某醫(yī)藥工業(yè)甲類廠房消防給排水設(shè)計及若干問題討論

禹子洋

（福維工程科技有限公司，上海 200232）

1 項目綜述

本項目為浙江省紹興市上虞區(qū)某醫(yī)藥生產(chǎn)車間，本車間的主要工藝工序包括：配料、合成、萃取、結(jié)晶、過濾、干燥等。本車間為4 層混凝土框架結(jié)構(gòu)；建筑的耐火等級為一級；火災(zāi)危險性類別為甲類；建筑占地面積為1 699.76 m2；總建筑面積為7 351.73 m2；建筑高度為23.98 m。

本車間一共設(shè)4 個防火分區(qū)，2 個甲類防火分區(qū)，2 個丙類防火分區(qū)。每個防火分區(qū)建筑面積不大于3 000 m2。

2 消防設(shè)計簡介

本車間消防系統(tǒng)主要包括以下部分：室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、預(yù)作用閉式泡沫-水噴淋系統(tǒng)和滅火器系統(tǒng)。

本車間消防系統(tǒng)依托工廠已建的消防泵房及水池。工廠現(xiàn)有消防水池2 座，每座有效容積600 m3，共計1 200 m3。在廠區(qū)最高建筑屋面上已設(shè)置了有效容積18 m3高位消防水箱一座及配套消火栓、噴淋穩(wěn)壓泵組。消火栓主泵流量Q=70 L/s，揚程H=85 m，功率N=90 kW，2 臺，一用一備。消火栓穩(wěn)壓泵Q=5 L/s，H=25 m，N=3 kW，帶1 座500 L 隔膜氣壓罐。噴淋主泵Q=70 L/s，H=90 m，N=90 kW 3 臺，兩用一備。噴淋穩(wěn)壓泵：Q=6.5 L/s，H=30 m，N=7.5 kW，帶1 座500 L 隔膜氣壓罐。消火栓泵和噴淋泵采用一級負(fù)荷供電，滿足兩個獨立動力源要求。

2.1 室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)

1）室內(nèi)消火栓系統(tǒng)：本車間室內(nèi)消火栓用水量為10 L/s，火災(zāi)延續(xù)時間3 h，由廠區(qū)室外消火栓給水管網(wǎng)供水。引入兩路進(jìn)水管，引入管管徑為DN100[1]。

2）室內(nèi)消火栓系統(tǒng)：本車間室外消火栓用水量為30 L/s，火災(zāi)延續(xù)時間為3 h，由廠區(qū)室外消火栓給水管網(wǎng)供水。

2.2 預(yù)作用閉式泡沫-水噴淋系統(tǒng)

根據(jù)業(yè)主需求，除電氣類房間等不宜用水保護(hù)的場所外，本建筑內(nèi)其余房間均設(shè)置閉式泡沫水聯(lián)用預(yù)作用滅火系統(tǒng)。該建筑的火災(zāi)危險等級為嚴(yán)重危險級，噴淋強度按嚴(yán)重危險級I 級設(shè)計，噴水強度選用12 L/（min·m2），作用面積為465 m2，最不利噴頭工作壓力不小于0.05 MPa。經(jīng)計算，噴淋設(shè)計流量107 L/s。

噴淋系統(tǒng)采用前10 min 噴3%泡沫混合液滅火，后50 min噴水冷卻，泡沫混合液與水的持續(xù)噴水時間1 h，泡沫液選用3%抗溶性水成膜泡沫液。經(jīng)計算，一次火災(zāi)泡沫原液用量約為1.93 m3，用水量約為383.3 m3[2]。

泡沫罐及報警閥設(shè)置在車間一層丙類防火分區(qū)的設(shè)備間內(nèi)。

2.3 滅火器系統(tǒng)

本車間除強弱電間為E 類火災(zāi)外，其余丙類區(qū)為A 類火災(zāi)、甲類區(qū)為B 類火災(zāi)，滅火器配置級別丙類區(qū)為中危險級、甲類區(qū)為嚴(yán)重危險級。電氣小間內(nèi)配置手提式二氧化碳滅火器MT7，其他丙類區(qū)域配置手提式磷酸銨鹽式干粉滅火器MF/ABC4，其他甲類區(qū)域配置手提式磷酸銨鹽式干粉滅火器MF/ABC5。

