大型硫黃倉庫消防設(shè)施設(shè)計探討及實例

李 星，王 杰

（長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司，湖南長沙 410019）

硫黃作為工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于制酸、化肥、瀝青等工業(yè)領(lǐng)域[1]。硫黃是一種活潑物質(zhì)，其閃點約為261 ℃，為易燃固體。在堆積溫度大于等于自燃點（232 ℃）時，還會產(chǎn)生自燃[2-3]。因此，用于儲存和轉(zhuǎn)運硫黃的硫黃倉庫消防設(shè)施設(shè)計極為重要。

國內(nèi)某大型鋅冶煉廠采用氧壓浸出濕法煉鋅工藝，在產(chǎn)出鋅錠的同時，還產(chǎn)出大量顆粒狀硫黃副產(chǎn)品。考慮到硫黃的儲存與轉(zhuǎn)運，廠區(qū)配套設(shè)計有大型硫黃倉庫1座。筆者以此硫黃倉庫為例，對大型硫黃倉庫消防設(shè)施設(shè)計進行探討。

1 火災(zāi)危險性分類

該硫黃倉庫為單層廠房，建筑占地面積2 916 m2（54 m×54 m），建筑高度16.5 m，建筑耐火等級為二級。儲存物品為散裝工業(yè)成型硫黃顆粒，粒徑2～6 mm，無明火作業(yè)，由上游車間通過膠帶運輸機直接輸送進入庫房，無人員裝卸，不屬于勞動密集型車間。

根據(jù)GB 50016—2014（2018年版）《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（以下簡稱《建規(guī)》）儲存物品火災(zāi)危險性分類舉例，粒徑大于等于2 mm的工業(yè)成型硫黃屬丙類物質(zhì)。且國內(nèi)有學(xué)者研究表明，當(dāng)硫黃顆粒粒徑大于等于2 mm時不易點燃，也不具有爆炸性[4]。故該車間按丙類倉庫考慮消防設(shè)施設(shè)計。

2 設(shè)計重點與難點

該項目為硫黃儲存?zhèn)}庫，車間無人值守，根據(jù)以往消防事故經(jīng)驗，對于無24 h值守的廠房及倉庫，采用自動滅火系統(tǒng)將火情消滅在初期階段是控制火災(zāi)的最有效手段，故車間自動消防系統(tǒng)的設(shè)計最為關(guān)鍵。然而查閱現(xiàn)行規(guī)范，沒有一項規(guī)范明確規(guī)定硫黃倉庫該采用何種形式的自動滅火系統(tǒng)。硫黃燃燒有其獨特性，即燃燒火焰溫度較低，火焰呈淡藍色，不易被發(fā)現(xiàn)，燃燒過程中無明顯濃煙產(chǎn)生。而且，為保證硫黃倉庫的自然通風(fēng)，防止熱量堆積引發(fā)硫黃自燃，硫黃倉庫多為高大凈空廠房?；谏鲜鲈?，傳統(tǒng)煙感溫感監(jiān)測不能有效探測火災(zāi)[5]。

硫黃密度小于水，大量消防用水將會導(dǎo)致硫黃顆粒隨消防排水流失，故應(yīng)防止消防系統(tǒng)誤噴且火災(zāi)撲滅后系統(tǒng)應(yīng)能夠自動停止噴水。此外，因硫黃具有自燃性，火災(zāi)撲滅后短時間內(nèi)存在復(fù)燃或其他地方燃燒的可能，這就要求自動滅火系統(tǒng)動作停止后短時間內(nèi)能夠再次啟動。

綜上所述，尋找一種能夠有效探測硫黃倉庫火情并自動啟動滅火設(shè)施，滅火后能及時停止噴水，并根據(jù)火災(zāi)情況隨時啟動的自動滅火系統(tǒng)是硫黃倉庫消防設(shè)計的重點與難點。

3 消防設(shè)施設(shè)計

3.1 室內(nèi)及室外消火栓系統(tǒng)

根據(jù)《建規(guī)》、GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》及SH/T 3175—2013《固體工業(yè)硫磺儲存輸送設(shè)計規(guī)范》（以下簡稱《磺規(guī)》）要求，該車間室內(nèi)外消防設(shè)計流量分別為25 L/s和45 L/s，火災(zāi)延續(xù)時間3 h。

車間大門附近及沿廠房柱適當(dāng)位置設(shè)置室內(nèi)消火栓，消火栓間距小于30 m，且保證室內(nèi)任意一處至少有兩支消防水槍覆蓋。在硫黃倉庫兩側(cè)主要道路附近，均勻布置室外消火栓4處，單栓流量15 L/s，布置間距不大于120 m。

3.2 自動滅火系統(tǒng)

根據(jù)《建規(guī)》要求，占地面積大于1 500 m2的丙類物品倉庫需配置自動滅火系統(tǒng)。

3.2.1 自動滅火系統(tǒng)選型

一般情況下，自動噴水滅火系統(tǒng)是使用最多的自動滅火系統(tǒng)形式。該系統(tǒng)造價低，管理維護簡單，適用于撲救絕大多數(shù)的初期火災(zāi)，應(yīng)用廣泛。然而根據(jù)硫黃燃燒的特點，自動噴水滅火系統(tǒng)無法有效探測硫黃倉庫的初期火災(zāi)，因此不能使用。

