準(zhǔn)能選煤廠毛煤倉消防系統(tǒng)綜合改造研究與實踐

王小東(神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300)

0 引言

準(zhǔn)能選煤廠1200萬系統(tǒng)建有毛煤倉9座，倉高54.6m，總倉容13.5萬t，上倉膠帶機頭平面標(biāo)高62.3m，倉上作業(yè)區(qū)面積10756m2，毛煤倉儲系統(tǒng)是選煤工藝的重要節(jié)點和選煤廠建筑群的制高點，也是選煤廠消防安全管理的重點和難點，上倉膠帶機走廊空間狹小，發(fā)生火災(zāi)時會在走廊內(nèi)形成煙囪效應(yīng)，迅速蔓延，易造成人員中毒、燒傷等傷害。原消防系統(tǒng)設(shè)計不完善，存在消防安全隱患，可靠性差，操作不方便，不能保證滅火需要，需對毛煤倉消防系統(tǒng)進行綜合改造。通過改造，完善了倉上消防系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的可靠性、安全性，形成了可靠完備的綜合消防應(yīng)用體系，為火災(zāi)預(yù)防、控制提供了安全保障。

1 項目研究的主要技術(shù)內(nèi)容

(1)將普通水泵更換成專用消防水泵，保證出口零流量時的壓力不應(yīng)大于設(shè)計工作壓力的140%、且宜大于設(shè)計工作壓力的120%，當(dāng)出流量為設(shè)計流量的150%時，其出口壓力不應(yīng)低于設(shè)計工作壓力的65%，流量揚程性能曲線應(yīng)為無駝峰、無拐點的光滑曲線，各種工況下水泵及管路系統(tǒng)密封良好，運行穩(wěn)定，供水可靠。

重新校核消防用水量、水泵的參數(shù)，優(yōu)化選型。確定流量應(yīng)大于25L/S，揚程應(yīng)大于80m，水泵吸水口直徑應(yīng)為100mm，因泵房面積不足17m2，必須選用結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧的專用消防泵，由此參數(shù)選用上海匯業(yè)機械科技有限公司生產(chǎn)的XBD10.1/27.8-100L 型立式專用消防泵，轉(zhuǎn)速2900r/min，配套電機型號Y2-225M-2，功率45kW，額定轉(zhuǎn)速2960 r/min。設(shè)置兩臺消防泵，一開一備。水泵進水管設(shè)DN100/16明桿閘閥，用于檢修，出水管設(shè)DN100/16防水錘止回閥、明桿閘閥、壓力表、泄水閥等。通過將普通水泵更換成專用消防泵，優(yōu)化了選型，從硬件裝備上滿足了消防水泵對流量、揚程、壓力的性能要求，提高了供水的可靠性。

(2)對消防泵控制方式、線路、配電盤進行重新設(shè)計，實現(xiàn)常用電源和備用電源的自動切換，而且在倉上、倉下、9層配電室均可啟停機操作。

在毛煤倉附屬間配電室內(nèi)，增設(shè)1套RMQ1-F 型自動轉(zhuǎn)換開關(guān)智能控制柜，實現(xiàn)了消防泵的手動控制和自動控制，在手動模式下，人工操作消防泵的啟動、停止和復(fù)位，在自動控制方式下，設(shè)定好啟動、停止消防泵的壓力限值，通過電接點壓力表的壓力反饋值實現(xiàn)自動啟停泵的功能。自動轉(zhuǎn)換開關(guān)智能控制柜還可實現(xiàn)常用電源和備用電源的自動切換，保證可靠供電和系統(tǒng)安全性。

對消防泵手動控制方式進行重新設(shè)計，分別在毛煤倉下消防泵房、9層配電室、毛煤倉上平面崗位工值班室附近安裝了控制箱及線路，控制箱配設(shè)啟動、停止、復(fù)位功能，實現(xiàn)了倉上、倉下消防泵房、9層配電室三地控制，消除了原來只能在倉下泵房進行手動啟停機的弊端，極大地方便了操作，節(jié)約了時間，減少了無效消耗，避免了緊急情況下對消防供水的延誤。

