某核電廠消防站主要設(shè)備選型及設(shè)置規(guī)模分析

(安徽省電力公司培訓(xùn)中心，安徽 合肥 230022)

0 引言

目前我國關(guān)于消防站設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)有GB 51054－2014《城市消防站設(shè)計規(guī)范》和建標(biāo)152－2017《城市消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》等，但其適用范圍均限于城鄉(xiāng)規(guī)劃區(qū)，對于核電廠這樣特殊企業(yè)消防站的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，各核電企業(yè)的內(nèi)部規(guī)定及各具體項目的執(zhí)行均存在較大差異，缺乏統(tǒng)一的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)。本文以某新建三代核電廠為例，對核電廠消防站的設(shè)置規(guī)模進(jìn)行分析。

1 核電廠火災(zāi)的危害

核電廠火災(zāi)不僅會造成財產(chǎn)損失，還可能會導(dǎo)致放射性釋放，甚至引發(fā)相關(guān)安全系統(tǒng)失效，對核電廠安全的影響很大。從美國等國家對核電廠火災(zāi)PSA評價的結(jié)果看，核電廠內(nèi)部火災(zāi)的風(fēng)險，成倍大于內(nèi)部事件的風(fēng)險，因核電廠內(nèi)需要使用大量電纜和油類、活性炭等可燃物質(zhì)，內(nèi)部火災(zāi)成為核電廠運行風(fēng)險的重要原因[1]。

2 各核電廠消防站設(shè)置現(xiàn)狀

雖然核電廠大量采用自動消防技術(shù)，但每次火情總是離不了人的參與，要求專業(yè)消防隊伍第一時間進(jìn)行救援。消防站內(nèi)配置了許多消防設(shè)備，特別是消防車，同時，消防站也是消防員日常執(zhí)勤和訓(xùn)練的場所。根據(jù)《中華人民共和國消防法》和國家能源局發(fā)布的《核電廠消防安全監(jiān)督管理暫行規(guī)定》(國能核電〔2015〕415號)的要求，核電廠應(yīng)建立消防站和專職消防隊。

火災(zāi)撲救主要依賴于消防車等消防設(shè)備，消防站的定員取決于滅火需要，根據(jù)消防車的數(shù)量相應(yīng)地予以確定。所以消防站需要配備的消防車數(shù)量是確定消防站規(guī)模的關(guān)鍵因素。

3 核電廠消防車的種類

根據(jù)消防車功能不同，種類繁多。根據(jù)滅火介質(zhì)不同及操作類型，核電廠常用消防車一般有以下幾類：水罐消防車、泡沫消防車、登高平臺消防車等。近年來三相射流消防車也有使用，三相射流消防車內(nèi)可以同時搭載水、泡沫、干粉等滅火劑，滿足撲救核電廠內(nèi)電纜、油類火災(zāi)的需要。

4 消防車的選型

消防車主要保護(hù)核電廠內(nèi)核島及核安全相關(guān)核電廠配套設(shè)施 (balance of plant，BOP)廠房、常規(guī)島及電氣廠房和非核安全相關(guān)的BOP廠房三大類建(構(gòu))筑群。

4.1 核島及核安全相關(guān)BOP廠房

主要包括反應(yīng)堆廠房、電氣廠房、燃料廠房、核輔助廠房和應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)廠房五大類核島廠房及核安全相關(guān)BOP廠房，部分三代核電機(jī)組如歐洲壓水堆(european pressurized reactor，EPR)把放置不同安全系列設(shè)備的廠房稱為安全廠房，相應(yīng)的電氣設(shè)備也布置在安全廠房內(nèi)。核安全相關(guān)系統(tǒng)和建(構(gòu))筑物，對其消防疏散通道設(shè)計有明確規(guī)定。對于具有火災(zāi)危險性的任何一個房間，距離室外或其他廠房或疏散通道防火區(qū)，要求不超過40 m；疏散通道防火區(qū)的出口距離室外或其他廠房要求不超過20 m[2]。

