危廢焚燒工程火災(zāi)危險性分析及消防系統(tǒng)的選擇

張茂 鮑建鎮(zhèn) 郎明松 回春雪

(重慶賽迪熱工環(huán)保工程技術(shù)有限公司 重慶 401122)

0 引言

危廢焚燒工程采用的原料主要為固體、半固體、漿狀、液體以及桶裝可燃廢物等。這些危廢幾乎涉及所有工業(yè)領(lǐng)域，其最主要的特點就是成分復(fù)雜、性質(zhì)不穩(wěn)定、危險性高。為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性及穩(wěn)定性，危廢焚燒工程需要考慮一定周期內(nèi)的原料儲存，并按焚燒爐要求進行配伍。原料的堆存使得原料儲存區(qū)域成為火災(zāi)發(fā)生的重點區(qū)域。

為保障危廢焚燒系統(tǒng)的安全運行，在工程設(shè)計之初就要根據(jù)原料特性，對照相關(guān)規(guī)范進行各建構(gòu)筑物，特別是原料儲存區(qū)域的火災(zāi)危險性劃分，并合理選擇消防系統(tǒng)。消防系統(tǒng)的設(shè)計以預(yù)防為主，同時配備完善的報警設(shè)施，將火災(zāi)消滅在初期階段，最大限度地減少火災(zāi)造成的損失。由于我國危廢處置行業(yè)起步較晚，行業(yè)規(guī)范還不夠系統(tǒng)及完善，在進行工程設(shè)計時，除了依據(jù)危廢行業(yè)規(guī)范及國家通用規(guī)范外，還需要借鑒其他相關(guān)行業(yè)的規(guī)范，以期完善消防設(shè)計的要點和依據(jù)。

1 火災(zāi)危險性分析

1.1 概述

要選擇合理的消防系統(tǒng)，首先要做好焚燒工程各區(qū)域的火災(zāi)危險性劃分。以采用柴油為輔助燃料的危廢焚燒工程為例，總圖布置上主要分為兩大區(qū)域，即廢液罐區(qū)和焚燒區(qū)域。廢液罐區(qū)主要布置可燃廢液罐、柴油罐、卸車泵、輸送泵等。焚燒區(qū)域一般由3個子車間組成，包括料坑車間、焚燒車間及輔助用房。料坑車間主要功能為固體、半固體原料的儲存和預(yù)處理，焚燒車間主要布置焚燒生產(chǎn)線，輔助用房主要布置電氣室、控制室、空壓機房、余熱鍋爐汽水設(shè)備及柴油發(fā)電機房(備用電源)等。

1.2 火災(zāi)危險性劃分

根據(jù)《危險廢物集中焚燒處置工程建設(shè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 176—2005)第7.2.3.2、7.2.3.3條[1]，焚燒廠房的生產(chǎn)類別屬于丁類，耐火等級不低于一級；焚燒爐采用輕柴油燃料啟動點火及輔助燃燒時，油箱間、油泵間為丙類生產(chǎn)廠房，耐火等級不低于二級。但并未對廢液罐區(qū)和料坑車間作出說明。

關(guān)于柴油罐及泵房，值得一提的是，《建筑設(shè)計防火規(guī)范(2018年版)》(GB 50016—2014)[2]將柴油的火災(zāi)危險性劃分為丙類，但前提必須是閃點≥60 ℃。隨著我國的柴油標(biāo)準(zhǔn)逐漸與國際接軌，柴油閃點由60 ℃降至45～55 ℃，按照GB 50016—2014規(guī)定應(yīng)為乙類。在《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)(2018年版)》(GB 50160—2008)[3]中，可燃液體的火災(zāi)危險性分類更為詳細：-35號和-50號輕柴油為乙A類，其他輕柴油為乙B類，重柴油為丙類可燃液體，但是對于55 ℃≤閃點<60 ℃的輕柴油，當(dāng)儲罐操作溫度≤40 ℃時，其火災(zāi)危險性可視為丙A類。危廢焚燒工程中，柴油儲罐的操作溫度為常溫，考慮夏季高溫及冬季伴熱，也可以通過設(shè)置遮陽棚、冷卻設(shè)施和控制伴熱溫度來限制操作溫度。因此，HJ/T 176—2005將柴油罐區(qū)及泵房定位丙類是合理的，但生產(chǎn)單位應(yīng)注意選用閃點≥55 ℃的柴油，以節(jié)約建設(shè)及運行成本。

一般來說，廢液罐區(qū)和料坑車間的火災(zāi)危險等級應(yīng)根據(jù)收運的物料性質(zhì)確定，根據(jù)以往工程經(jīng)驗，可在收運及分揀環(huán)節(jié)對物料進行篩選，實際工程常按丙類來考慮。由此，可將廢液罐區(qū)與柴油罐區(qū)進行合建。

