TFT液晶面板工廠消防系統設計探討

韋靜

摘要：結合某TFT液晶面板工廠工程實例探討大型TFT液晶面板工廠消防系統設計的基本思路和設計要點、難點。根據對火災來源的分析，對各棟廠房、不同防火分區的火災危險源和火災特性進行正確評估，針對TFT液晶面板工廠生產廠房規模大、潔凈室面積大、工藝生產過程使用多種易燃、易爆（甲類、乙類）的特種氣體及化學品等特點，探討消防水源、消防設備、消防系統的選擇和確定。

關鍵詞：TFT液晶面板; 火災危險源; 消防系統; 自動噴水; 滅火器

隨著我國經濟和科技的高速發展，以電子產品為主的高科技產品生產得到了迅速的發展，集成電路制造工廠、液晶制造工廠以及各類電子產品制造工廠大量興建。電子工業廠房主要生產車間均采用高潔凈度的潔凈室，并在生產過程中使用可燃有毒的特種氣體和化學品，其生產的特殊要求對廠房消防系統的設計提出了新的要求。

TFT液晶面板工廠的生產廠房建造的特點是工藝設備體積大、自動化程度高、生產的連續性、潔凈室人員極少等，故廠房規模大;工藝生產過程使用多種易燃、易爆（甲類、乙類）的特種氣體及化學品，因此在廠區內設有化學品庫、化學品輸配站、特氣輸配站，以及在生產廠房支持區設有日用特種氣體、化學品輸送間、廢有機溶劑收集區等區域;工藝設備及生產對全廠供電的需求量、穩定性、不間斷性以及生產自動化監控系統都有極高的要求，全廠除了設置集中供配電中心、柴油發電機房、UPS間，還在各生產車間設置了多處高低壓配電站;并在廠區主要建筑內設置了消防監控中心，工藝自動化系統監控中心。

1 ? TFT液晶面板工廠生產特點

規模化生產、生產設備體量大、以及自動化傳輸的要求，凈化生產區面積要求大，造成生產廠房面積大;

設備精密，價格高昂，這種設備往往若干臺集中布置于生產區內;

生產環境需要潔凈，一旦出現污染情況，要花費較長時間才能恢復，將造成重大的損失;

生產過程中使用多種易燃、易爆（甲類、乙類）的特氣及化學品;

廠房內管線繁多，管網復雜，特別是電力電纜、照明、控制和通信橋架;大型貴重的電氣設備數量多，規格復雜。

基于上述這些特殊性，消防設計中必須認真分析和確定不同區域的火災危險源、火災特性及火災危險等級，科學確定設置何種最有效的消防措施，達到及時滅火、控火和防火的目地。

本文結合某TFT液晶面板工廠項目，針對該類工廠消防設計的關注點進行深入探討和分析。

2 ? 工程概況

某工程總用地面積為242543.1m2，總建筑面積777945.08 m2。項目設計根據工藝生產流程、生產特點及發展需求，結合當地的自然條件、交通運輸等條件，在滿足國家有關規范、規定及城市規劃要求的前提下進行總平面圖的布置。采用將生產關聯的建筑整體布置，以便產品的最短線路運輸;同時考慮負荷中心接近動力站的原則規劃總體布置。

廠區周邊有配套的市政供水管網，能滿足廠區兩路市政供水的要求。

3 ? 火災危險源分析

生產廠房 A/B 內潔凈室區域用電設備和電纜、橋架;光刻、顯影、刻蝕、ITO重制以及RGB重制等使用化學品和特氣的工段;位于生產廠房支持區的日用特氣、化學品輸送間、廢有機溶劑收集區等區域;高低壓配電室的電纜、橋架。

220KV變電站的油浸變壓器;

特氣輸配站內存儲的易燃易爆氣體，如硅烷（SiH4）、氯氣（Cl2）、三氯化硼（BCl3）、氨氣（NH3）、三氟化氮（NF3）、一氧化二氮（N2O）、四氟化碳（CF4）等;

化學品輸配站內存儲的易燃易爆液體，如刻蝕液（H3PO4+CH3COOH+HNO3的混合酸）、顯影液、清潔劑、剝離液、稀釋劑、丙酮、甲醇、異丙醇、雙氧水剝離液等;

乙類庫房存儲的乙類易燃易爆有機溶劑;

動力中心高低壓配電間、UPS電源間、柴油發電機房、消防控制中心、日用油箱間等;

食堂廚房操作間使用的天燃氣;

