高層乙類廠房室內(nèi)消防工程的設(shè)計(jì)實(shí)例

石寶明(山東中天科技工程有限公司，山東 淄博 255000)

1 工程概況

某化工企業(yè)的聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)干燥包裝廠房，主要危險(xiǎn)物料為PMMA成品。PMMA易燃，其粉塵與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。因生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，廠房內(nèi)可形成PMMA粉塵環(huán)境，存在粉塵爆炸的危險(xiǎn)，因此PMMA干燥包裝廠房按乙類廠房設(shè)計(jì)。

PMMA干燥包裝廠房建筑層數(shù)14層，建筑高度64.80m，建筑占地面積3480.00m2，建筑面積15592.60m2,其中一層分為干燥包裝區(qū)和臨時(shí)存儲區(qū)，干燥包裝區(qū)層高6.0m，局部層高12.0m，臨時(shí)存儲區(qū)層高31.50m。

根據(jù)GB 50016—2014(2018年版)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[2](簡稱《建規(guī)》)中“高層建筑”的定義(建筑高度大于27m的住宅建筑和建筑高度大于24m的非單層廠房、倉庫和其他民用建筑)以及結(jié)合本廠房的火災(zāi)危險(xiǎn)性特點(diǎn)，PMMA干燥包裝廠房屬高層乙類廠房。

因本廠房生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，本廠房生產(chǎn)操作均在一層完成，二層及以上樓層僅為檢修及設(shè)備平臺，根據(jù)《建規(guī)》[2]第3.3.1及3.3.1注6條的規(guī)定，二層及以上樓層面積作為設(shè)備平臺不計(jì)入防火分區(qū)的建筑面積內(nèi)，因此本廠房總防火分區(qū)面積等于一層建筑面積，即3480.00m2。根據(jù)《建規(guī)》[2]3.3.1條及3.3.3條的規(guī)定，耐火等級一級的高層乙類廠房每個(gè)防火分區(qū)的最大允許建筑面積為2000m2；當(dāng)廠房內(nèi)設(shè)置自動滅火系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)防火分區(qū)的最大允許建筑面積可按《建規(guī)》[2]3.3.1條的規(guī)定增加1.0倍，即每個(gè)防火分區(qū)的最大允許建筑面積可擴(kuò)大到4000m2。

本文主要針對本工程的特點(diǎn)，主要從室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)、干式消防豎管以及建筑滅火器等消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述，以供探討。

2 消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 消火栓系統(tǒng)

本廠房所在廠區(qū)消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用室內(nèi)外合用的臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)，廠區(qū)設(shè)置有總效容積為1300m3的消防水池2座。水泵房內(nèi)設(shè)置2臺消火栓消防泵(一用一備)和1套消火栓系統(tǒng)穩(wěn)壓裝置。消火栓消防水泵Q=80L/s，H=120m，N=200kW。室外消防管道采用DN250無縫鋼管，環(huán)狀布置。高位消防水箱(水箱有效調(diào)節(jié)容積18m3)設(shè)置在PMMA干燥包裝廠房屋頂消防水箱間，消防水箱最低有效水位64.00m。

2.1.1 室外消火栓系統(tǒng)

本廠房占地面積3480m2，建筑高度：64.8m，建筑體積約126000m3；根據(jù)GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》[3](簡稱《消水規(guī)》)表3.3.2和表3.6.2的規(guī)定，本廠房室外消火栓消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量Q1=35L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間t=3h，一次火災(zāi)室外滅火用水量為378m3。室外消防管網(wǎng)布置成環(huán)狀，在本建筑周圍布置4組地上式室外消火栓。室外消火栓距路邊2.0m。