根據(jù)國內(nèi)相關(guān)研究，圖像探測型自動跟蹤消防水炮可以利用紅外溫度和火災(zāi)圖像探測系統(tǒng)有效探測早期火災(zāi)火焰，并且該系統(tǒng)有多重探測機制，能有效防止外界干擾因子引發(fā)的火災(zāi)誤報。系統(tǒng)啟動后可準確定位火災(zāi)位置，實施精準滅火，并可自動追蹤著火點。根據(jù)圖像探測結(jié)果，火災(zāi)撲滅后可自動停止噴水，并根據(jù)復(fù)燃情況再次啟動。故該車間使用圖像探測型自動消防炮作為車間自動滅火系統(tǒng)。

3.2.2 設(shè)計流量確定

根據(jù)《磺規(guī)》相關(guān)條文要求，當(dāng)采用固定消防炮滅火系統(tǒng)時，消防水炮應(yīng)具有水霧噴射功能，設(shè)計流量不宜大于30 L/s。但根據(jù)GB 51427—2021《自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)技術(shù)標準》（以下簡稱《炮規(guī)》）要求，自動消防炮滅火系統(tǒng)用于撲救工業(yè)建筑火災(zāi)時，單臺炮的流量應(yīng)大于等于30 L/s，且設(shè)計按同時開啟2臺確定，即設(shè)計流量不小于60 L/s。根據(jù)新標準優(yōu)先老標準，國標優(yōu)先原則，該項目設(shè)計流量采用60 L/s。

3.2.3 火災(zāi)延續(xù)時間確定

根據(jù)硫黃設(shè)計規(guī)范相關(guān)條文要求，消防炮火災(zāi)延續(xù)時間不應(yīng)小于2 h?！杜谝?guī)》要求設(shè)計噴水持續(xù)時間不應(yīng)小于1 h。根據(jù)消防從嚴原則，該項目設(shè)計火災(zāi)持續(xù)時間按2 h考慮。

3.2.4 消防炮布置

為保證車間任何區(qū)域同時有2臺消防水炮的充實水柱能夠到達，車間布置4臺消防水炮。且為防止障礙物遮擋火情探測，消防炮宜設(shè)置于高處，該項目消防水炮布置于車間柱，設(shè)置高度12 m。

3.3 防火分隔水幕

該項目通過皮帶將成品硫黃從硫回收車間輸送至硫黃倉庫。因為皮帶廊的存在，硫回收車間與硫黃倉庫無法分隔成兩個完全獨立的防火分區(qū)，故需在皮帶廊處設(shè)置防火分隔水幕，代替建筑防火墻。

水幕噴水強度采用2 L/(s·m)，同時開啟水幕長度7.2 m，故水幕設(shè)計流量15 L/s，系統(tǒng)連續(xù)噴水時間同防火墻耐火時間保持一致，為4 h。水幕系統(tǒng)采用開式灑水噴頭，布置成兩排，水幕運行時有效寬度大于等于6 m。

3.4 滅火器

根據(jù)滅火器設(shè)計規(guī)范，本車間火災(zāi)類型為A類火災(zāi)，火災(zāi)危險程度為中危險級。因車間為大跨度輕鋼結(jié)構(gòu)庫房，車間內(nèi)部無立柱，且車間內(nèi)硫黃堆料可能會掩埋沿墻敷設(shè)的滅火器，故考慮在車間進口處設(shè)置推車型滅火器，擴大單具滅火器保護范圍。經(jīng)計算，車間配備MFT/ABC100推車型干粉滅火器4處，保護距離按40 m計。

綜上所述，車間消防系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)匯總見表1。

4 結(jié)語

硫黃倉庫消防設(shè)施設(shè)計的關(guān)鍵，在于選擇一種合理有效的自動滅火系統(tǒng)。硫黃燃燒溫度低，火焰不明顯，無濃煙產(chǎn)生，普通煙感溫感探測器及自動噴水滅火系統(tǒng)不適用。圖形探測型自動消防炮可有效探測硫黃燃燒初期火情，精準滅火，根據(jù)火災(zāi)情況自動啟停。消防炮設(shè)計參數(shù)選擇宜采用“國標優(yōu)于行標、新規(guī)范優(yōu)先老規(guī)范、消防從嚴”等原則綜合考慮。

消防工程設(shè)計是一項復(fù)雜的工程，與之相關(guān)的設(shè)計規(guī)范繁多。對于一個具體設(shè)計，通常很少有一項規(guī)范能完全說明何種消防措施必須采用，何種消防措施不需采用，且不同設(shè)計規(guī)范之間通常還存在表述不一致之處。這就要求消防設(shè)計人員廣泛查閱相關(guān)設(shè)計規(guī)范，避免出現(xiàn)漏設(shè)或設(shè)計不滿足現(xiàn)行規(guī)范的情況。此外，設(shè)計人員還應(yīng)充分了解設(shè)計對象車間的工藝過程，了解易燃物品的特性及火災(zāi)特點，并針對該特點選擇合適的消防設(shè)施，使得消防設(shè)計更加可靠、適用。