參照柴油罐區(qū)及其他行業(yè)規(guī)范，如《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50229—2019)[4]、《鋼鐵冶金企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50414—2018)[5]，柴油發(fā)電機房的火災(zāi)危險等級也為丙類。

其他輔助用房火災(zāi)危險性一般為丁/戊類。

可以看出，焚燒工程火災(zāi)危險性較大的區(qū)域主要是廢液罐區(qū)(含柴油)、固廢料坑及柴油發(fā)電機房，這些區(qū)域在消防系統(tǒng)的選擇上應(yīng)重點關(guān)注。

2 消防系統(tǒng)的選擇

2.1 廢液罐區(qū)

本區(qū)域的火災(zāi)類別主要為B類，由于儲存量不大，多采用小容量固定頂立式罐或臥式罐。對于B類火災(zāi)，滅火系統(tǒng)可選用水噴霧、細水霧、氣體、泡沫、蒸汽及干粉等。考慮到廢液罐區(qū)一般露天布置或僅設(shè)置頂棚，為非密閉環(huán)境，同時可能發(fā)生罐內(nèi)著火，因此水噴霧、細水霧及氣體滅火系統(tǒng)都不適用。

(1)火災(zāi)報警

根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB 50116—2013)[6]第12.2節(jié)，除浮頂和臥式油罐外的其他油罐宜采用火焰探測器，在油罐區(qū)高位處設(shè)置點型紅外火焰探測器或圖像型火災(zāi)探測器做輔助探測，同時火災(zāi)報警信號宜聯(lián)動工業(yè)視頻裝置來確認火災(zāi)。

根據(jù)GB 50229—2019第7.1.7、7.1.8條，點火油罐應(yīng)設(shè)置感溫探測器，廢液罐區(qū)可參照此條。

(2)冷卻設(shè)施

根據(jù)GB 50116—2013第8.1.4條，甲、乙、丙類液體儲罐區(qū)內(nèi)的儲罐應(yīng)設(shè)置移動水槍或固定水冷卻設(shè)施。而GB 50160—2008第8.4.5條也指出，可燃液體地上立式儲罐應(yīng)設(shè)置固定或移動式消防冷卻水系統(tǒng)，但只有罐壁高度>17 m、容積≥10 000 m3或容積≥2 000 m3的低壓儲罐強制采用固定式消防冷卻水系統(tǒng)；同時，根據(jù)第8.4.6條，可燃液體地上臥式罐宜采用移動式水槍冷卻。GB 50229—2019也有類似規(guī)定，第7.2.2條要求點火油罐宜設(shè)置移動式冷卻水系統(tǒng)。綜合以上規(guī)范，廢液罐區(qū)宜采用移動式水槍冷卻。

(3)滅火設(shè)施

根據(jù)GB 50016—2014第8.1.2、8.3.10條，儲罐(區(qū))周圍應(yīng)設(shè)置室外消火栓系統(tǒng)，單罐容量>1 000 m3的固定頂罐應(yīng)設(shè)置固定式泡沫滅火系統(tǒng)，罐壁高度<7 m或容量≤200 m3的儲罐可采用移動式泡沫滅火系統(tǒng)，其他儲罐宜采用半固定式泡沫滅火系統(tǒng)。結(jié)合GB 50160—2008第8.3.7條和GB 50229—2019第7.8.2條，對于容量≤200 m3的儲罐，3個規(guī)范均允許采用移動式泡沫滅火系統(tǒng)。因此，可控制儲罐容積，盡量選用低倍數(shù)移動式泡沫滅火系統(tǒng)。

根據(jù)GB 50160—2008第8.8.1條，工藝裝置有蒸汽供給系統(tǒng)時，宜設(shè)置固定式或半固定式蒸汽滅火系統(tǒng)。焚燒系統(tǒng)設(shè)有余熱鍋爐，可產(chǎn)生1.2～1.6 MPa的飽和蒸汽，且產(chǎn)汽量大于車間用汽量，富余蒸汽可用于蒸汽滅火系統(tǒng)。地上式可燃液體儲罐區(qū)宜設(shè)置半固定式滅火系統(tǒng)，對初期火災(zāi)效果較好[7-8]。

2.2 固廢料坑

本區(qū)域的火災(zāi)類別主要為A類。固廢料坑上方設(shè)有抓斗吊車，用于焚燒爐上料，屋面標(biāo)高一般都在20 m以上，因此該區(qū)域?qū)儆诖罂臻g場所，對火災(zāi)報警及滅火要求都更高。