(3)增設(shè)了兩路消防干式豎管，形成供水應(yīng)急通道，在系統(tǒng)全部斷電或消防泵全部故障的情況下，通過消防車配合仍可保證向倉上供水。

在9號毛煤倉外壁間距2m 垂直敷設(shè)兩套DN108*5鍍鋅鋼管上倉消防干式豎管，鋼管之間通過法蘭連接，在每套管道的頂端裝設(shè)兩個SN65室內(nèi)消火栓，底端分別裝設(shè)SN65室內(nèi)消火栓和DN100型快速接頭，接頭位置距地面1.1m，在管道底端快速接頭后部安裝DN10016止回閥，在止回閥靠上位置安裝DN25泄水閥，應(yīng)急狀態(tài)時泄水閥關(guān)閉，怠工狀態(tài)時泄水閥打開。根據(jù)倉上用水情況，可以單臺消防車單管向倉上注水，也可兩臺消防車單管注水，或多臺消防車雙管同時向倉上注水，選用靈活，連接方便，避免了戰(zhàn)時臨時鋪設(shè)水帶的麻煩，為滅火贏得了寶貴時間，同時化解了消防員負重上樓、倉頂邊緣高空敷設(shè)水帶發(fā)生墜落或其它人身傷害的風(fēng)險。

(4)分別在M12/M22膠帶機走廊機頭和驅(qū)動站上方部位、101/102配倉膠帶機走廊中部、103/104配倉膠帶機走廊中部增設(shè)了消防水幕，自動噴水阻擋火焰和煙氣從一個防火分區(qū)向另一防火分區(qū)蔓延，實現(xiàn)有效防火分隔。消防水幕系統(tǒng)由感溫雨淋報警閥組、溫控噴頭及傳導(dǎo)管、水幕噴頭、過濾器、截止閥、止回閥、旁通閥、壓力表、試水閥、供水與配水管道等組成。設(shè)計選用ZSFM50型感溫雨淋報警閥，公稱通徑DN50mm，額定工作壓力1.6～2.4MPa，水幕噴頭布置成3排，排距3.6m，每根噴水支管上裝設(shè)一字型開口噴頭6枚，以形成可靠的防火隔斷。溫控噴頭選用68℃ZSTM-A 型不銹鋼直立噴頭，噴頭口徑15mm，噴頭距頂部13cm，傳導(dǎo)管控制閥保持常開，旁通閥常閉，旁通閥僅在試驗或雨淋閥故障時開啟?？刂崎y選用D373F 軟密封手動鑄鋼蝶閥，公稱通徑DN50mm，公稱壓力PN1.6MPa，過濾器選用GL41H 型法蘭鑄鐵產(chǎn)品，公稱通徑DN50mm。發(fā)生火災(zāi)時，在火災(zāi)溫度的作用下，溫度達到68℃時，閉式噴頭的熱敏元件玻璃泡即脹裂，噴頭開始噴水，由于持續(xù)噴水泄壓造成雨淋報警閥的上部水壓低于下部水壓，在壓力差的作用下，原來處于關(guān)閉狀態(tài)的雨淋報警閥閥瓣打開，壓力水通過雨淋報警閥流向管網(wǎng)、開式噴頭，噴頭組持續(xù)密集噴水形成多層水簾，阻擋火災(zāi)、煙氣的蔓延。

(5)在重點膠帶機走廊增設(shè)自動噴水滅火系統(tǒng)。M12/M22膠帶機走廊是向跳汰系統(tǒng)毛煤倉上輸煤的唯一通道，走廊寬8.5m、長195m，坡度15.43°,機頭機尾高差52m，內(nèi)置兩條寬1.4m 的膠帶機，承擔(dān)著每年向毛煤倉上輸送1200萬噸原煤的重要任務(wù)，其重要性非常突出。原設(shè)計該膠帶機走廊內(nèi)配置的消防設(shè)施僅為消火栓和滅火器，一旦出現(xiàn)火情，人員進入走廊內(nèi)實施滅火，容易造成人員中毒、燒傷或其他傷害，而且發(fā)現(xiàn)、處置火情的時間往往會滯后，為了實現(xiàn)第一時間進行安全、有效處置，增設(shè)了簡易自動噴水滅火系統(tǒng)。在M12/M22膠帶機走廊靠西側(cè)沿屋面板坡向布設(shè)一根Φ108鍍鋅鋼管，起點與M22機頭消防水管連通，尾部終于驅(qū)動站之上，總長155m。作為消防系統(tǒng)配水主管，在膠帶機上方空間每間隔3.1m 水平布設(shè)一根Φ40mm 長5m 的支管，每條支管布設(shè)3個直立型閉式噴頭。噴頭型號為T-ZSTZ15，公稱動作溫度為68℃，噴頭距走廊頂部13cm，沿走廊全程共安裝47組支管、141個68℃閉式噴頭，在系統(tǒng)入口段裝過濾器、末端設(shè)排污閥。由此，形成了一個完整的自動噴淋消防網(wǎng)絡(luò)。一旦某一位置出現(xiàn)火情，溫度上升至68℃，上方的閉式噴頭熱敏元件玻璃泡即脹裂，管道中的水在壓力作用下呈放散狀噴出，第一時間在著火點對應(yīng)位置實施精準(zhǔn)自動滅火，將極大地提高了滅火的效果，有效避免了火災(zāi)的蔓延、擴大。

