論儲煤場全封閉設(shè)計工程火災(zāi)預(yù)防措施

韓小花

（山西省建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院 山西太原 030013）

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展，我們的生存環(huán)境被污染的程度也越來越嚴(yán)重。近幾年越來越多的人意識到環(huán)境污染問題對人們健康或動植物的損害，社會也對環(huán)境污染問題愈發(fā)的重視。由于我省主要能源是煤，地處黃土高原每年春季及秋季都會有大風(fēng)，煤采用敞開式儲存，導(dǎo)致煤長期露天儲存，在儲存過程中會損失煤炭，煤塵又污染周圍環(huán)境，綜合考慮環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的影響，故各煤礦企業(yè)均在對現(xiàn)有或新建的儲煤場進(jìn)行封閉處理。

煤在封閉的空間中儲藏又存在有一定的危險性，主要有以下幾種：

（1）當(dāng)煤炭長期暴露在空氣中，煤中的碳會氧化，并生成一氧化碳和二氧化碳，全封閉儲煤棚通風(fēng)條件相對比較弱，有毒氣體更容易積聚。一氧化碳非常容易與血紅蛋白結(jié)合，形成碳氧血紅蛋白，造成組織窒息使人中毒；人在高濃度的二氧化碳環(huán)境中，可能會頭痛，頭暈、無力等神經(jīng)功能紊亂等。

（2）由于煤在裝卸、運(yùn)輸、受熱等條件會產(chǎn)生大量的粉塵，并被散發(fā)到儲煤倉中，煤塵中含有在碳化過程中產(chǎn)生的甲烷、微量的乙烷及丙烷等可燃性氣體，當(dāng)煤塵之中有這些可燃?xì)怏w不能被及時排放，不斷積聚時，其爆炸的下限濃度會顯著下降。同時煤炭出入倉時會使煤塵飛揚(yáng)，嚴(yán)重時會達(dá)到或超過煤塵爆炸的濃度下限。在煤的氧化過程的同時又會產(chǎn)生熱量，運(yùn)煤設(shè)備因機(jī)械摩擦、電氣設(shè)備等原因產(chǎn)生火花的能量超過最小點(diǎn)火能量時就可能導(dǎo)致爆炸的發(fā)生，煤棚一旦發(fā)生火災(zāi)或爆炸將會造成巨大的損失。

綜上所述，及早預(yù)防和撲滅早期火災(zāi)尤為重要，早期對可燃?xì)怏w（甲烷）和有毒氣體（一氧化碳）在空氣中濃度的檢測，對煤炭粉塵的治理，對煤棚早期火災(zāi)預(yù)防很重要。然而在工程設(shè)計和施工過程中又缺乏專業(yè)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)，僅參照相近規(guī)范進(jìn)行，鑒于此筆者根據(jù)具體項目工程中滅火、除塵、通風(fēng)及火災(zāi)自動報警及聯(lián)動系統(tǒng)提出自己的觀點(diǎn)和做法，愿與同行做一交流討論。

工程概況：某煤礦建造單層封閉式儲煤棚，總建筑面積為9574.68m2。地上一層。抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度，耐火等級為一級，屋頂結(jié)構(gòu)形式為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)用鋼筋混凝土側(cè)墻及原有邊坡。最大凈高：43m，封閉形式采用穹型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，在25.5m處設(shè)置設(shè)備維修安裝用馬道，煤棚主要儲存成品煤，火災(zāi)危險類別為：丙類。

設(shè)計依據(jù)主要有國家現(xiàn)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等。

本項目設(shè)計中設(shè)有消防水炮系統(tǒng)、抑塵系統(tǒng)、緊急排風(fēng)系統(tǒng)及可燃與有毒氣體報警系統(tǒng)。

對于早期火災(zāi)的撲滅設(shè)置措施：給排水專業(yè)根據(jù)相關(guān)規(guī)范對本建筑設(shè)置了固定式電動遙控消防水炮；操作方式為電動遙控操作（帶水流遙控開關(guān)），和現(xiàn)場手動應(yīng)急操作；噴射介質(zhì)為清水；消防控制系統(tǒng)為PLC程序控制；每套消防控制系統(tǒng)由主控臺、無線遙控裝置（含接收器與發(fā)射器）組成。主控臺及無線遙控裝置能控制消防水炮噴射角度及每臺消防水炮入口處快開電動閥的啟閉；主控臺能就地顯示消防水炮的直流/噴霧狀態(tài)及入口電動閥的啟閉狀態(tài)。

根據(jù)《煤場揚(yáng)塵污染防治技術(shù)規(guī)范》要求，在儲煤場設(shè)置降塵系統(tǒng)，將具有足夠壓力的水均勻地噴灑到煤堆表面，對煤場進(jìn)行有效地加濕、防塵、固塵，減少揚(yáng)塵污染。根據(jù)現(xiàn)場情況，場地選用一定數(shù)量的防塵噴槍，每天定時開啟數(shù)次，每次開啟數(shù)分鐘，形成交叉覆蓋，同時配置粉塵檢測系統(tǒng)，在粉塵密度大時可以自動開啟，同時在車輛進(jìn)出的門洞口上方設(shè)置紅外感應(yīng)微霧抑塵噴頭，防止塵土的擴(kuò)散。

暖通與通風(fēng)專業(yè)屋頂設(shè)置無動力風(fēng)帽，同時設(shè)置了緊急事故排風(fēng)系統(tǒng)，火災(zāi)時可以聯(lián)動啟動緊急事故排風(fēng)機(jī)進(jìn)行排風(fēng)。