3 生產(chǎn)污廢水設(shè)計簡介

本車間2~4 層的生產(chǎn)廢水經(jīng)地漏、管道收集后坡向立管，立管和底層管溝內(nèi)污廢水管道匯集后重力流排入室外排水管溝內(nèi)敷設(shè)的廢水管道，底層生產(chǎn)廢水排水支管與室外主管連接處應(yīng)設(shè)置存水彎，水封深度不小于250 mm。室外若干根廢水管道排入水封井，經(jīng)過水封井后通過1 根總管排入埋地廢水罐，罐內(nèi)廢水經(jīng)加壓提升通過室外管架排至污水處理站處理達(dá)標(biāo)排放。

4 相關(guān)問題探討

4.1 甲類廠房閉式泡沫-水噴淋系統(tǒng)形式的選用

本工程設(shè)計中車間一共有4 個防火分區(qū)，2 個甲類防火分區(qū)，2 個丙類防火分區(qū)，每個防火分區(qū)的建筑面積均小于3 000 m2。根據(jù)規(guī)范，本車間不用設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)，但業(yè)主出于自身需求，要求本車間噴淋全覆蓋。根據(jù)GB 50073—2013《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》7.4.5 條：當(dāng)設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)時，宜采用預(yù)作用式自動噴水滅火系統(tǒng)。本車間1 層有潔凈區(qū)，宜選用預(yù)作用式自動噴水滅火系統(tǒng)。又根據(jù)GB 50151—2021《泡沫滅火系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（后稱《泡沫規(guī)》）6.1.1，本車間屬于存放量超過25 L/m2但有緩沖物的水溶性液體室內(nèi)場所，又根據(jù)該規(guī)范6.3.1 條，車間內(nèi)不含有該條文所列的不宜選用閉式泡沫-水噴淋系統(tǒng)的液體火災(zāi)場所，故最終確定本車間采用預(yù)作用閉式泡沫-水噴淋系統(tǒng)[3-5]。

在確定了采用預(yù)作用閉式泡沫-水噴淋系統(tǒng)后，需再確認(rèn)是采用雙連鎖預(yù)作用系統(tǒng)還是單聯(lián)鎖預(yù)作用系統(tǒng)。筆者總結(jié)了雙連鎖和單聯(lián)鎖系統(tǒng)優(yōu)缺點、 推薦使用場所、 控制方式區(qū)別，如表1 所示。

表1 雙連鎖和單聯(lián)鎖預(yù)作用系統(tǒng)比較

經(jīng)比較，本車間不屬于平時嚴(yán)禁管道誤充水或漏水的場所，最終確定采用單聯(lián)鎖預(yù)作用系統(tǒng)，又根據(jù)業(yè)主要求，增加了用于檢測管道系統(tǒng)密閉性的充氣裝置。預(yù)作用系統(tǒng)管道充氣壓力為0.04 MPa，空壓機出口管道上的壓力開關(guān)不接入火災(zāi)自動報警系統(tǒng)[6]。

4.2 甲類廠房閉式泡沫-水噴淋系統(tǒng)參數(shù)的選取

確認(rèn)噴淋系統(tǒng)形式后，需確定作用面積和噴淋強度。根據(jù)《泡沫規(guī)》6.3.4 條，系統(tǒng)的作用面積取465 m2。根據(jù)GB 50084—2017《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（后稱《自噴規(guī)》）5.0.1 條及附錄A，本車間設(shè)置場所屬于可燃液體制品等工廠的備料與車間，噴水強度取12 L/（min·m2）。

4.3 甲類廠房閉式泡沫-水噴淋系統(tǒng)設(shè)備的選取

本車間泡沫罐設(shè)置在車間1 層丙類防火分區(qū)內(nèi)，體積3 m3，選用3 個比例混合器，流量范圍8~120 L/s。選用的泡沫比例混合器滿足《泡沫規(guī)》6.3.6 條規(guī)定：閉式泡沫-水噴淋系統(tǒng)輸送的泡沫混合液應(yīng)在8 L/s 至最大流量范圍達(dá)到額定混合比。

本廠房規(guī)模偏大，為滿足充水時間不大于1 min 的規(guī)范要求，最終選用3 個DN250 預(yù)作用報警閥分別控制不同樓層及防火分區(qū)的噴頭，閥組后泡沫混合液供給干管管徑為DN250。經(jīng)計算，最不利防護(hù)區(qū)的噴淋管道及防護(hù)區(qū)至報警閥間的管道總體積為4.98 m3，預(yù)作用泡沫-水噴淋系統(tǒng)設(shè)計流量為107 L/s，充水速度為6.42 m3/min，故可滿足充水時間不大于1 min。