室外地下柴油罐。

4 ? 火災特性分析

綜合上述可知，火災危險源種類復雜，各棟廠房以及各棟廠房的不同防火分區火災危險性定義都有所不同。

由于電氣線路、用電設備、器具以及供配電設備出現故障性釋放的熱能在具備燃燒條件下引燃本體或其他可燃物而造成的電氣火災，存在于生產廠房潔凈室區域和支持區的高低壓配電室、下技術夾層電氣橋架、上技術夾層FFU的電纜、消防控制中心、數據監控中心 220KV變電站以及UPS電源間等場所。

甲乙類液體閃點低，在常溫下以液體狀態存在，遇火容易引起燃燒，當易燃液體揮發出的蒸氣與空氣混合形成的混合氣體達到爆炸極限濃度時，可燃混合物就轉化成爆炸性混合物，一旦點燃就會發生爆炸。這些甲乙類液體主要是各種有機溶劑，存在于化學品輸配站、乙類庫房及生產廠房支持區的日用化學品輸送間和廢有機溶劑收集區域，以及生產線上各使用點。

甲乙類可燃氣體爆炸下限濃度低，如發生泄露，與空氣混合達到一定的濃度，遇到火源立即發生爆炸式燃燒。這些甲乙類氣體存在于特氣輸配站、生產廠房支持區的日用特氣輸送間和生產線上各使用點。

5 ? 消防設計

本工程建筑體量大，工藝設備貴重，火災危險因素多，火災危險性大，著火點多，一旦發生火災，會造成重大的人員傷亡和財產損失。及時滅火控火是設計中的重中之重。故消防設計要求從嚴執行《建筑設計防火規范》、《消防給水及消火栓系統技術規范》、《自動噴水滅火系統設計規范》、《氣體滅火系統設計規范》、《水噴霧滅火系統設計規范》、《低倍數泡沫滅火系統設計規范》、《二氧化碳滅火系統設計規范》、《建筑滅火器配置設計規范》等相關國家規范，同時參照執行NFPA相關標準。本工程設置室外消火栓給水設施、室內消火栓給水設施、室內自動噴灑滅火給水設施（包括：濕式系統、水噴霧系統、防火分隔水幕以及自動噴水濕式-泡沫聯用系統）、大空間自動掃描高空射水水炮、泡沫系統、自動氣體滅火系統（包括七氟丙烷滅火系統、部分工藝設備高壓CO2滅火系統），以及推車式和手提式滅火器系統等。

5.1 ?消防水源和消防水池

消防水源采用城市自來水，從廠區西面和南面環狀市政管網上各引一路DN600市政給水管道進入廠區，在廠區內形成管徑DN250的環狀管網，在上設置室外消火栓，同時為消防水池提供水源。

消防水池位于純水站地下站房內，存三小時室內消火栓水量和六小時水噴霧防護冷卻用水量共計1100m3;屋頂消防水箱設置在生產廠房A最高的機械區屋面。屋頂消防水箱儲存十分鐘室內消防用水水量，水量為18m3。

消防水池和消防水箱的水位能在消防控制中心顯示，并在消防低水位時發出報警信號。

生產水池位于純水站地下一層，總容積為：20000T，設置消防取水口，做為第三消防水源;

5.2 ?室內外消火栓系統

室外消火栓采用低壓給水系統，由市政提供兩路進水，并在廠區內形成管徑DN250的環狀管網，在上設置地上式室外消火栓和水泵接合器，由市政給水保證其水量和水壓。

在純水站地下水池水泵房內設有兩臺室內消火栓泵（二臺電動消火栓泵，一用一備，Q=25L/s， H=85m），另設兩臺消防穩壓泵（一用一備，每臺Q=5L/s，H=95m）。

室內消火栓采用臨時高壓系統;此次設計生產廠房A和生產廠房B均為丙類高層工業廠房，建筑體積>10000m3;故室內消火栓用水量采用：25L/s，室外消火栓用水量采用：40 L/s。

非潔凈區室內消火栓箱采用帶滅火器箱組合式消防柜，潔凈區室內消火栓箱采用標準箱體，箱體材質為不銹鋼。室內消火栓采用減壓穩壓型單閥單出口SNW65-Ⅲ-H型，襯膠水帶DN65，長25m，水槍采用QZ19。室內消火栓的布置保證兩股水柱能同時到達同一個防火分區的任何部位。

易燃易爆的化學品特氣區域的室內消火栓采用水-霧兩用消火栓。

室內消火栓環狀管網的干管管徑DN200，室內消火栓環狀管網上設有二套水泵接合器。

消防水池上設置取水口，用于消防車取水。

室外消火栓為地上式，均勻布置，布置間距不大于90m，配有直徑為100mm的栓口一個和65 mm的栓口兩個。

室內消火栓泵及穩壓泵均由水泵房內的該系統壓力開關自動控制，消防值班室也可遠距離強制啟停室內消火栓泵及穩壓泵，水泵房內亦能就地啟停室內消火栓泵，消火栓箱內的消防按鈕也可以強制啟動室內消火栓泵。

