非電行業大型輸煤、鍋爐島消防設計介紹

宮瑤 唐勇 尹奇 李貴雷

摘要：隨著我國工業化進程的不斷推進，大型貯煤輸煤設施及鍋爐也在非火電行業得到應用。本文結合非電力行業的北方某化工廠輸煤島、鍋爐島工程項目，對其執行的設計標準、固定消防系統設計的重點、難點問題進行了介紹。

關鍵詞：非電行業輸煤島;非電行業鍋爐島;消防系統設計

近年來，隨著我國工業化進程的不斷發展，大型貯煤輸煤設施及鍋爐也在非火電行業得到應用，如鋼鐵、化工等行業。在非電行業中的輸煤、鍋爐島與火力發電廠的輸煤系統、主廠房燃燒熱力系統不同，火力發電廠內的主廠房燃燒熱力系統、輸煤系統是火力發電廠的主體設備，而非電行業中的輸煤、鍋爐島只是整個工程的附屬裝置。因此不能繼續執行《火力發電廠與變電站設計防火標準》，而應執行適用范圍更寬泛的《建筑設計防火規范》。由于《建筑設計防火規范》不是有針對性的專業規范，這樣就大大的提高了輸煤、鍋爐島消防設計、施工的難度。本課題通過開展方案研究，開創新方法等一系列措施，成功解決了各項技術難題。

一、項目背景

北方某新建煤化工廠，為滿足全廠工藝裝置對大量蒸汽的需求，保證化工裝置可靠運行，需配套建設蒸汽生產設施，項目考慮建設高溫高壓循環流化床鍋爐及其配套設施（以下簡稱鍋爐島）。同時為滿足全廠工藝對煤源的需求，需配套建設氣化用原料煤和鍋爐用燃料煤所需的煤儲運設施（以下簡稱輸煤島），包含卸煤、儲煤、混煤、上煤等系統。化工行業的輸煤、鍋爐島與火力發電廠的輸煤系統、主廠房燃燒熱力系統不同。火力發電廠內的主廠房燃燒熱力系統、輸煤系統是火力發電廠的主體設備，而非電行業中的輸煤、鍋爐島只是整個工程的附屬裝置。經與當地消防部門溝通確認，結合當地實際情況，本項目輸煤、鍋爐島部分不執行《火力發電廠與變電站設計防火標準》，而執行通用性更強的《建筑設計防火規范》。

二、采用《建筑設計防火規范》對輸煤、鍋爐島消防部分設計的影響分析

按照《火力發電廠與變電站設計防火標準》，主廠房的火災危險性類別按照定義為丁類。而按照《建筑設計防火規范》，主廠房中除氧煤倉間內含有可燃固體，火災危險性定義為丙類，主廠房中的鍋爐房定義成丁類，但主廠房中除氧煤倉間著火后，可燃物煤足以構成爆炸或燃燒的危險，因此主廠房的火災危險性類別定義為丙類。丙類建筑當采用高層廠房或建筑面積大于500m2的地下或半地下丙類廠房時，應設置自動滅火系統，并宜采用自動噴水滅火系統。因此本工程在輸煤島各個轉運站、碎煤機室、筒倉、汽車卸煤溝等建構筑物及鍋爐島的主廠房中均需采用自動滅火系統。

本項目輸煤、鍋爐島的消防系統執行《建筑設計防火規范》，設置了自動噴水滅火系統，如預作用系統、雨淋系統、干式系統等，使得其設計的各個建構筑物的消防水量比常規火力發電廠輸煤系統的消防水量大，各建筑物消防水量詳見表1。

設計過程中，應注意各個建構筑物的消防干管管徑比常規火電項目更大，設置自動噴水系統的建筑物消防水干管至少在DN200以上。并應核算總體院設計的消防水泵、水池的容量是否滿足消防設計的要求。