2.1.2 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

本廠房為高層乙類廠房，建筑高度：64.8m，根據(jù)《消水規(guī)》[3]表3.5.2和表3.6.2的規(guī)定，本廠房室內(nèi)消火栓消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量Q2=30L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間t=3h，一次火災(zāi)室外滅火用水量為324m3。每根豎管最小流量為15L/s，每支水槍最小流量為5L/s，水槍充實(shí)水柱長度不小于13m。本廠房室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)入口壓力為1.1MPa，本廠房0～53m層采用減壓穩(wěn)壓型消火栓(SNW65-Ⅲ)，其余樓層采用SN65消火栓，栓口動壓大于等于0.35MPa。室外設(shè)2組SQS150-A型(單組)消防水泵接合器，用于消防車向室內(nèi)消火栓管網(wǎng)供水。

本廠房各層共設(shè)置97套室內(nèi)消火栓。

2.2 自動滅火系統(tǒng)

本廠房防火分區(qū)面積3480.00m2,大于《建規(guī)》[2]3.3.1條及3.3.3條，耐火等級一級的高層乙類廠房每個(gè)防火分區(qū)的最大允許建筑面積為2000m2的規(guī)定。因此本廠房須設(shè)置自動滅火系統(tǒng)，以擴(kuò)大防火分區(qū)最大允許建筑面積。本廠房本生產(chǎn)操作均在一層完成，二層及以上樓層僅為檢修及設(shè)備平臺，可燃物很少，因此只須在底層設(shè)置自動滅火系統(tǒng)。一層根據(jù)使用功能，分為干燥包裝區(qū)和臨時(shí)存儲區(qū)。干燥包裝區(qū)部分區(qū)域?qū)痈?m，凈空高度5.5m，其余部分區(qū)域上部凈空，凈空高度11.5m；臨時(shí)存儲區(qū)為高大空間場所，凈空高度31.00m。適用于工業(yè)廠房高大空間場所的常用的自動滅火系統(tǒng)有自動噴水滅火系統(tǒng)、自動消防炮滅火系統(tǒng)、自動跟蹤定位智能主動滅火系統(tǒng)等。表1為幾種自動滅火系統(tǒng)結(jié)合本廠房情況經(jīng)初步計(jì)算后的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表。

表1 工業(yè)廠房高大空間場所常用自動滅火系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

根據(jù)本廠房一層建筑功能及最大凈高情況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定干燥包裝區(qū)自動滅火系統(tǒng)采用自動噴水滅火系統(tǒng)(濕式系統(tǒng))，臨時(shí)存儲區(qū)采用自動掃描射水高空水炮滅火裝置(簡稱“高空水炮滅火系統(tǒng)”)。

2.2.1 自動噴水滅火系統(tǒng)

本廠房為PMMA干燥包裝廠房，由于干燥設(shè)備散熱等因素，即使在冬季室內(nèi)最低溫度也不會低于10℃。干燥包裝區(qū)自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用濕式系統(tǒng)。由于干燥包裝區(qū)局部層高12m，最大凈空高度11.8m，根據(jù)GB 50084—2017《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[4](簡稱《噴規(guī)》)5.0.2條，本廠房干燥包裝區(qū)自動噴水滅火系統(tǒng)按照廠房高大空間場所設(shè)計(jì)，噴水強(qiáng)度20L/(min·m2)，作用面積160m2，持續(xù)噴水時(shí)間按1.0h。噴頭采用流量系數(shù)K=115直立型標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面灑水噴頭，動作溫度68℃。經(jīng)計(jì)算，自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量79.7L/s，一次消防用水量287m3。本廠房自動噴水滅火系統(tǒng)包括：消防水池、噴淋消防泵、噴淋管網(wǎng)、高位消防水箱、報(bào)警閥、噴頭及水泵接合器等。消防水池為廠區(qū)有效容積1300m3的消防水池，噴淋消防泵設(shè)置在消防泵房，數(shù)量2臺(一用一備)，Q=80L/s，H=75m，N=110kW。高位消防水箱與消火栓系統(tǒng)合用，設(shè)置在本廠房屋頂消防水箱間，消防水箱最低液位與最不利噴頭高差約52m，滿足最不利點(diǎn)處噴頭壓力要求；報(bào)警閥采用DN150濕式報(bào)警閥；廠區(qū)室外設(shè)置環(huán)狀噴淋管網(wǎng)，材質(zhì)為無縫鋼管，管徑DN200，廠房入口水壓0.6MPa。自動噴水滅火系統(tǒng)在室外設(shè)置6組SQS150-A型(單組)消防水泵接合器，在濕式報(bào)警閥前和噴淋管網(wǎng)相連。

