工藝車間自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計研究

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[摘要]本項目根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準》GB50160-2008(2018年版)、《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50084-2017、《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50151-2010及NPFA規(guī)范要求，根據(jù)車間概況，選用了泡沫-水雨淋系統(tǒng)，泡沫-水濕式系統(tǒng)，泡沫-水干式系統(tǒng)，水幕系統(tǒng)對甲類工藝車間進行保護。通過車間物料分析，在確定設(shè)計參數(shù)并在管道布置的基礎(chǔ)上經(jīng)過水力軟件計算，確定了自噴系統(tǒng)的設(shè)計流量、泡沫原液量、消防滅火用水量及泡沫設(shè)備的參數(shù)。介紹了該項目系統(tǒng)主要設(shè)備的選取原則以及闡述系統(tǒng)原理。

[關(guān)鍵詞]甲類；工藝車間；泡沫-水雨淋系統(tǒng)；泡沫-水濕式系統(tǒng)；泡沫-水干式系統(tǒng)

甲類工藝車間主要生產(chǎn)溶劑型涂料和水性涂料和粉末涂料。生產(chǎn)中使用到大量易燃易爆的甲、乙類物料，一旦發(fā)生火災，將會對人員造成威脅，工廠造成財產(chǎn)損失以及對環(huán)境造成嚴重污染。因此，設(shè)置安全有效的消防滅火措施顯得特別重要。本論文為某甲類工藝車間自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計。

1項目概述

本工藝車間火災類別為甲類，單層(局部2層)，耐火等級一級，建筑面積6719m2，長95.2m，寬63.4m，高14.5m。該工藝車間為三個防火分區(qū)，其中防火分區(qū)一(包括生產(chǎn)車間、包裝準備間、袋式過濾器-溶劑間，其它公用工程設(shè)施間)5944m2，防火分區(qū)二(RM液體預備間、RM固體預備間)311m2，防火分區(qū)三182m2(泡沫站)[1]。防火分區(qū)一和防火分區(qū)二都采用自動噴水滅火系統(tǒng)，防火分區(qū)三不采用自動噴水滅火系統(tǒng)。

2系統(tǒng)選擇

2.1泡沫-水雨淋系統(tǒng)

防火分區(qū)一的生產(chǎn)車間部分火災水平蔓延速度快，凈空高度14.5m，且總防火分區(qū)面積超過《建筑防火設(shè)計規(guī)范》(GB50016-2014，2018年版)表3.3.1中規(guī)定最大一個防火分區(qū)面積4000m2的規(guī)定，該生產(chǎn)車間的屋頂滅火系統(tǒng)采用泡沫-水雨淋系統(tǒng)。生產(chǎn)車間共分19個雨淋系統(tǒng)分區(qū)，每個分區(qū)不大于260m2，同時作用區(qū)域最大為三個。

2.2泡沫-水干式系統(tǒng)

防火分區(qū)一的包裝準備間、袋式過濾器-溶劑間部分無采暖，溫度會低于0度，凈空高度9.6m，該車間滅火系統(tǒng)采用泡沫-水干式系統(tǒng)。

2.3泡沫-水濕式系統(tǒng)

防火分區(qū)一的設(shè)備平臺下、其它公用工程設(shè)施間和防火分區(qū)二，有采暖，凈空高度最高9.6m，該部分滅火系統(tǒng)采用泡沫-水濕式系統(tǒng)。

2.4水幕系統(tǒng)

根據(jù)工藝需要，生產(chǎn)車間軸線C位置的防火隔墻上開設(shè)有供工藝設(shè)備穿過的洞口，在洞口上方設(shè)置防火分隔水幕系統(tǒng)，形成防水墻。

2.5其他

防火分區(qū)三為泡沫站，有獨立出口，且占地面積小于300m2，不設(shè)計自動噴水滅火系統(tǒng)。

3自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計

自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計接自廠區(qū)室外自動噴水滅火系統(tǒng)環(huán)狀管網(wǎng)，正常情況下，噴淋系統(tǒng)的壓力由穩(wěn)壓泵維持在0.90MPa。將高壓水與泡沫罐內(nèi)3%抗溶性水成膜進口泡沫濃縮液經(jīng)計量注入式比例混合裝置(安裝于泡沫站1，泡沫站2內(nèi))混合產(chǎn)生泡沫液，用于泡沫消防。