根據(jù)《石化規(guī)范》規(guī)定可燃?xì)怏w與有毒氣體同時存在的場所應(yīng)同時設(shè)置可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警儀。電氣專業(yè)設(shè)置了可燃及有毒氣體報警及聯(lián)動系統(tǒng)設(shè)計。

燃?xì)怏w探測報警系統(tǒng)主要由可燃?xì)怏w探測報警控制器、可燃?xì)怏w探測器、火災(zāi)聲光警報器、等組成。

系統(tǒng)設(shè)計要求可燃?xì)怏w及有毒氣體探測器報警后，報警信號直接接至聲光報警系統(tǒng)及連鎖保護(hù)系統(tǒng)，同時報警信號應(yīng)接入消防控制中心。

首先要確定可燃?xì)怏w的類型，煤棚早期會產(chǎn)生可燃?xì)怏w（甲烷）和有毒氣體（一氧化碳），在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（即0℃、一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）下，空氣的密度為1.29kg/m3，甲烷的密度為0.717kg/m3，一氧化碳的密度為1.25kg/m3，密度大的位置相對應(yīng)的質(zhì)量也大，所以在體積一定的條件下三種氣體的密度由小到大依次為甲烷、一氧化碳、空氣，空氣與一氧化碳密度相當(dāng)。根據(jù)《火規(guī)》8.2.1條規(guī)定探測氣體密度小于空氣密度的可燃?xì)怏w探測器應(yīng)設(shè)置在被保護(hù)空間的頂部，探測氣體密度大于控制密度的可燃?xì)怏w探測器設(shè)置在被保護(hù)空間的下部，探測氣體密度與空氣密度相當(dāng)時，可燃?xì)怏w探測器可設(shè)置在被保護(hù)空間的中間部位或頂部。

《石化規(guī)范》規(guī)定比空氣輕的可燃?xì)怏w釋放源出于封閉或半封閉廠房內(nèi)，應(yīng)在釋放源上方設(shè)置檢測器，還應(yīng)在廠房最高限易于聚集可燃?xì)怏w處設(shè)置檢測器。

4.1.2 條規(guī)定有毒氣體檢測器與釋放源的距離，室外不宜大于2m，室內(nèi)不宜大于1m。

4.1.3 條規(guī)定的可燃?xì)怏w釋放源處于封閉或半封閉廠房內(nèi)，每隔15m可設(shè)一臺檢測器，且檢測器距任一釋放源不宜大于7.5m。

根據(jù)以上分析本工程可燃?xì)怏w探測器選用隔爆型催化燃燒式甲烷探測器和一氧化碳探測器，探測器的防水防塵等級為IP65。有毒氣體（一氧化碳）探測器在馬道上安裝或與可燃?xì)怏w（甲烷）探測器一體安裝，可燃?xì)怏w（甲烷）探測器安裝在建筑最高處以及易于氣體聚集的位置，，將可燃?xì)怏w安裝在金屬鋼架下方，與網(wǎng)架螺栓球體底部平齊，并避開采光窗可靠固定安裝；有毒氣體（一氧化碳）探測器及可燃?xì)怏w（甲烷）探測器安裝間距15m考慮由于網(wǎng)架螺栓球體底部與地面距離做大處為40m，可燃?xì)怏w（甲烷）探測器按傳統(tǒng)固定安裝，由于高度問題會不便于檢修維護(hù)，為方便檢修維護(hù)甲烷探測器考慮采用鋼絲繩線拖拽的方式安裝，并在就近墻上安裝一手搖絞線盤，手搖絞線盤安裝標(biāo)高為27.0m處。探測器針對煤倉的甲烷探測器設(shè)定，需要滿足附件的煤礦瓦斯檢測報警濃度要求，甲烷濃度大于等于1.5%報警并斷電。復(fù)電濃度小于等于1.5%；探測器報警同時應(yīng)能強(qiáng)啟現(xiàn)場屋頂排風(fēng)機(jī)。

可燃?xì)怏w報警控制器采用壁掛式，安裝在廠區(qū)消防控制室，距離樓地面1.5m安裝，并在現(xiàn)場采用壁掛式直流電源箱給可燃?xì)怏w探測器供電。壁掛電源箱放置于防爆箱內(nèi)安裝；當(dāng)發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏時，將泄漏報警信號傳送至可燃?xì)怏w報警控制器，控制器聯(lián)動現(xiàn)場聲光報警器發(fā)出聲光報警信號。

本項目采用聯(lián)網(wǎng)型總線報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由1個可燃?xì)怏w報警從機(jī)聯(lián)網(wǎng)接入可燃?xì)怏w報警主機(jī)，并通過輸入模塊將可燃?xì)怏w報警信號傳送給火災(zāi)報警主機(jī)。

聯(lián)動系統(tǒng)：消防控制室可以對消防泵組及消防炮等系統(tǒng)組件進(jìn)行淡季操作或聯(lián)動操作，且可顯示泵組的運(yùn)行狀況、電動閥門的開啟、關(guān)閉及故障及其他需要控制和顯示的設(shè)備。

系統(tǒng)導(dǎo)線均選用耐火電纜、導(dǎo)線為金屬線槽內(nèi)敷設(shè)，再穿鋼管沿屋架明敷設(shè)，金屬線槽安裝在維修馬道上或沿墻安裝，敷設(shè)電氣線路宜避開可能受機(jī)械損傷、振動、腐蝕以及可能受熱的地方，不能避開時，應(yīng)采取預(yù)防措施，金屬線槽安裝長度超過30m時，應(yīng)留伸縮縫，明敷設(shè)的金屬線槽及鋼管需要做防火處理及防靜電措施。