2.2.2 高空水炮滅火系統(tǒng)

根據(jù)CECS263:2009《大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》[5]，本項(xiàng)目高空水炮選用ZDMS0.6/5S-30 型自動掃描射水高空水炮滅火裝置：工作電壓220V,射水流量5L/s,標(biāo)準(zhǔn)工作壓力0.6MPa,保護(hù)半徑30m，安裝高度12.0m。系統(tǒng)工作原理：ZDMS0.6/5S-30水炮為探測器、水炮一體化設(shè)置，當(dāng)探測器探測到火災(zāi)后發(fā)出指令聯(lián)動打開相應(yīng)的電磁閥，啟動消防水泵進(jìn)行滅火，驅(qū)動現(xiàn)場的聲光報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。并將火災(zāi)信號送到火災(zāi)報(bào)警控制器。撲滅火源后，若有新火源，則系統(tǒng)重新上述動作。本系統(tǒng)中高空水炮布置采用2行4列形式，設(shè)計(jì)同時(shí)開啟水炮數(shù)量為6，系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量30L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間按1h，一次最大滅火用水量108m3。高空水炮滅火系統(tǒng)與自動噴水滅火系統(tǒng)合用室外噴淋管網(wǎng)。高空水炮滅火系統(tǒng)在室外設(shè)置2組SQS150-A型(單組)消防水泵接合器，和高空水炮滅火系統(tǒng)管網(wǎng)連接。

2.3 消防豎管

根據(jù)GB50160—2008(2018年版)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》[1]8.11.2條規(guī)定，在廠房樓梯間設(shè)置DN100干式消防豎管，以供消防人員火災(zāi)時(shí)使用。

2.4 滅火器

本廠房火災(zāi)危險(xiǎn)性類別為乙類，廠房內(nèi)主要可燃物為粉狀PMMA，依據(jù)GB 50140—2005《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]，本廠房屬嚴(yán)重危險(xiǎn)級的A類火災(zāi)場所，單具滅火器最小配置滅火級別為3A，滅火器選用手提式磷酸銨鹽干粉滅火器(MF/ABC8)和推車式磷酸銨鹽干粉滅火器(MFT/ABC20)，保護(hù)半徑分別為15m和30m。手提式滅火器放置于滅火器箱內(nèi)，推車式滅火器在消火栓箱附近就近放置。滅火器設(shè)置在位置明顯和便于取用的地點(diǎn)，且不得影響安全疏散。

3 結(jié)語

本項(xiàng)目消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：(1)廠房建筑高度大，體量大，火災(zāi)危險(xiǎn)性高，設(shè)置了包括消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、高空水炮滅火系統(tǒng)、消防豎管和滅火器系統(tǒng)等多種消防滅火系統(tǒng)；(2)廠房占地面積大，須設(shè)置自動滅火系統(tǒng)，以擴(kuò)大防火分區(qū)最大允許建筑面積；(3)廠房不同區(qū)域的自動滅火系統(tǒng)分別采用了自動噴水滅火系統(tǒng)和高空水炮滅火系統(tǒng)。本廠房消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)為自動滅火系統(tǒng)的選擇和工程設(shè)計(jì)，本案例采用了自動噴水滅火系統(tǒng)和高空水炮滅火系統(tǒng)兩種自動滅火系統(tǒng)，滿足不同凈高區(qū)域的自動滅火系統(tǒng)要求。隨著工業(yè)生產(chǎn)的需要，更高更大的工業(yè)建筑會更多的出現(xiàn)，消防措施也將會變得更復(fù)雜，更多更先進(jìn)、更智能的消防產(chǎn)品和技術(shù)也會不斷出現(xiàn)，工程設(shè)計(jì)人員須在不斷的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中選用更加可靠、有效、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。