論儲煤場全封閉設計工程火災預防措施

韓小花

（山西省建筑標準設計研究院 山西太原 030013）

隨著我國社會經濟建設快速發展，我們的生存環境被污染的程度也越來越嚴重。近幾年越來越多的人意識到環境污染問題對人們健康或動植物的損害，社會也對環境污染問題愈發的重視。由于我省主要能源是煤，地處黃土高原每年春季及秋季都會有大風，煤采用敞開式儲存，導致煤長期露天儲存，在儲存過程中會損失煤炭，煤塵又污染周圍環境，綜合考慮環境和經濟的影響，故各煤礦企業均在對現有或新建的儲煤場進行封閉處理。

煤在封閉的空間中儲藏又存在有一定的危險性，主要有以下幾種：

（1）當煤炭長期暴露在空氣中，煤中的碳會氧化，并生成一氧化碳和二氧化碳，全封閉儲煤棚通風條件相對比較弱，有毒氣體更容易積聚。一氧化碳非常容易與血紅蛋白結合，形成碳氧血紅蛋白，造成組織窒息使人中毒；人在高濃度的二氧化碳環境中，可能會頭痛，頭暈、無力等神經功能紊亂等。

（2）由于煤在裝卸、運輸、受熱等條件會產生大量的粉塵，并被散發到儲煤倉中，煤塵中含有在碳化過程中產生的甲烷、微量的乙烷及丙烷等可燃性氣體，當煤塵之中有這些可燃氣體不能被及時排放，不斷積聚時，其爆炸的下限濃度會顯著下降。同時煤炭出入倉時會使煤塵飛揚，嚴重時會達到或超過煤塵爆炸的濃度下限。在煤的氧化過程的同時又會產生熱量，運煤設備因機械摩擦、電氣設備等原因產生火花的能量超過最小點火能量時就可能導致爆炸的發生，煤棚一旦發生火災或爆炸將會造成巨大的損失。

綜上所述，及早預防和撲滅早期火災尤為重要，早期對可燃氣體（甲烷）和有毒氣體（一氧化碳）在空氣中濃度的檢測，對煤炭粉塵的治理，對煤棚早期火災預防很重要。然而在工程設計和施工過程中又缺乏專業規范及標準的指導，僅參照相近規范進行，鑒于此筆者根據具體項目工程中滅火、除塵、通風及火災自動報警及聯動系統提出自己的觀點和做法，愿與同行做一交流討論。

工程概況：某煤礦建造單層封閉式儲煤棚，總建筑面積為9574.68m2。地上一層。抗震設防烈度為Ⅵ度，耐火等級為一級，屋頂結構形式為網殼結構，圍護結構用鋼筋混凝土側墻及原有邊坡。最大凈高：43m，封閉形式采用穹型網架結構，在25.5m處設置設備維修安裝用馬道，煤棚主要儲存成品煤，火災危險類別為：丙類。

設計依據主要有國家現行規范、標準等。

本項目設計中設有消防水炮系統、抑塵系統、緊急排風系統及可燃與有毒氣體報警系統。

對于早期火災的撲滅設置措施：給排水專業根據相關規范對本建筑設置了固定式電動遙控消防水炮；操作方式為電動遙控操作（帶水流遙控開關），和現場手動應急操作；噴射介質為清水；消防控制系統為PLC程序控制；每套消防控制系統由主控臺、無線遙控裝置（含接收器與發射器）組成。主控臺及無線遙控裝置能控制消防水炮噴射角度及每臺消防水炮入口處快開電動閥的啟閉；主控臺能就地顯示消防水炮的直流/噴霧狀態及入口電動閥的啟閉狀態。

根據《煤場揚塵污染防治技術規范》要求，在儲煤場設置降塵系統，將具有足夠壓力的水均勻地噴灑到煤堆表面，對煤場進行有效地加濕、防塵、固塵，減少揚塵污染。根據現場情況，場地選用一定數量的防塵噴槍，每天定時開啟數次，每次開啟數分鐘，形成交叉覆蓋，同時配置粉塵檢測系統，在粉塵密度大時可以自動開啟，同時在車輛進出的門洞口上方設置紅外感應微霧抑塵噴頭，防止塵土的擴散。