室內消火栓系統，根據位置，層數的不同，在需要減壓的入戶管上加設減壓閥組。

5.3 ?自動噴水滅火給水系統

自動噴水滅火給水系統包括：濕式系統、水噴霧系統、閉式泡沫-噴淋系統以及固定泡沫滅火系統。

在純水站地下水池水泵房內設有兩臺噴淋泵（二臺電動噴淋泵，一用一備，Q=120L/s， H=100m）。另設兩臺噴淋穩壓泵（一用一備，每臺Q=1L/s，H=110m）和3臺氣壓罐（單臺氣壓罐調節容積3m3）。

室內自動噴灑滅火給水系統的水量，是根據所有系統中噴淋水量最大的生產廠房B南機械室有機溶劑區設置的閉式噴淋-泡沫系統而確定的。該區域按照噴水強度為12L/min.m2，作用面積為465m2，系統水量為112L/S;硅烷區域設置水噴霧冷卻系統，水噴霧噴水強度為9L/min.m2，作用面積該區域面積，持續噴霧時間為6h，總的用水量為650m3。在有機溶劑間采用了自動噴水濕式-泡沫聯用系統，其泡沫發生器的工作壓力約為0.6-0.8MPa左右。經過計算，室內自動噴灑滅火給水系統的設計噴淋水量為120L/s，水壓要求≥1.00MPa，噴淋系統貯水量為650 m3。

噴淋泵及穩壓泵均由水泵房內的該系統壓力開關自動控制，消防值班室也可遠距離強制啟停噴淋泵及穩壓泵，水泵房內亦能就地啟停噴淋泵，報警閥處的壓力開關亦可遠距離強制啟動噴淋泵。

噴淋泵及穩壓泵給水泵的工作狀態均能在消防控制中心顯示。

5.3.1 ?濕式系統

各主廠房廠房區域，按照中危險級Ⅱ級設計，其噴水強度為8L/min.m2，作用面積為160m2，持續滅火時間為1小時。采用K=80，68℃的快速響應閉式噴頭。

廠房內倉庫區域，按照倉庫危險級Ⅱ級，單雙排貨架倉庫設計，其噴水強度為15L/min.m2，作用面積為280m2，持續滅火時間為2小時。采用K=115，68℃的快速響應閉式噴頭。

辦公區域按照輕危險級設計，其噴水強度為4L/min.m2，作用面積為160m2，持續滅火時間為1小時。采用K=80，68℃的標準型閉式噴頭。

更衣室和實驗室區域按照中危險級Ⅰ級設計，其噴水強度為6L/min.m2，作用面積為160m2，持續滅火時間為1小時。采用K=80，68℃的標準型閉式噴頭。

食堂按照中危險級Ⅰ級設計，其噴水強度為6L/min.m2，作用面積為160m2，持續滅火時間為1小時。采用K=80，68℃的吊頂型閉式噴頭，廚房操作間采用93℃的閉式噴頭。

濕式報警閥處的壓力開關可遠距離強制啟動噴淋泵;系統中所有的信號閥和水流指示器的工作狀態均能在消防控制中心顯示。

由于泡沫滅火和水噴霧系統要求壓力較高，故所有建筑的閉式濕式系統，根據位置，層數以及噴水強度的不同，分別設置不同型號的減壓孔板或減壓閥，減壓孔板安裝在水流指示器后的橫管上。

廠房潔凈區域的噴淋系統中，噴頭、卡箍和消防專用軟管均采用FM認證產品。

無機、有機化學品區域以及有機溶劑收集區采用泡沫滅火系統，位于這些區域的噴頭應考慮采用防腐蝕噴頭，對管道外壁考慮防腐措施。

5.3.2 ?水噴霧系統

柴油發電機房的日用油箱間、硅烷等可燃氣體罐區設置水噴霧滅火系統。

日用油箱間，水噴霧噴水強度為20L/min.m2，持續噴霧時間為0.5h;硅烷等可燃氣體罐區水噴霧噴水強度為9L/min.m2，作用面積均為該區域平面面積，持續噴霧時間為6h，采用水霧噴頭。