3.1設(shè)計參數(shù)

3.1.1泡沫-水雨淋系統(tǒng)生產(chǎn)車間采用泡沫-水雨淋系統(tǒng)，根據(jù)GB50084-2017第5.0.16條，GB50151-2010第7.1.3條，NFPA16-2015第6.2.3.1及業(yè)主要求，泡沫混合液連續(xù)供給時間為20min，火災持續(xù)時間為1h[2-3,5]。參照同類車間和業(yè)主要求：泡沫-水雨淋系統(tǒng)前期噴泡沫，泡沫混合液供給強度為12.2L/(min•m2)，泡沫混合液連續(xù)供給時間為20min；后期噴水，連續(xù)供水40min，噴水強度為12.2L/(min•m2)。根據(jù)GB50151-2010規(guī)范第7.2.1條，同時作用區(qū)域最大為三個分區(qū)，每個分區(qū)不大于260m2，泡沫-水雨淋系統(tǒng)的作用面積為780m2。泡沫-水雨淋系統(tǒng)采用流量系數(shù)K115開式噴頭，噴頭最低工作壓力不低于0.10MPa，采用3%抗溶性水成膜泡沫液。

3.1.2泡沫-水干式系統(tǒng)包裝準備間、袋式過濾器-溶劑間采用泡沫-水干式系統(tǒng)。屋面采用141℃，K115標準反應直立型噴頭，噴淋強度為6.5L/(min•m2)[3]，根據(jù)GB50151-2010規(guī)范第7.3.4條和NFPA16-2015第7.3.7.1條泡沫-水噴淋系統(tǒng)的作用面積為465m2[3,5],作用面積465×1.3＝604.5m2，大于實際作用面積457m2，設(shè)計取457m2[2]。火災持續(xù)時間按1小時計，泡沫混合液連續(xù)供給時間為20min；后期噴水，連續(xù)供水40min。泡沫混合液供給強度為6.5L/(min•m2)，泡沫混合液連續(xù)供給時間為20min；后期噴水，噴水強度為12.2L/(min•m2)，連續(xù)供水40min。根據(jù)GB50151-2010規(guī)范第7.3.4條和NFPA16-2015第7.3.7.1條泡沫-水噴淋系統(tǒng)的作用面積為465m2[3,5]。

3.1.3泡沫-水濕式系統(tǒng)防火分區(qū)一的設(shè)備平臺下、其它公用工程設(shè)施間和防火分區(qū)二采用泡沫-水濕式系統(tǒng)。采用141℃，K115標準反應直立型噴頭，噴淋強度為6.5L/(min•m2)[3]，根據(jù)GB50151-2010規(guī)范第7.3.4條和NFPA16-2015第7.3.7.1條泡沫-水噴淋系統(tǒng)的作用面積為465m2[3,5]。火災持續(xù)時間按1小時計,泡沫混合液連續(xù)供給時間為20min；后期噴水，連續(xù)供水40min。

3.1.4水幕系統(tǒng)因工藝需要水幕寬度不小于6m，采用K80的開式灑水噴頭，頭最低工作壓力不低于0.10MPA，噴水強度按2.0L/(s•m)設(shè)計，兩排噴頭沿防火墻上洞口的兩側(cè)布置，噴水時間為防火隔墻的耐火時間2h。

