新標準頒布后的燃煤電廠消防給水設計

沈聰兒

（浙江省電力設計院，杭州 310012）

新標準頒布后的燃煤電廠消防給水設計

沈聰兒

（浙江省電力設計院，杭州 310012）

目前燃煤電廠消防給水設計標準遵循GB 50229-2006《火力發電廠與變電站設計防火規范》和GB 50974-2014《消防給水及消火栓系統技術規范》，其中若干條文規定存在較大差異。對規范中消防用水量和壓力設計、消防給水設備選擇、消防水泵接合器設置、室內消火栓布置等條文進行分析研究，并結合工作經驗，對目前正在設計的某內陸電廠消防給水設計進行復核修正，可供設計人員參考。

消防給水；設計；修正；燃煤電廠

1 概述

新版GB 50974-2014《消防給水及消火栓系統技術規范》（以下簡稱《消規》）已于2014年10月1日起實施，而現行GB 50229-2006《火力發電廠與變電站設計防火規范》（以下簡稱《火規》）正在修訂中，期間有些條文難以操作和涵蓋。如：《消規》中7.4.12條“室內消火栓栓口動壓不應小于0.35 MPa”；8.2.3條“系統工作壓力按可能的最大運行壓力確定”；5.4.1及5.4.2條“室內消火栓給水系統及固定水滅火系統應設置消防水泵接合器”；5.3.2，5.3.3及5.3.4條“穩壓泵設計流量、壓力、啟泵次數及氣壓罐容積的規定”；7.4.6條“室內消火栓的布置應滿足同一平面有2支消防水槍的2股充實水柱同時達到任何部位的要求”；以及8.1.6條“室內消火栓環狀給水管道檢修時應符合的規定”等，與《火規》中相關條文存在較大差異。為此，著重對其進行分析研究，據此對目前正在設計的某內陸電廠消防給水設計進行復核及參數修正，以滿足規范要求。

2 消防給水設計

某內陸電廠規劃容量4臺百萬兆瓦超超臨界燃煤機組，一期建設2臺1 050 MW超超臨界凝汽式燃煤機組，同步建設高效煙氣脫硫、脫硝及除塵裝置。

2.1 消防給水系統

為保證電廠消防供水系統的安全可靠及便于管理，根據消防給水計算水量、水壓的情況，該工程采用穩壓泵穩壓的臨時高壓給水系統，即通常所說的穩高壓消防給水系統。

該工程全廠（廠區、廠前區及生活區）設置1套穩高壓消防給水系統向全廠建筑群的水滅火系統供水，其供水保護半徑和占地面積滿足《消規》

表1 電廠主要建筑物消防用水量

表2 主要建筑消防給水需要水頭

6．1．11條規定的要求。

消防給水系統保護對象為主廠房及輔助附屬建筑物、變壓器、油庫區、輸煤系統等。

電廠消防供水系統由消防水池、消防水泵、穩壓裝置、輸配水管網、自動噴水滅火系統以及室內外消火栓等組成。

2.2 消防用水量和水壓設計

電廠主要建筑物消防用水量見表1，主要建筑消防給水需要水頭見表2，消防用水量和壓力比較見表3。

電廠消防用水量及消防水壓計算說明如下：

（1）主變壓器噴霧消防用水量按單相變壓器計算，單相主變壓器容量410 000 kVA，單相主變壓器油量為80 t，單相主變壓器長×寬×高=10m×8.5 m×6.5 m。

表3 消防用水量和壓力比較

（2）主廠房內自動噴水滅火系統最大消防水流量將發生在汽輪機潤滑油主油箱處，主油箱水噴霧消防用水量按保護面積和噴水強度乘1.5系數計算，并以實際布置噴頭用水量校核。

（3）設置1座100 m3的固定頂油罐，油品為0號輕柴油，閉口閃點不低于55℃，火災危險性為乙B類。油罐直徑5.0 m，罐壁高度5.0 m，基礎高1.0 m。油罐消防采用移動式泡沫滅火和移動式水槍冷卻。根據油罐高度水槍充實水柱為17 m，每只水槍最大保護周長為10 m。