水霧系統雨淋閥處的壓力開關可遠距離強制啟動噴淋泵;系統中所有的信號閥的工作狀態均能在消防控制中心顯示。

5.3.3 ?閉式泡沫-噴淋系統

化學品輸配站、生產廠房支持區的有機溶劑區、廢有機溶劑收集區設置閉式泡沫-噴淋聯用系統。

閉式泡沫-噴淋聯用系統的供給強度按12L/min.m2，作用面積為465m2，持續噴泡沫的時間為20分鐘，進行設計。

泡沫液貯罐及其附件組成一套貯罐壓力式空氣泡沫比例混合裝置。當消防壓力水流過混合器時，使水與泡沫液按3%的比例自動混合，輸出混合液，為自動噴水濕式-泡沫聯用系統提供泡沫混合液滅火。

采用3%混合比的抗溶性水成膜泡沫液，泡沫液的實際使用量為0.96m3，選用有效容積為1.5m3的泡沫液貯罐，寬范圍比例混合器。

5.3.4 ?泡沫滅火系統

柴油罐區設置固定泡沫滅火系統+移動泡沫槍系統。

固定泡沫滅火系統供給強度按6L/min.m2，作用面積為罐體橫截面積，持續噴泡沫的時間為30分鐘，進行設計;移動泡沫槍系統，其泡沫混合液供給強度按6.5L/min.m2，作用面積為最大流淌面積，持續噴泡沫的時間為30分鐘，進行設計。

采用3%混合比的蛋白或氟蛋白泡沫液。

5.4 ?自動氣體滅火系統

自動氣體滅火系統包括全淹沒高壓CO2滅火系統，局部應用CO2滅火系統和七氟丙烷滅火系統。

5.4.1 ?全淹沒高壓CO2滅火系統

全廠總變配電室采用全淹沒高壓CO2滅火系統。

生產廠房內工藝設備PHOTO工段涂布機、RSW（摩擦后清洗）工段等工藝設備設置CO2局部應用滅火系統。

本次設計的全淹沒高壓CO2滅火系統和CO2局部應用滅火系統為高壓、有管網系統，系統壓力為5.17MPa。

設計濃度為40%，物質系數為1.2，設計噴射時間為1min，抑制時間10分鐘。

5.4.2 ?全淹沒七氟丙烷滅火系統

消防控制中心及數據中心采用全淹沒七氟丙烷滅火系統。

本次設計采用的為全淹沒有管網系統，系統壓力為2.5MPa，設計濃度為8%，設計噴射時間為8s，設計抑制時間為5min。

5.4.3 ?自動氣體滅火系統控制

自動氣體滅火系統系統都具有自動、手動和機械應急三種控制方式。各保護區均設二路獨立探測回路（一路煙感信號，一路溫感信號），當第一路探測器發出火災信號時，只發出警報信號，指示火災發生的部位，提醒工作人員注意，當第二路探測器亦發出火災信號后，此時，已確定火災發生，自動滅火控制器開始進入延時階段（0-30s可調），此階段用于疏散人員（聲光報警器等動作）和聯動設備的動作（關閉通風空調等）。延時過后，向保護區的電磁驅動器發出滅火指令， 打開相應失火區域的選擇閥，同時開啟氣體氣瓶，向失火區進行滅火作業。同時報警控制器接收壓力信號發生器的反饋信號，控制面板噴放指示燈亮。

當報警控制器處于手動狀態，報警控制器只發出報警信號，不輸出動作信號，由值班人員確認火警后，按下報警控制面板上的應急啟動按鈕或保護區門口處的緊急啟停按鈕，即可啟動系統噴放氣體滅火劑。

5.5 ?滅火器配置

為撲滅初期火災，各建筑均按《建筑滅火器配置設計規范》的要求配置滅火器。

所有潔凈室區域以及所有建筑內的電氣間、配電間、計算機房和FMCS房間等場所按中危險級，E類火災配置CO2滅火器。

有機溶劑區、廢有機溶劑收集區以及乙類庫房等場所按嚴重危險級，B類火災配置泡沫滅火器。

除上述所提到的所有場所外，其它區域均按中危險級，A類火災配置磷酸銨鹽干粉滅火器。

電氣間及配電間還設有推車式CO2滅火器。手提式滅火器放于滅火器箱內或組合式消火栓箱內，并有明顯標志。

6 ? 結語

TFT液晶面板工廠消防設計需要深入了解生產工藝、生產環境的特殊性和復雜性，針對不同場所存在的著火源的性質進行剖析，選擇出正確的滅火措施，完成安全可靠的消防設計是極其重要的。這些分析研究以及結合實際對規范的靈活運用，對類似廠房的消防設計有著重要的意義，也可以說是對特殊工業建筑消防設計一些有益的探討。

參考文獻：

[1] ? 黃德妙，淺談某廠區弱電系統設計與規劃，電子技術，2015，03

[2] ? 黃燕，機柜間氣體消防方案比選，化工管理，2014.08

[3] ? 黃德妙，淺談某廠區弱電系統設計與規劃，電子技術，2015，03