《建筑設計防火規(guī)范》在選煤廠改造方案設計中的應用

趙大千

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司，北京 100120)

為了化解煤炭產能過剩帶來的問題，2016年我國煤炭產業(yè)去產能工作拉開序幕[1]。根據(jù)《2019—2025年中國煤炭行業(yè)市場發(fā)展模式調研及投資趨勢分析研究報告》，在建礦井的產能主要由新建、資源整合、改擴建和技術改造等4個方面構成，其中改擴建和技術改造工程占比約20%[2]，隨著國家新建煤礦項目審批數(shù)量的減少，改擴建和技術改造工程占比將會進一步提高。

隨著建筑防火要求不斷提高，在設計可行性研究、方案前期到施工圖設計文件審查新制度中，建筑防火審查日趨嚴格。當前，選煤廠改擴建工程面臨著新的問題，大部分工業(yè)場地建成已十年有余，很多設計已不符合新頒布的防火規(guī)范，包括老廠房與新廠房之間防火間距問題，老廠房自身的建筑消防疏散問題，改擴建老廠房與老廠房之間防火間距問題等。工程改造成本不再只是新舊設備更替，年老建筑構件修繕，新增廠房設備系統(tǒng)等，還包括了滿足現(xiàn)階段防火要求增加的改造成本，如：廠房生產危險性類別的變更，建筑構件達不到規(guī)定耐火極限，外立面保溫材料達不到規(guī)定的燃燒性能，建筑間距不符合現(xiàn)行規(guī)范的防火間距，大型廠房無防火分區(qū)定義，到處是孔洞和聯(lián)系樓梯，無封閉樓梯間、防煙樓梯間等。

新建廠房與老廠房、改擴建老廠房與老廠房之間防火間距的問題是所改擴建項目最初面臨的問題。合理的防火間距設計可為之后的改擴建工程節(jié)省成本，簡化施工流程，降低施工難度。本文以檸條塔礦井選煤廠技術改造為例，結合地面實際情況、現(xiàn)有技術條件和洗選方式等因素，本著合理開發(fā)、簡化開拓系統(tǒng)、減少改造工程量、保證新老系統(tǒng)正常運行等原則，經(jīng)過方案比選后，最終確定了改擴建工業(yè)廠區(qū)總平面方案，以滿足現(xiàn)行設計防火規(guī)范為前提，實現(xiàn)原有設施合理利用的最大化，改造工程量最小化，改造開拓系統(tǒng)最優(yōu)化，為類似條件及同類型的選煤廠改擴建設計提供參考[3，4]。

1 選煤廠概況

檸條塔井田位于陜西省神木縣西北部，距神木縣約36km，屬于神府礦區(qū)南區(qū)，行政區(qū)劃隸屬神木縣孫家岔鎮(zhèn)、麻家塔鄉(xiāng)管轄。檸條塔礦井選煤廠是一座特大型礦井型選煤廠，建成于2009年，2016年檸條塔礦井核定生產能力為18.00Mt/a。選煤廠按照煤炭洗選工程設計規(guī)范(GB 50359—2016)，原煤煤流系統(tǒng)設備選型不均衡系數(shù)采用1.15，核定現(xiàn)有設備的生產能力，選煤廠實際生產規(guī)模相當于為15.65Mt/a[5]。

選煤廠生產系統(tǒng)分別布置在礦井主井工業(yè)場地和鐵路裝車系統(tǒng)場地。礦井主井工業(yè)場地主要設施有：落煤筒式原煤儲煤場、篩分破碎車間、主廠房、濃縮車間、汽車裝車倉、槽型產品倉、混煤裝車點、介質庫、綜合樓、地磅房和各車間聯(lián)系棧橋，主要布置在整個工業(yè)場地的西部和南部。從槽型產品倉東側向北出礦井主井工業(yè)場地后，沿其北側河道向東2.7km 至河道北岸的鐵路裝車站為鐵路裝車系統(tǒng)場地，主要設施包括槽型產品倉至鐵路裝車倉之間的帶式輸送機棧橋、轉載點和跨線鐵路裝車倉。