（4）建筑物室內最不利點為主廠房煤倉間皮帶頭部，建筑標高為51.70 m。

（5）設室內貯煤場（圓形煤罐）2座，煤罐直徑109.50 m，貯煤量為2×11.29萬t，每座煤場與棧橋設2處水幕隔斷。

（6）采用尿素作為脫硝劑，無氨罐區。

（7）管網水頭損失按該工程廠區及建筑物消防給水管網布置計算確定。

（8）根據GB 50338-2003《固定消防炮滅火系統設計規范》規定，用水量按2門水炮的水射流同時到達防護區任一部位的要求計算，用水量不應小于60 L/s，滅火用水連續供給時間不應小于1 h。選用SP40型消防水炮，水炮的額定壓力為0.8 MPa、設計工作壓力為0.7 MPa，經計算，水炮的設計射程約56 m，水炮的實際流量約37 L/s。

從表3可看出，按《消規》設計，該工程建筑物室內最不利點（主廠房煤倉間皮帶頭部）消防用水量和壓力均比《火規》有明顯提高。主要是主廠房室內外消火栓設計流量取值和折減不同，以及消火栓栓口動壓留有余量和取可能的最大運行壓力所引起的。

以往電廠消防給水系統的設計壓力是按《火規》7.1.3條規定，保證消防用水總量達到最大時，在任何建筑物內最不利點處，水槍的充實水柱不應小于13 m，即按照系統最不利的情況疊加。而事實上燃煤電廠壓力最不利點處，其消防用水量并不是最大，這其中已經留有一定的余量，可通過消防水泵流量和揚程曲線的配合，來保證滅火水量和水壓的要求。筆者認為最不利點處按充實水柱13 m計算，消火栓栓口動壓0.25 MPa，作為電廠消防水泵的選擇是比較合適的。

分析《消規》7.4.12條規定：“高層建筑、廠房和室內凈空超過8 m的民用建筑等場所，消火栓栓口動壓不應小于0.35 MPa，且消防水槍充實水柱應按13 m計算”。8.2.3條規定：“采用穩壓泵穩壓的臨時高壓消防給水系統的工作壓力，應取消防水泵零流量時的壓力、消防水泵吸水口最大靜壓二者之和與穩壓泵維持系統壓力時兩者其中的較大值”。首先是7.4.12條在計算得到消火栓栓口壓力的基礎上，考慮到其他因素留有約0.10 MPa的余量，規定了消火栓栓口動壓不小于0.35 MPa。其實當規定了消火栓栓口動壓值，就確定了其充實水柱，規范中兩者是不匹配的。其次是8.2.3條取可能的最大運行壓力，消防給水系統都設有泄壓閥，當供水系統滅火時其壓力達到設定值時，自動超壓保護，一般到不了消防水泵零流量時的壓力。筆者對此雖存有異議，但向規范編制組咨詢后認為，隨著國力增強和技術發展，對消防給水設計提出了更新更高的要求，電廠消防給水設計應滿足《消規》要求，因此，該工程消防用水量和壓力按《消規》進行復核修正，則設計壓力提高了0.10 MPa，工作壓力增加了0.30 MPa。

2.3 消防給水設備選擇

2.3.1 消防水源

通常大型火力發電廠的消防水池為獨立設置。為防止消防水池水質惡化，需設置換水泵等設備，對水池進行定期換水。該工程消防水池與工業水池合并設置，并采用確保消防用水的技術設施。通過水池合并設置優化，既保證了消防水質，又降低了水耗，節約了能耗。

根據計算結果，經分析比較，該工程消防用水量按《消規》設計，最大的一次滅火用水量為821 m3。因此，在2×3 500 m3工業水池留出不小于1 000 m3容積作為消防儲水，水源為凈化站澄清水。消防水池的補水時間小于48 h。

2.3.2 消防泵房

該工程設置1臺100%容量電動主消防泵，1臺100%容量柴油機備用消防泵，1套消防穩壓設備。柴油機消防泵容量為175 L/s，工作壓力為1.05 MPa，柴油機功率320 kW；電動消防泵容量為175 L/s，工作壓力為1.05 MPa，電動機功率315 kW。消防水泵為一用一備，相互聯鎖。消防泵正壓進水，布置在廠區凈化站消防水泵房內。

消防泵的啟動受消防管網水壓的控制，當穩壓裝置不能維持或恢復管網水壓到定值，水壓下降并延時一定時間后，電動消防泵先自啟動。當電動消防泵事故時，則柴油機消防泵將自啟動。控制室消防專用盤上設有消防水泵啟/停/事故信號，泵房內設就地啟/停開關。

根據《消規》5.1.8條規定，柴油機消防水泵應具備連續工作的能力，試驗運行時間不應小于24 h，柴油機消防水泵油箱內儲存的燃料不應少于儲量的50%。該工程柴油機消防水泵油箱的容積要求將原來的柴油機用油量8 h修正為12 h。