暖通與通風專業屋頂設置無動力風帽，同時設置了緊急事故排風系統，火災時可以聯動啟動緊急事故排風機進行排風。

根據《石化規范》規定可燃氣體與有毒氣體同時存在的場所應同時設置可燃氣體和有毒氣體檢測報警儀。電氣專業設置了可燃及有毒氣體報警及聯動系統設計。

燃氣體探測報警系統主要由可燃氣體探測報警控制器、可燃氣體探測器、火災聲光警報器、等組成。

系統設計要求可燃氣體及有毒氣體探測器報警后，報警信號直接接至聲光報警系統及連鎖保護系統，同時報警信號應接入消防控制中心。

首先要確定可燃氣體的類型，煤棚早期會產生可燃氣體（甲烷）和有毒氣體（一氧化碳），在標準狀態（即0℃、一個標準大氣壓）下，空氣的密度為1.29kg/m3，甲烷的密度為0.717kg/m3，一氧化碳的密度為1.25kg/m3，密度大的位置相對應的質量也大，所以在體積一定的條件下三種氣體的密度由小到大依次為甲烷、一氧化碳、空氣，空氣與一氧化碳密度相當。根據《火規》8.2.1條規定探測氣體密度小于空氣密度的可燃氣體探測器應設置在被保護空間的頂部，探測氣體密度大于控制密度的可燃氣體探測器設置在被保護空間的下部，探測氣體密度與空氣密度相當時，可燃氣體探測器可設置在被保護空間的中間部位或頂部。

《石化規范》規定比空氣輕的可燃氣體釋放源出于封閉或半封閉廠房內，應在釋放源上方設置檢測器，還應在廠房最高限易于聚集可燃氣體處設置檢測器。

4.1.2 條規定有毒氣體檢測器與釋放源的距離，室外不宜大于2m，室內不宜大于1m。

4.1.3 條規定的可燃氣體釋放源處于封閉或半封閉廠房內，每隔15m可設一臺檢測器，且檢測器距任一釋放源不宜大于7.5m。

根據以上分析本工程可燃氣體探測器選用隔爆型催化燃燒式甲烷探測器和一氧化碳探測器，探測器的防水防塵等級為IP65。有毒氣體（一氧化碳）探測器在馬道上安裝或與可燃氣體（甲烷）探測器一體安裝，可燃氣體（甲烷）探測器安裝在建筑最高處以及易于氣體聚集的位置，，將可燃氣體安裝在金屬鋼架下方，與網架螺栓球體底部平齊，并避開采光窗可靠固定安裝；有毒氣體（一氧化碳）探測器及可燃氣體（甲烷）探測器安裝間距15m考慮由于網架螺栓球體底部與地面距離做大處為40m，可燃氣體（甲烷）探測器按傳統固定安裝，由于高度問題會不便于檢修維護，為方便檢修維護甲烷探測器考慮采用鋼絲繩線拖拽的方式安裝，并在就近墻上安裝一手搖絞線盤，手搖絞線盤安裝標高為27.0m處。探測器針對煤倉的甲烷探測器設定，需要滿足附件的煤礦瓦斯檢測報警濃度要求，甲烷濃度大于等于1.5%報警并斷電。復電濃度小于等于1.5%；探測器報警同時應能強啟現場屋頂排風機。

可燃氣體報警控制器采用壁掛式，安裝在廠區消防控制室，距離樓地面1.5m安裝，并在現場采用壁掛式直流電源箱給可燃氣體探測器供電。壁掛電源箱放置于防爆箱內安裝；當發生可燃氣體泄漏時，將泄漏報警信號傳送至可燃氣體報警控制器，控制器聯動現場聲光報警器發出聲光報警信號。

本項目采用聯網型總線報警系統結構，由1個可燃氣體報警從機聯網接入可燃氣體報警主機，并通過輸入模塊將可燃氣體報警信號傳送給火災報警主機。

聯動系統：消防控制室可以對消防泵組及消防炮等系統組件進行淡季操作或聯動操作，且可顯示泵組的運行狀況、電動閥門的開啟、關閉及故障及其他需要控制和顯示的設備。

系統導線均選用耐火電纜、導線為金屬線槽內敷設，再穿鋼管沿屋架明敷設，金屬線槽安裝在維修馬道上或沿墻安裝，敷設電氣線路宜避開可能受機械損傷、振動、腐蝕以及可能受熱的地方，不能避開時，應采取預防措施，金屬線槽安裝長度超過30m時，應留伸縮縫，明敷設的金屬線槽及鋼管需要做防火處理及防靜電措施。