(1)火災(zāi)報警

根據(jù)GB 50116—2013第12.4.1、12.4.5條，高度>12 m的空間場所宜同時選擇兩種及以上火災(zāi)參數(shù)的火災(zāi)探測器，同時，火災(zāi)初期產(chǎn)生少量煙并產(chǎn)生明顯火焰的場所，應(yīng)選擇1級靈敏度的點型紅外火焰探測器或圖像型火焰探測器，并應(yīng)降低探測器設(shè)置高度。固廢料坑一般按長方形布置，加之屋面高度較高，工作環(huán)境惡劣，經(jīng)常有粉塵等污染物，采用普通的感溫、感煙探測器很難對整個料坑進行全面監(jiān)控，且無法起到預(yù)防火災(zāi)的作用。工程中常采用紅外熱成像儀對料坑溫度進行監(jiān)控，當(dāng)料坑局部溫度過高，熱成像儀會發(fā)出報警并提供具體位置坐標(biāo)，以便操作人員進一步判斷或處理火災(zāi)隱患，做到預(yù)防報警相結(jié)合。

(2)滅火設(shè)施

固廢料坑由于抓斗吊車上料需要，必須保證其上部空間無遮擋，加之車間空間較大、高度較高，無法布置噴淋管，因此自動噴水、水噴霧、細水霧、氣體、干粉、(半)固定式泡沫等滅火系統(tǒng)都難以勝任。

根據(jù)GB 50016—2014第8.3.5條，難以設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)的丙類生產(chǎn)車間應(yīng)設(shè)置其他自動滅火系統(tǒng)，并宜采用固定消防炮等滅火系統(tǒng)。消防炮可采用水或泡沫為滅火介質(zhì)，分為手動式和自動式，手動式需要人工判斷與操作，考慮到料坑成分復(fù)雜，著火后產(chǎn)生的煙對人體危害較大，應(yīng)盡量選用自動式，同時結(jié)合紅外熱成像儀或火焰檢測器，可與消防炮連鎖控制，實現(xiàn)自動滅火[9]。

蒸汽滅火系統(tǒng)是撲滅初期火災(zāi)比較有效而經(jīng)濟的手段。料坑四周可設(shè)置蒸汽噴射管道，由于料坑較長，可分區(qū)布置，分別設(shè)置控制閥門，當(dāng)發(fā)生超溫報警時，可自行打開相應(yīng)區(qū)域的控制閥噴射蒸汽，從而隔絕外界空氣實現(xiàn)滅火[10]。

2.3 柴油發(fā)電機房

本區(qū)域的火災(zāi)類別主要為B類。根據(jù)GB 50229—2019第7.1.7、7.1.8條，柴油發(fā)電機房內(nèi)需設(shè)置感煙、感溫火災(zāi)探測器進行火災(zāi)報警，機組容量為300 MW及以上的，還要設(shè)置水噴霧、細水霧等滅火系統(tǒng)。另外，根據(jù)第7.3.1條規(guī)定，柴油發(fā)電機房應(yīng)設(shè)置室內(nèi)消火栓。

在GB 50414—2018中，按柴油發(fā)電機組的容量提出了不同的自動滅火系統(tǒng)設(shè)置要求，即安裝在車間內(nèi)且總裝機容量>400 kW的，應(yīng)設(shè)置水噴霧、細水霧、氣體等滅火系統(tǒng)；而安裝在車間內(nèi)且總裝機總量≤400 kW的，或安裝在廠房外附近或獨立房間內(nèi)且總裝機容量>400 kW的，則為“宜設(shè)”，沒有強制要求。

與300 MW發(fā)電廠相比，危廢焚燒工程規(guī)模較小，柴油發(fā)電機組容量較小，建議按GB 50229—2019進行火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計，并按GB 50414—2018進行固定滅火系統(tǒng)設(shè)計。

3 結(jié)論

通過對若干標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)條文的分析，按照“預(yù)防為主、防消結(jié)合”及節(jié)約投資的原則，對危廢焚燒工程的消防設(shè)計提出以下建議：

(1)廢液罐區(qū)、固廢料坑及柴油發(fā)電機房火災(zāi)危險性可按丙類設(shè)計，應(yīng)選用閃點≥55 ℃的柴油。

(2)廢液罐區(qū)和固廢料坑可根據(jù)GB 50116—2013設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，柴油發(fā)電機房可根據(jù)GB 50229—2019設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。

(3)采用小容量立式罐和臥式罐時，廢液罐區(qū)宜采用移動式水槍冷卻。

(4)對于容量≤200 m3的儲罐，廢液罐區(qū)可采用移動式泡沫滅火系統(tǒng)和蒸汽滅火系統(tǒng)；固廢料坑可采用消防炮和蒸汽滅火系統(tǒng)，結(jié)合紅外熱成像儀或火焰檢測器實現(xiàn)自動滅火；柴油發(fā)電機房可按GB 50414—2018進行固定滅火系統(tǒng)設(shè)計。