2 解決的關(guān)鍵技術(shù)問題及創(chuàng)新點

(1)校核技術(shù)參數(shù)、優(yōu)化設(shè)備選型，保證水泵或消火栓出口零流量時的壓力不應(yīng)大于設(shè)計工作壓力的140%、且易大于設(shè)計工作壓力的120%，當(dāng)出流量為設(shè)計流量的150%時，其出口壓力不應(yīng)低于設(shè)計工作壓力的65%，流量揚程性能曲線應(yīng)為無駝峰、無拐點的光滑曲線，滿足各種工況下水泵穩(wěn)定運行，可靠供水，從根本上避免發(fā)生爆管、崩裂、密封漏水和水壓不足等直接影響消防供水的關(guān)鍵技術(shù)問題，消除了安全隱患。

(2)改進消防泵控制方式和電氣設(shè)備、線路，實現(xiàn)安全、靈活、便捷控制，提高了作業(yè)效率和操作的可靠性。實現(xiàn)常用電源和備用電源的自動切換，在倉上作業(yè)平面、倉下水泵房、9層配電室均可啟、停機操作，避免了原來員工只能跑到倉下水泵房啟停機的弊端。

(3)增設(shè)消防干式豎管，開辟應(yīng)急供水通道，實現(xiàn)多方式、多途徑、多工況可靠供水，消除供電及水泵故障等意外因素對消防供水的不利影響。

(4)合理劃分防火分區(qū)，增設(shè)消防水幕，實施防火分隔。精準(zhǔn)匹配倉上建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備布設(shè)等現(xiàn)場情況，優(yōu)化工程技術(shù)措施，通過設(shè)置消防水幕，水幕系統(tǒng)通過溫控(68℃)自動啟動或手動方式啟動，操作方便，實現(xiàn)阻火隔煙，控制火災(zāi)蔓延，防止損失擴大。

(5)在重點部位關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)，實現(xiàn)第一時間噴水滅火，及時控制初期火情，提高處置火情的最佳效果，推進自動噴水滅火系統(tǒng)技術(shù)措施在選煤廠生產(chǎn)現(xiàn)場的實際應(yīng)用。

3 改造研究成果

通過文獻檢索、科技查新和廣泛調(diào)研，與當(dāng)前國內(nèi)外同類研究相比，選煤廠毛煤倉消防系統(tǒng)綜合改造研究成果存在以下幾個鮮明的特點：

(1)系統(tǒng)成果全面：針對毛煤倉上作業(yè)平面這一特殊區(qū)域存在的消防安全隱患與問題，分別從消防供水設(shè)備更新、供水方式完善、電氣系統(tǒng)控制、防火分隔和自動噴水滅火實施等五個方面進行了徹底的綜合改造與完善，彌補了過去僅滅火器、室內(nèi)消火栓等簡單消防設(shè)施帶來的不安全、不可靠、效率低等缺陷，實現(xiàn)了從倉下到倉上、水源端到系統(tǒng)端、手動與自動等統(tǒng)籌兼顧、內(nèi)容完善、功能互補的消防保障系統(tǒng)。

(2)針對性強：針對不同的隱患、問題及現(xiàn)場定制不同的整改方案和安全技術(shù)措施，每一項整改均有非常明確的現(xiàn)實指向與專業(yè)技術(shù)要求，設(shè)計將普通水泵更換成專用消防水泵，主要是解決消防系統(tǒng)出口零流量和150%流量等工況下，普通水泵性能不能滿足要求、供水無保證的隱患；重新設(shè)計消防泵控制方式及配電系統(tǒng)，主要是解決水泵日常電源和備用電源不能自動切換，且啟停泵操作只能在倉下零平面泵房內(nèi)進行的局限和對防滅火工作的延誤；增設(shè)干式豎管，主要是解決在系統(tǒng)全部斷電或消防泵全部故障的情況下不能為煤倉上水的問題，為消防供水提供應(yīng)急通道；在M12/M22膠帶機走廊頭部和驅(qū)動站上方、101/102膠帶機走廊中段、103/104膠帶機走廊中段分別增設(shè)消防水幕，主要是解決火災(zāi)時火焰和煙氣從一個防火分區(qū)向另一防火分區(qū)蔓延的問題，實現(xiàn)有效防火分隔；在M12/M22膠帶機走廊增設(shè)簡易自動噴水滅火系統(tǒng)，主要是解決人員進入該走廊滅火容易發(fā)生中毒、燒傷和其他傷害，且不能保證第一時間發(fā)現(xiàn)火情、第一時間實施滅火的問題。