4.4 閉式泡沫-水噴淋系統(tǒng)噴頭形式的選用

根據(jù)《自噴規(guī)》7.1.11 條，本車間凈空高度大于800 mm 的悶頂和技術(shù)夾層內(nèi)設(shè)置了灑水噴頭。根據(jù) 《泡沫規(guī)》 第6.3.7條，本車間采用的噴頭形式如表2 所示。

表2 噴頭選型

4.5 甲類廠房閉式泡沫-水噴淋系統(tǒng)管道的選用及布置

本車間為預(yù)作用閉式系統(tǒng)，平時預(yù)作用報警閥后管道為空管，消防時泡沫水混合液充滿整個管道系統(tǒng)后滅火，消防結(jié)束后，將殘留的泡沫混合液管道放空，又轉(zhuǎn)換為空管，因此，噴淋系統(tǒng)可采用常規(guī)的鍍鋅鋼管。泡沫罐至比例混合器之間的泡沫液管道根據(jù)規(guī)范要求采用奧氏體不銹鋼管。另外，在預(yù)作用閥組后分別設(shè)置DN250 和DN65 兩個系統(tǒng)試驗接口，滿足系統(tǒng)最大流量與最小流量檢測要求。

報警閥室內(nèi)泡沫罐進(jìn)水管從預(yù)作用報警閥后接出，并在進(jìn)水管上設(shè)置止回閥和蝶閥，在泡沫罐和比例混合裝置之間的出泡沫液管道上設(shè)置電磁閥和蝶閥。

4.6 甲類廠房生產(chǎn)污廢水的排放設(shè)計

鑒于目前建設(shè)行業(yè)環(huán)保形勢日趨嚴(yán)格，本項目廢水管網(wǎng)采用地上架空或明溝套明管的方式敷設(shè)。本車間2~4 層生產(chǎn)污廢水架空重力流敷設(shè)，經(jīng)立管與一層管溝內(nèi)污廢水管匯合后排入室外管溝中污廢水總管。

根據(jù)GB 51283—2020 《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（后稱《精細(xì)規(guī)》）第7.3.4.2 條：每個防火分區(qū)或設(shè)施的支管接入廠房或生產(chǎn)設(shè)施外生產(chǎn)污水（支）總管前應(yīng)設(shè)水封井。本廠房內(nèi)污水管出戶處是室外設(shè)備區(qū)，無空地設(shè)置多個水封井，故采用該條款條文解釋中做法： 當(dāng)每個防火分區(qū)的支管接入廠房或生產(chǎn)設(shè)施外生產(chǎn)污水（支）總管前設(shè)置水封井確有困難時，可采取滿足水封井要求水封高度的支管管道水封等方式。該車間底層生產(chǎn)廢水排水支管與室外主管連接處設(shè)置管道水封存水彎，水封深度不小于250 mm，如圖1 所示。

圖1 室內(nèi)外污廢水交匯處水封

根據(jù)《精細(xì)規(guī)》第7.3.5 條：非爆炸危險區(qū)域的排水支管或總管接入含可燃液體污水總管前應(yīng)增設(shè)水封井。本車間潔凈區(qū)屬于丙類防火分區(qū)三、四，為非爆炸區(qū)，潔凈區(qū)室外排水管道采用單獨1 根排水管排入末端水封井[7]。

5 結(jié)語

醫(yī)藥項目的甲方，通常會要求甲類車間設(shè)置噴淋系統(tǒng)，設(shè)計單位水專業(yè)工程師需根據(jù)車間每個防火分區(qū)儲存物質(zhì)的名稱及安全技術(shù)說明書（MSDS），選擇合適的噴淋系統(tǒng)，在確定系統(tǒng)形式后，再根據(jù)規(guī)范確定供給強度、作用面積等參數(shù)。

由于醫(yī)藥類甲類車間內(nèi)使用物料多為水溶性物料，根據(jù)泡沫規(guī)本車間噴淋系統(tǒng)應(yīng)首選泡沫水雨淋系統(tǒng)。但因本車間內(nèi)工藝設(shè)備布置要求，每層樓板上較多設(shè)備穿樓層開孔，若采用泡沫雨淋系統(tǒng)，同時啟動的雨淋閥數(shù)量較多，噴淋作用面積較大，經(jīng)計算后現(xiàn)有的消防水池及噴淋泵均需要改造，該方案在實際上不可行。

本項目建筑專業(yè)在設(shè)計初期控制每個防火分區(qū)面積均小于3 000 m2，最大隔間的面積均小于465 m2，在規(guī)范要求的無須設(shè)置噴淋系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，額外增設(shè)了閉式泡沫水預(yù)作用系統(tǒng)，滿足了業(yè)主對于設(shè)置噴淋的需求。