三、輸煤、鍋爐島中自動滅火系統設計難點分析

（一）輸煤、鍋爐島中大空間自動滅火系統設計難點分析

輸煤島中的碎煤機室因要滿足輸煤落料轉運的工藝要求，及設備檢修起吊的要求，碎煤機室內一些樓層高度比較高。超過了《自動噴水滅火系統設計規范》中規定的采用預作用系統中危險級II級最大凈空高度要求的12m。預作用系統無法滿足要求，因此應設置雨淋系統。受煤斗制約，需要在側墻安裝側墻式噴頭，對本層進行保護。

輸煤島中的汽車卸煤溝因本工程工藝要求，氣化用煤和鍋爐用煤需嚴格分開，不能摻混。為滿足汽車接卸，汽車卸煤溝地下深度較大。超過了《自動噴水滅火系統設計規范》中規定的采用預作用系統中危險級II級最大凈空高度要求的12m。預作用系統無法滿足要求，因此設置雨淋系統。受葉輪給煤機制約，需要在側墻安裝側墻式噴頭，對本層進行保護。并設置雨淋閥間集中布置閥組。

鍋爐島主廠房中的鍋爐房為丙類大空間場所，建筑中只有鍋爐燃燒器是主要的火災危險源并需要滅火保護，因此采用雨淋系統保護鍋爐燃燒器。

（二）輸煤島自動噴水滅火系統設計難點分析

輸煤島中轉運站、碎煤機室、筒倉等建筑中因運煤設備的荷載大，而部分建筑跨度也大，因此結構梁的布置較多，并且相對較大，這對建筑物內的噴頭布置有很大的難度。設計過程中應反復調整噴頭間距，并且增加梁下下噴型噴頭，才能滿足保護要求。因各層最大凈空高度不同，凈空高度在8m、8～12m、大于12m不等，同一建筑物應采用不同的自動噴水滅火系統，采用不同噴水強度，不同形式的噴頭進行多次計算，計算復雜性增大。

四、水幕作為輸煤棧橋防火分隔隔斷

根據《建筑設計防火規范》，每個防火分區的最大允許建筑面積要求，部分高層棧橋、廊道及汽車卸煤溝等地下或半地下廠房需設置防火分隔，本工程考慮輸煤皮帶無法分段，并且無法設置防火門、防火卷簾等作為防火分隔，因此采用水幕系統作為防火分隔。

五、寒冷地區消防設計難點

本工程地處北方寒冷地區，其中煤場區域因面積較大，且長期通風，不采用采暖設施。為保證煤場的消防水炮自動滅火系統正常運行，需在消防環管設置放空閥，并應在進入冬季前放空消防水炮環管內消防水。

筒倉設備層及汽車卸煤溝零米層無法設置采暖設施，因此采用干式滅火系統。

六、固定消防系統在施工中的難點分析

在固定消防設備安裝施工過程中也存在很多問題，如轉運站地下部分，因地面存在很大坡度，噴淋施工腳手架搭建困難。轉運站樓層較高，設備安裝后，噴淋安裝難度比較大，腳手架搭建，移動困難。結構梁過多，噴頭與梁的間距不好控制。

施工現場采用多種辦法使施工人員安全、方便的安裝。對于碎煤機室、轉運站等較高樓層的噴淋管網，在運煤等設備進場前采用升降車安裝噴淋管道。而對于地下部分轉運站等升降車無法進入的區域，現場搭建滿堂紅腳手架，將整個施工層鋪滿。對于斜坡角度較大的皮帶層，采用特制腳手架，使施工區域更加平穩。

七、結語

對于非電行業的輸煤、鍋爐島的消防設計，在發電廠的成熟的設計理念可能因行業要求不同而不適用。本文結合實際工程將《建筑設計防火規范》的消防部分設計在非電產業中輸煤、鍋爐島上的應用進行詳細說明，并對設計、施工中的難點和解決方案進行了介紹，以供同類工程借鑒使用。

參考文獻：

[1]GB 50016-2014，建筑設計防火規范[S].

[2]GB 50084-2017，自動噴水滅火系統設計規范[S].

[3]GB 50229-2019，火力發電廠與變電站設計防火標準[S].

作者簡介：宮瑤（1987-），女，工程師，主要從事電廠給排水設計。