(3)實用性強：堅持一切從實際出發(fā)，切實解決了毛煤倉存在的實際問題，提高毛煤倉消防系統(tǒng)可靠性、安全性。節(jié)約時間，減輕勞動強度，提高作業(yè)效率，保障操作安全。減少以致避免無效操作在滿足消防安全技術(shù)要求的前提下，通過綜合改造收到了非常好的效果，達到了實用、好用、管用的效果，保障了毛煤倉生產(chǎn)安全。

4 推廣應(yīng)用情況

自動噴水滅火系統(tǒng)在保護人身和財產(chǎn)安全方面具有安全可靠、經(jīng)濟實用、滅火成功率高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)建筑和民用建筑。毛煤倉消防系統(tǒng)綜合改造對消防泵控制方式和電氣設(shè)備、線路進行了改進，增設(shè)了消防干式豎管、消防水幕及簡易自動噴水滅火系統(tǒng)，滿足現(xiàn)有生產(chǎn)安全需求，提升了準(zhǔn)能選煤廠選煤廠消防技術(shù)水平和安全水平。改造后毛煤倉消防供水系統(tǒng)選用專業(yè)消防泵、一開一備，提高了其運行的可靠性，且與M22膠帶機走廊的供水系統(tǒng)、9號倉外壁的消防應(yīng)急管路系統(tǒng)互補，形成了相對獨立的三路消防供水系統(tǒng)，極大地保證了毛煤倉上消防供水安全，有效解決高層建筑的消防供水難題，為其它企業(yè)的消防供水設(shè)計提供了有益的借鑒。

準(zhǔn)能選煤廠在M12/M22膠帶機上倉走廊、CM11、CM21膠帶機涵洞走廊、槽倉下1008、1009膠帶機都安裝了簡易自動噴淋滅火系統(tǒng)，203膠帶機走廊安裝了濕式自動噴水滅火系統(tǒng)，所有膠帶機走廊都安裝了消防水幕系統(tǒng)，201管狀膠帶機機頭走廊裝設(shè)了雨淋系統(tǒng)，實現(xiàn)了滅火、阻火、冷卻、隔離的自動噴水滅火功能。

5 社會效益和間接經(jīng)濟效益

準(zhǔn)確評價選煤廠毛煤倉消防系統(tǒng)綜合改造對企業(yè)帶來的經(jīng)濟效益比較困難，但是我們可以通過由局部推廣到全局的辦法來討論消防系統(tǒng)綜合改造帶來的經(jīng)濟效益，衡量標(biāo)準(zhǔn)是毛煤倉火災(zāi)事故經(jīng)濟損失的費用。在各類災(zāi)害事故中，火災(zāi)是最經(jīng)常的，最普遍的，最嚴(yán)重災(zāi)害事故之一?；馂?zāi)事故的經(jīng)濟損失分為直接經(jīng)濟損失和間接經(jīng)濟損失，其直接經(jīng)濟損失主要包括人和物兩個方面：

(1)人的方面：人身傷亡的搶救費用、醫(yī)療費用、善后處理費用。

(2)物的方面：房屋建筑物、機器設(shè)備、運輸設(shè)備、工具器具等造成的凈損失。

間接損失主要是指因火災(zāi)事故導(dǎo)致的停產(chǎn)或減產(chǎn)造成的經(jīng)濟損失，也包括因此給企業(yè)名譽受損帶來的損失。準(zhǔn)能選煤廠的9座毛煤倉屬于高層建筑，消防安全非常重要，如果毛煤倉一旦失火，將直接使選煤廠跳汰洗選系統(tǒng)停產(chǎn)，給選煤廠帶來很大的財產(chǎn)損失。

綜上所述，選煤廠毛煤倉消防系統(tǒng)綜合改造的社會效益和間接經(jīng)濟效益是相當(dāng)明顯的，對減少人員傷亡及財產(chǎn)損失和促進安全生產(chǎn)的發(fā)展至關(guān)重要的，不容忽視的。

6 結(jié)語

準(zhǔn)能選煤廠毛煤倉消防系統(tǒng)綜合改造，不僅對選煤廠跳汰洗選系統(tǒng)的正常運行具有重要意義，而且對準(zhǔn)能公司的發(fā)展提供了有效保障。該項目提高了毛煤倉消防上水的可靠性，即使消防泵全部停用，也可實現(xiàn)從地面直接向煤倉上平面的可靠用水，有效解決高層建筑的消防供水難題，同時自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計在保護人身和財產(chǎn)安全方面起到了安全可靠、經(jīng)濟實用、滅火成功率高等作用，為選煤廠毛煤倉的消防安全保駕護航，對保護公眾安全、經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展、社會穩(wěn)定發(fā)揮著重要作用，為其它企業(yè)的消防供水設(shè)計提供了有益的借鑒。