2.3.3 穩壓裝置

穩壓裝置用來維持廠區消防水系統水壓為一定值及控制消防主泵啟動。穩壓裝置由2臺穩壓泵（一用一備）、1個Φ2000氣壓罐組成，置于消防水泵房內。當消防水管網內水壓低于0.90 MPa時，穩壓裝置自啟動，使管網水壓恢復到1.05 MPa，并維持10～30 s后停泵。

《消規》5.3.2條、5.3.3條及5.3.4條宣貫解讀時，對設有穩壓裝置的臨時高壓消防給水系統賦予了新的定義，稱為穩高壓消防給水系統，并對工業建筑作了穩壓不宜太高、滿足初始火災壓力且氣壓罐功能為保壓、調節容積、滿足穩壓泵啟動次數、不需要考慮消防容積的說明。目前，電廠氣壓罐的消防儲水容積按大于450 L（初起火災時，按2股水柱，5個噴頭，30 s消防水泵啟動時間計算）設計，配置總容積約10 m3的氣壓罐，其消防儲水容積可達到1.0 m3左右，并得到消防部門的認可。考慮到燃煤電廠不設高位消防水箱的特點，設置一定的消防儲水容積是必要的。該工程設計選用的穩壓裝置性能參數為：穩壓泵容量5 L/s，工作壓力1.00 MPa，電動機功率15 kW；氣壓罐總容積11.8 m3，調節容積3.2 m3，最低工作壓力0.75 MPa，最高工作壓力0.85 MPa，消防儲水容積1.2 m3，緩沖水容積0.6 m3，穩壓水容積1.5m3，穩壓泵啟泵次數6次/h。

2.3.4 消防給水主要管網

該工程室外消防給水管為直埋敷設，沿主廠房、爐后區、圓形煤場和廠前區形成環狀管網，并在廠前區引接2路供至生活區。環狀管網采用2路供水，當其中一路發生故障時，另一路仍能通過消防用水總量。環狀管網用閥門分段，每段消火栓的數量不超過5個，以便檢修及安全可靠供水。室外消火栓沿道路布置，在十字路口設有消火栓，消火栓間距為80～120 m，其中主廠房周圍的消火栓間距不大于80 m。

主廠房室內消防管亦為環狀布置，不少于2根進水管，主廠房內消火栓的間距不大于30 m。

電廠主廠房屬高層工業廠房，其建筑高度參差不齊，布置豎向環管很困難，無法按常規民用建筑形成立體環，只能形成底層水平環。為保證消防供水的安全可靠，《火規》7.4.1條編制時考慮了該因素，規定在主廠房內必須形成水平環狀管網，各消防豎管可以從該環狀管網上引接成枝狀；消防給水管道上閥門的布置，當超過3條豎管時，可按關閉2條設計，且《火規》送審稿中依舊保留該條款，和目前的理解吻合。如果按《消規》8.1.6條要求設置隔離，在電廠主廠房的DN300水平環狀管網上每根豎管兩側均應設檢修隔離閥，則環狀管網閥門所占空間大，數量繁多，布置困難，難以實現。

以往電廠主廠房室內消防給水管道設計時，按每根豎管引接處設置閥門、水平環狀管網上的隔離閥按同層停止使用的消火栓不超過5個設置。為更好地接軌《消規》，筆者建議主廠房室內消防給水管道上閥門的布置按《火規》7.4.1條規定當超過3條豎管時，可按關閉2條設計，以及按《消規》8.1.6條每根豎管與供水橫干管相接處設置閥門的要求設計。這樣檢修隔離閥比按《火規》要求減少了一半，便于布置和實施。

該工程消防給水管道采用無縫鋼管，系統工作壓力按《消規》要求修正為1.20 MPa。

2.3.5 消防給水系統減壓設施

消防給水系統按規范要求設置減壓設施。廠區室外消火栓采用減壓孔板；室內消火栓采用減壓穩壓消火栓。

為滿足《消規》7.4.12條規定，在電廠減壓穩壓室內消火栓設備選型時，應明確消火栓栓口動壓要求減壓后不小于0.35 MPa。現行國家建筑標準設計圖集04S202《室內消火栓安裝》中的減壓穩壓室內消火栓產品，已不能滿足消火栓栓口動壓不小于0.35 MPa的要求，設計選用時應注意適用范圍。

