出指令信號打開相應(yīng)區(qū)域的預(yù)作用閥組內(nèi)的電磁閥，向系統(tǒng)管網(wǎng)充水，管網(wǎng)末端的自動排氣閥打開進(jìn)行排氣。同時預(yù)作用閥組的壓力開關(guān)反饋閥組啟動信號至水力警鈴現(xiàn)場報警。自動排氣閥在系統(tǒng)管網(wǎng)充水完畢后自動關(guān)閉，在閉式噴頭尚未打開前，系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)闈袷较到y(tǒng)。如果火災(zāi)繼續(xù)發(fā)展，安裝在倉庫頂板下的灑水噴頭的感溫元件由于火災(zāi)熱煙氣流的作用將會打開灑水噴頭噴水滅火。

4 系統(tǒng)設(shè)計要點

4.1 參數(shù)選擇

根據(jù)規(guī)范要求，料斗區(qū)域按照中危險級Ⅱ級考慮，噴水強(qiáng)度為8L/min·m2，作用面積按160m2計算，選用K系數(shù)為80的標(biāo)準(zhǔn)直立型噴頭，噴頭的最低工作壓力為0.1MPa。噴頭安裝位置滿足規(guī)范要求的噴頭濺水盤與頂板距離為75～150mm。倉庫其他區(qū)域選用ESFR直立型噴頭，系統(tǒng)的消防水量按照同時打開12個K系數(shù)為200的ESFR噴頭計算，噴頭的最低工作壓力為0.5MPa。灑水噴頭安裝位置滿足規(guī)范要求的噴頭濺水盤與頂板距離為100～150mm的要求。

4.2 水量水壓計算

雨淋閥室位于倉庫的輔助用房防火分區(qū)內(nèi)，因此距離雨淋閥室最遠(yuǎn)端防火分區(qū)的噴頭為系統(tǒng)最不利點，系統(tǒng)管路較長，管網(wǎng)沿程水頭損失大。經(jīng)計算倉庫噴淋用水量為95L/s，選用DN200預(yù)作用閥組。設(shè)計閥組后采用DN200噴淋主管，DN100噴淋干管，計算后發(fā)現(xiàn)選用該管徑時流速過高，水損較大，造成雨淋閥室消防給水管的接點壓力要求過高，現(xiàn)有消防泵不能滿足壓力需求。經(jīng)計算比較后，將閥組后的噴淋主管改為DN250，同時為了避免上部網(wǎng)架層管道過重，噴淋干管依然選用DN100管徑，在合理范圍內(nèi)降低水損，降低總管接點壓力。

4.3 管路布置

倉庫內(nèi)除消防管道外，還有電氣儀表等專業(yè)的電纜橋架及工藝管道。設(shè)計時應(yīng)合理布管，盡量避免與其他專業(yè)管道碰撞。消火栓管道和噴淋管道采用雙層布置，消火栓管道在下，噴淋管道在倉庫所有管道的最上層。同時料斗區(qū)工藝設(shè)備較重，結(jié)構(gòu)梁、支撐較多，在滿足規(guī)范要求的前提下，應(yīng)注意與工藝設(shè)備及結(jié)構(gòu)專業(yè)發(fā)生碰撞。

4.4 管道支吊架

噴淋主管的管道支架可設(shè)在每個建筑柱上，當(dāng)柱間距不能滿足管道支撐要求時，在柱間增設(shè)槽鋼，以供設(shè)置管道支架。因為噴淋管道帶有坡度，為了方便施工，將一定區(qū)域內(nèi)的管道支架設(shè)置在同一高度，管道坡度帶來的高差通過管托進(jìn)行調(diào)整。管托調(diào)整范圍在250mm以內(nèi)。高差超過250mm，則調(diào)整管道支架的高度。網(wǎng)架層內(nèi)噴淋干管下設(shè)置槽鋼吊架，載荷作用在網(wǎng)架節(jié)點處，再根據(jù)噴淋規(guī)范和設(shè)計手冊的要求，調(diào)整管道支吊架位置。

4.5 雨淋閥室設(shè)計

倉庫設(shè)獨立的雨淋閥室，閥室設(shè)于輔助用房區(qū)，因為報警閥前均為充水管道，故閥室內(nèi)應(yīng)提出采暖要求。閥室面積較小，室內(nèi)共設(shè)3套雨淋閥組，8套預(yù)作用報警閥組。其中3套雨淋閥組用于室內(nèi)消火栓系統(tǒng)及水幕分隔系統(tǒng)；8套預(yù)作用報警閥組用于自動噴水滅火系統(tǒng)。為了合理布置報警閥組，方便日常操作和檢修，消火栓系統(tǒng)、水幕分隔系統(tǒng)及噴淋系統(tǒng)共用消防進(jìn)水管，閥組采取雙排布置的形式。并在兩排閥組中間設(shè)置操作平臺。

5 結(jié)語

工業(yè)廠房和倉庫的消防系統(tǒng)設(shè)計，需要從各個方面進(jìn)行綜合的考慮，嚴(yán)格執(zhí)行我國的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時結(jié)合工程的實際情況，做到設(shè)計的合理化、規(guī)范化，對于工業(yè)廠房和倉庫來說，消防噴淋系統(tǒng)具有非常重要的意義，在實際的設(shè)計和建設(shè)中，必須選擇合適的消防噴淋系統(tǒng)，保障施工和設(shè)計的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性，確保在發(fā)生火災(zāi)時，消防系統(tǒng)能夠發(fā)揮應(yīng)有的作用。消防系統(tǒng)作為企業(yè)財產(chǎn)和人員生命安全的重要保障，已經(jīng)越來越受到人們的重視，對于消防系統(tǒng)設(shè)計中遇到的問題和難題，相關(guān)人員必須認(rèn)真對待，做到不教條、不盲目，相信隨著技術(shù)水平的提高，會有更多的自動噴水滅火系統(tǒng)出現(xiàn)，使得廠房和倉庫更加安全。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）