3.2滅火系統(tǒng)計算

根據(jù)上述參數(shù)，泡沫-水雨淋系統(tǒng)(1)、泡沫-水干式系統(tǒng)(2)、泡沫-水濕式系統(tǒng)(3)泡沫混合液總流量及泡沫混合液總量計算結(jié)果見下表1，水總流量及用水量見表2。水幕系統(tǒng)防火隔墻上設(shè)有有7個洞口，每個洞口寬度0.5m，系統(tǒng)設(shè)計噴水強度2.0L/(s•m)，每個洞口兩側(cè)設(shè)計2個K80噴頭，用水量取20.5L/s，火災延續(xù)時間2h，用水量為147.6m3。本車間自噴系統(tǒng)最大用水在生產(chǎn)車間(防火分區(qū)一)，其同時開啟系統(tǒng)為泡沫-雨淋系統(tǒng)，泡沫-水濕式系統(tǒng)，水幕系統(tǒng)。根據(jù)表1，表2和水幕系統(tǒng)可知，自噴系統(tǒng)總設(shè)計流量為224.5L/s，泡沫原液需求量為8.1m3，一次自噴系統(tǒng)消防用水量為202.2+404.4+66.6+133.2+147.6=954m3。

4自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計控制

本項目防火分區(qū)一生產(chǎn)車間為最大用水量點，采用泡沫-水雨淋系統(tǒng)、泡沫-水濕式系統(tǒng)(設(shè)備平臺下)、水幕系統(tǒng)聯(lián)用控制系統(tǒng)。400車間共有19組雨淋閥，共劃分19個區(qū)域，任何一個區(qū)域探測到火災后開啟本區(qū)域及相鄰區(qū)域的雨淋閥組，最大同時作用雨淋閥為3組。在準工作狀態(tài)時泡沫-水雨淋系統(tǒng)和水幕系統(tǒng)配水管道內(nèi)不充水，火災時紅外對射感煙探測器動作由火災自動報警系統(tǒng)自動開啟雨淋閥，泡沫-水濕式系統(tǒng)平時充滿水，其工作原理圖詳見圖1。

5主要設(shè)施

5.1消防水池

本工程設(shè)置兩座有效容積為720m3地下式鋼筋混凝土消防水池，總?cè)莘e為1440m3。

5.2消防泵房

本工程消防泵房自噴系統(tǒng)設(shè)置一臺電泵和兩臺柴油機泵，兩用一備，設(shè)計流量為140L/s，揚程100m。消防系統(tǒng)穩(wěn)壓設(shè)備一套，設(shè)計流量為3L/s，揚程110m，噴淋系統(tǒng)氣壓水罐(調(diào)節(jié)容積220L)一座。

5.3高位消防水箱

本工程在工藝車間頂部設(shè)置一座18m3高位消防水箱。

5.4泡沫滅火設(shè)備

本項目共設(shè)計兩座泡沫站，分別為泡沫站1和泡沫站2，每座泡沫站設(shè)置2套經(jīng)FM認證的計量注入式比例混合裝置，其流量范圍為1000~20000L/min，一用一備。每座泡沫站含一個不銹鋼泡沫液罐(泡沫液存量9m3)、兩臺泡沫液計量泵和兩臺水力馬達。泡沫-水雨淋系統(tǒng)采用流量系數(shù)K115開式噴頭；泡沫-水噴淋系統(tǒng)采用量系數(shù)K80，動作溫度為141℃灑水噴頭；水幕系統(tǒng)采用流量系數(shù)K80開式噴頭。

6結(jié)語

泡沫-水雨淋系統(tǒng)和泡沫-水噴淋系統(tǒng)，反應時間快，有利于撲滅流淌火災，前期噴泡沫滅火，后期噴水冷卻防止復燃，是一種安全可靠，滅火效率高的自動噴水滅火系統(tǒng)。但該系統(tǒng)設(shè)計復雜，系統(tǒng)控制復雜，在選用泡沫比例混合裝置時，由于其流量范圍大，選用經(jīng)FM認證的大流量的計量注入式比例混合裝置，以保證泡沫滅火高效穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]中華人民共和國公安部．建筑防火設(shè)計規(guī)范(GB50016-2014，2018年版)[S]．北京：中國計劃出版社，2018．

[2]中華人民共和國公安部．自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范(GB50084-2017)[S]．北京：中國計劃出版社，2017．

[3]中華人民共和國公安部．泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范(GB50151-2010)[S]．北京：中國計劃出版社，2011．

[4]中國石油化工集團公司．石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準(GB50160-2008，2018年版)[S]．北京：中國計劃出版社，2018．

作者：王偉 單位：上海利柏特工程技術(shù)有限公司