為防止對核安全相關(guān)系統(tǒng)的干擾及放射性釋放對外界的影響，一座核島建(構(gòu))筑物內(nèi)對外疏散通道的數(shù)量一般為2個。核島內(nèi)主要可燃物為電纜和油類，電纜一般采取了包覆和分隔措施，不同系列的含油設(shè)備及其可燃油也實施了分隔，即使發(fā)生了火災(zāi)，消防人員只有從有限的通道進(jìn)入實施滅火。每條這樣的疏散路徑只需要配備一輛消防車，所以出動2輛水罐消防車或1輛泡沫消防車即可滿足撲救核島及核安全相關(guān)BOP廠房火災(zāi)的需求。

4.2 常規(guī)島及電氣廠房

包括常規(guī)島廠房、電氣廠房以及主變壓器和輔助變壓器區(qū)建(構(gòu))筑物。常規(guī)島廠房跨度為52.00 m，長度為110.60 m，建筑高度46.30 m，分為多個開間，與核島廠房獨立布置?；馂?zāi)危險性為丁類，主要可燃物為電纜和油類，地下部分耐火等級為一級，地上部分為二級。整個常規(guī)島廠房為一個防火分區(qū)，將部分火災(zāi)危險性大的區(qū)域進(jìn)行單獨防火分隔。

（1）截排水工程措施的實施有效降低大氣降水的入滲量，實現(xiàn)了清污分流；通過土壤改良措施的實施減少酸性廢水對周圍環(huán)境的污染，從源頭上減少污染的產(chǎn)生。

常規(guī)島廠房內(nèi)每個車間的安全出口均不少于2個，廠房地下部分最遠(yuǎn)工作點到疏散樓梯的距離不大于45 m，地上部分最遠(yuǎn)工作點到疏散樓梯或外部出口的距離均不大于75 m。廠房內(nèi)設(shè)有運行檢修通道能夠到達(dá)各處樓梯[3]。

安裝有為常規(guī)島及升壓站配套保護(hù)控制裝置的電氣廠房，是發(fā)電機(jī)組的中壓系統(tǒng)配電中心，長32.00 m，寬25.00 m，混凝土框架結(jié)構(gòu)，地下一層、地上兩層，建筑高度10.45 m，建筑面積2 621.00 m2，火災(zāi)危險性為丁類，耐火等級為二級，主要可燃物為電纜。電氣廠房設(shè)兩部鋼筋混凝土疏散樓梯作為安全出口，分別布置在廠房的兩端。

核電廠常規(guī)島及電氣廠房的消防車設(shè)置，可以參考火電廠的設(shè)計要求，消防車的配置應(yīng)符合下列規(guī)定：總?cè)萘繛?00～1 200 MW時為2輛；總?cè)萘看笥? 200 MW時不少于2輛[4]，一般采用2輛水罐消防車和1輛泡沫消防車。

4.3 非核安全相關(guān)的BOP廠房

4.3.1 代表性建(構(gòu))筑物的火災(zāi)危險性及其安全疏散設(shè)計

這類廠房數(shù)量較多，現(xiàn)選取火災(zāi)危險性較大或建筑規(guī)模較大的代表性建(構(gòu))筑物如下[5]。

1)制氫站

為單層廠房，建筑面積為301.60 m2，廠房尺寸為27.80 m×9.00 m，建筑高度6.60 m，火災(zāi)危險性類別為甲類，耐火等級為一級，整座廠房為一個防火分區(qū)。安全出口2個，直達(dá)室外。