2.4 消防水泵接合器設置

設有獨立消防給水系統的燃煤電廠，對于室內消火栓給水系統及自動噴水滅火系統、水噴霧滅火系統、泡沫滅火系統、固定消防炮滅火系統等，以往工程通常不設置消防水泵接合器，滿足《火規》7.4.1條規定。不設原因詳見《火規》7.4.1條文說明，在此不再贅述。但按《消規》5.4.1及5.4.2條明確規定，上述系統應設置消防水泵接合器，且為強制性條文，必須嚴格執行。

消防水泵接合器是水滅火系統的第三供水水源。若按《消規》規定，電廠的相關建筑物和固定滅火系統均應設置消防水泵接合器，其數量非常多，且周邊無消防水源。考慮到發電廠全廠室內外消火栓和固定滅火系統設置1套消防給水系統的特點，且保護范圍大、建筑群繁多，結合電廠工程實際，該工程在廠區消防水池和生活區水源（聯積塘水庫）附近的廠區消防給水管網上分別設置4套水泵接合器，實現了消防車向廠區消防給水管網供水的目的，進一步提高了滅火效率。

2.5 室內消火栓布置

《消規》7.4.6條規定，室內消火栓的布置應滿足同一平面有2支消防水槍的2股充實水柱同時達到任何部位的要求。《火規》7.4.2條規定，消火栓的布置應保證有2只水槍的充實水柱同時到達室內任何部位。《消規》強調了同一平面2支消防水槍的2股充實水柱同時達到任何部位的要求。

對電廠建筑物或場所，特別是輸煤系統建筑、鍋爐房各層平臺及吸收塔的檢修維護平臺，要求同一平面布置2只室內消火栓有時比較困難，往往利用上下層的室內消火栓或采用雙出口室內消火栓，來保證有2只水槍的充實水柱同時到達室內任何部位，而非同一平面布置2只室內消火栓。工程設計時，對設有室內消火栓的建筑物或場所，應按《消規》規定進行合理布置，以滿足規范要求。

3 結論及建議

在燃煤電廠設計中，消防給水設計是消防專業的重點工作，而消火栓系統是電廠最基本的滅火系統。因此，通過對若干條文的分析研究，結合多年的工作經驗，對目前正在設計過程中的某內陸電廠消防給水設計進行復核并對相關參數進行修正，可供設計人員在工作中參考。同時，提出適合目前電廠消防給水設計的建議如下：

（1）主廠房室內外消火栓設計流量按《消規》設計，并以水槍實際流量校核。

（2）電廠最不利點處室內消火栓栓口動壓按不小于0.35 MPa設計，系統工作壓力按消防水泵零流量時的壓力、消防水泵吸水口最大靜壓二者之和確定。

（3）考慮到電廠不設高位消防水箱的特點，氣壓罐調節容積按留有不小于450 L的消防儲水容積選擇，有條件時適當加大。

（4）結合工程實際，在電廠廠區消防水池等水源附近的廠區室外消防給水管網上設置不少于3個的消防水泵接合器。

（5）主廠房室內消防給水管道上閥門的布置按當超過3條豎管時可關閉2條，且每根豎管與供水橫干管相接處設置閥門的要求設計。

（6）對設有室內消火栓的建筑物或場所，按同一平面有2支消防水槍的2股充實水柱可同時達到任何部位進行合理布置，以滿足規范要求。

[1]GB 50974-2014消防給水及消火栓系統技術規范[S].北京：中國計劃出版社，2014.

[2]GB 50229-2006火力發電廠與變電站設計防火規范[S].北京：中國計劃出版社，2007.

[3]GB 50338-2003固定消防炮滅火系統設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2003.

[4]中國建筑標準設計研究院.04S202室內消火栓安裝[M].北京：中國計劃出版社，2013.

（本文編輯：徐 晗）

Design of Fire Protection Water Supply for Coal-fired Power Plants After the New Code Published

SHEN Conger
（Zhejiang Electric Power Design Institute，Hangzhou 310012，China）

At present，design code of fire protection water supply for coal-fired power plants should follow Code for Design of Fire Protection for Fossil Fuel Power Plants and Substations（GB 50229-2006）and Technical Code for Fire Protection Water Supply and Hydrant Systems（GB 50974-2014），between which there are significant differences in some articles.The paper analyzes and investigates articles such as design of water consumption and pressure，selection of fire protection water supply equipment，setting of fire pump adapter and arrangement of indoor fire hydrants.The paper also reviews and corrects the design of fire protection water supply for one inland power plant，which can be used by designers as reference.

fire protection water supply；design；correct；coal-fired power plant

TK223.6

B

1007-1881（2015）04-0049-05

2015-02-04

沈聰兒（1963），女，高級工程師，從事電力消防專業設計工作。