2)危險品庫

存儲包括各類氣體、聯(lián)氨、液氨、雙氧水、酸堿類、油漆等化學(xué)品。分為危險品庫1及危險品庫2，長度均為62.50 m，寬度分別為21.50 m和8.50 m，為一層庫房無地下室，建筑高度均為5.35 m，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。劃分為6個防火分區(qū)，其中危險品庫1火災(zāi)危險性為乙類，劃分為3個防火分區(qū)，每個防火分區(qū)面積均小于允許面積500 m2；危險品庫2火災(zāi)危險性為甲類，劃分為3個防火分區(qū)，每個防火分區(qū)面積均小于250 m2。庫房內(nèi)建筑面積小于100 m2的存儲間設(shè)置一個安全出口，大于100 m2的庫房設(shè)置不少于兩個安全出口。

3)蓄電池充電維修間/全廠公用負(fù)荷配電室

為一層廠房無地下結(jié)構(gòu)，長度為37.50 m，寬度為18.60 m，建筑面積642.30 m2，高5.10 m，危險性分類為丙類，耐火等級為二級。劃分為兩個防火分區(qū)，每個房間設(shè)置兩個安全出口。

4)冷機(jī)修車間/非放射性機(jī)電儀倉庫及辦公室/性能實驗室

廠房長172.00 m，寬60.00 m，建筑面積13 276.00 m2，建筑高度12.50 m。生產(chǎn)類別為丁類，耐火等級為二級，主要為辦公及倉庫類可燃物。共劃分為3個防火分區(qū)，一層性能實驗室為第一防火分區(qū)，一層機(jī)修車間及倉庫區(qū)域為第二防火分區(qū)，二層及三層辦公區(qū)為第三防火分區(qū)，均設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)，其中一層的恒溫恒濕庫設(shè)置七氟丙烷滅火系統(tǒng)。辦公及實驗室區(qū)域設(shè)置有3個靠建筑外墻的封閉樓梯間作為安全出口，安全出口之間疏散距離均小于80 m。

5)熱機(jī)修車間及倉庫

地上二層(局部三層)，長78.00 m，寬56.00 m，建筑面積8 038.47 m2，建筑高度22.35 m，生產(chǎn)類別為丁類，耐火等級為二級，倉庫類可燃物。分為兩個防火分區(qū)，設(shè)有兩個帶有樓梯間前室的防煙樓梯間作為安全出口。

6)生產(chǎn)辦公樓/檔案館/巖芯庫

地上四層建筑，無地下室，建筑面積為12 500.00 m2，建筑高度為17.5 m，現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，耐火等級為二級，辦公及檔案類可燃物。除衛(wèi)生間等區(qū)域外均設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)，每個防火分區(qū)均設(shè)置不少于兩個安全出口，安全出口之間疏散距離均小于80 m。

4.3.2 消防車設(shè)置規(guī)模綜述

火災(zāi)撲救貴在快速，剛發(fā)生幾分鐘之內(nèi)的初期火災(zāi)很容易被控制或撲滅，除了油浸式變壓器火災(zāi)可能會發(fā)生快速爆裂之外，其他建筑物火災(zāi)幾分鐘之內(nèi)的火勢并不大。核電廠具有火災(zāi)危險的每一建筑物均設(shè)置有火災(zāi)報警裝置，可以實現(xiàn)早期報警，消防隊員對每一建筑內(nèi)部通道的設(shè)置和可燃物分布較為熟悉，廠內(nèi)道路通暢，完全可以實現(xiàn)接警后5分鐘之內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場。但為避免火災(zāi)現(xiàn)場人多手腳亂，不是消防車和消防隊員越多越好，加之每輛消防車水帶的連接與鋪設(shè)需要占用建筑物內(nèi)及其直通室外的疏散通道，對于低層和多層工業(yè)建筑，一條疏散通道對應(yīng)一輛消防車滅火和救人的效率最高。所以，每一建筑物按照一條獨立直通室外的疏散通道配置一輛消防車考慮。

火災(zāi)危險性大的如制氫站、危險品庫的建筑規(guī)模很小，不是決定消防車數(shù)量的限制條件，只是需要增加空氣呼吸器、防化服類特殊消防防護(hù)裝備。建筑規(guī)模最大的冷機(jī)修車間/非放射性機(jī)電儀倉庫及辦公室/性能實驗室，廠房長度172 m，火災(zāi)時可以從兩端或三個安全出口分別進(jìn)入，除了建筑物內(nèi)已經(jīng)設(shè)置的自動噴水和氣體滅火外，人工滅火采用消防水槍。建筑高度最高的熱機(jī)修車間及倉庫22.35 m，為三層結(jié)構(gòu)，火災(zāi)時消防隊員除了從一層向上滅火外，也可以采用登高平臺消防車從二樓窗戶或樓頂進(jìn)入，實施滅火或救人，登高平臺消防車的優(yōu)勢是實施空中救援，當(dāng)然也可以兼顧一層的火災(zāi)。

所以，非核安全相關(guān)的BOP廠房可以采用兩輛水罐消防車和一輛工作高度不低于22.35 m的登高平臺消防車。

5 消防站規(guī)模的確定

5.1 消防車及車庫

綜合該核電廠三類建(構(gòu))筑物群對消防車數(shù)量及其類別的需求，核電廠內(nèi)最大消防車數(shù)量為2輛水罐消防車和一輛最大工作高度25 m的登高平臺消防車(按常規(guī)系列選型后)，發(fā)生在熱機(jī)修車間及倉庫等廠房，其他特殊的消防車需求是常規(guī)島廠房和應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)廠房的油類火災(zāi)需要一輛泡沫消防車。

核電廠的消防設(shè)計不考慮在同一個或不同機(jī)組廠房內(nèi)同時發(fā)生2起或2起以上的獨立火災(zāi)，若核電廠主體項目擴(kuò)建，全廠范圍內(nèi)消防車可以在5 min之內(nèi)到達(dá)任一著火點，消防車數(shù)量仍可以滿足要求，不需要增設(shè)。

這樣，核電廠需要設(shè)置的消防車包括：1輛消防指揮車，4輛滅火戰(zhàn)斗車。滅火戰(zhàn)斗車包括2輛水罐消防車，1輛泡沫消防車，1輛25 m登高平臺消防車。當(dāng)采用三相射流消防車時泡沫車可以與水罐車合并設(shè)置，消防車數(shù)量可以減少一輛。

另外，消防站還應(yīng)考慮車輛的維修保養(yǎng)，需要專門的車輛維修間，應(yīng)留有一間備用車位。當(dāng)一輛泡沫車與一輛水罐車合并設(shè)置為一輛三相射流消防車時，消防站設(shè)置5個消防車位，否則需要設(shè)置6個車位。對照《城市消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》，摘錄請見表1，當(dāng)一輛泡沫車與一輛水罐車合并設(shè)置時，采用普通二級消防站標(biāo)準(zhǔn)，分別設(shè)置時為一級消防站。

表1 消防站車庫的車位數(shù)[6]

5.2 消防站定員

主要依據(jù)消防車的數(shù)量確定消防站定員，考慮到執(zhí)勤人員要有一定量的機(jī)動和病、事假人員，每個班次執(zhí)勤人員按每車6人計算。

按照一個中隊編制，設(shè)置隊長1人，消防工程師2人，后勤保障人員3人，每輛消防車包括班長、司機(jī)和消防戰(zhàn)斗員共6人，設(shè)置4輛消防車時，全隊編制共30人，設(shè)置5輛消防車全隊編制共36人。

6 結(jié)語

當(dāng)一輛水罐消防車與一輛泡沫消防車分別設(shè)置時，核電廠共需要5輛消防車，消防站為普通一級站。當(dāng)兩者合并設(shè)置為一輛三相射流消防車時，則只需要4輛消防車，為普通二級站。在同樣滿足消防需求的前提下，采用普通二級站可以節(jié)約投資。當(dāng)核電機(jī)組擴(kuò)建時，一期已建的消防站可以滿足要求，二期不需要增設(shè)。