為應對越來越嚴峻的煤炭市場，提高選煤工藝對煤質波動的適應性和產品煤市場競爭力，保障礦井正常生產時，產品煤能夠滿足市場對質量和品種的要求，即生產洗小塊時也可以滿足混煤產品發(fā)熱量大于等于5700kcal/kg甚至更高的要求，對檸條塔礦井選煤廠進行技術改造。

2 平面布置方案對比

2.1 初平面布置

初平面布置如圖1所示，圖1中建筑編號釋義見表1。選煤廠技術改造工程設計及投資范圍包括：從礦井主井井口房主斜井帶式輸送機機頭溜槽以下至火車裝車倉裝車溜槽的全部地面生產系統(tǒng)、輔助生產設施和廠區(qū)設施的改造、擴建和新建工程。

圖1 方案一工業(yè)場地總平面布置圖

1)改造工程：既有篩分破碎車間、主廠房、汽車裝車倉和部分棧橋改造。

2)新建工程：新建二號主廠房、二號濃縮車間、新建汽車裝車倉和相關棧橋及轉載點。

3)輔助生產：設施改造相關變配電室，新建空壓機房和介質庫(二號主廠房內)和二號主廠房變配電室。

4)廠區(qū)設施：包括對現(xiàn)有相關工業(yè)場地管網(wǎng)、道路、場地硬化、鋪砌、擋墻、護坡等的局部改造。經(jīng)核算，本廠落煤筒儲煤場原煤儲存及之前礦井原煤運輸系統(tǒng)、槽型產品倉混煤儲存系統(tǒng)及之后鐵路裝車系統(tǒng)均能夠滿足技改后要求，實際改造工程內容自落煤筒儲煤場一號機頭房至篩分破碎車間原煤帶式輸送機機頭起，至主廠房至槽型產品倉混煤帶式輸送機止[6-8]。

根據(jù)工藝專業(yè)提供的工藝流程核對各生產場所防火設計包含內容，見表1、表2。據(jù)表1、表2，主要面臨防火安全間距導致施工成本難度增加的單項改造有原有篩分破碎車間、原有主廠房、新建二號濃縮車間、五號轉載點與篩分破碎車間至五號轉載點末原煤帶式輸送機棧橋、八號轉載點。

表1 方案一各生產場所火災危險性分類、耐火等級

表2 方案一各生產場所之間安全間距

注：①兩座廠房相鄰較高一面外墻為防火墻，或相鄰兩座高度相同的一、二級耐火等級建筑中相鄰任一側外墻為防火墻且屋頂?shù)哪突鸬燃壊坏陀?.00h時，其防火間距不限；②兩座一、二級耐火等級的廠房，當相鄰較低一面外墻為防火墻且較低一座廠房的屋頂無天窗，屋頂?shù)哪突饦O限不低于1.00h，丙、丁、戊類廠房之間的防火間距不應小于4m。

2.1.1 篩分破碎車間(改造)

原有篩分破碎車間，每層建筑面積超過400m2，根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范(2018年版)》(GB 50016—2014)需滿足每個防火分區(qū)具有兩個安全出口即有兩部疏散樓梯直通室外，且疏散樓梯應采用封閉樓梯間或室外樓梯。現(xiàn)有篩分破碎車間僅有一部疏散樓梯，且封閉樓梯間僅到標高9.6平面，室內的聯(lián)系樓梯不可用作疏散樓梯。改造工程量：需增加兩座室外樓梯。

原有篩分破碎車間與新建二號濃縮車間布置間距7m，不滿足安全防火間距13m。改造工程量：新設計二號濃縮車間外墻應為防火墻，且新建二號濃縮車間屋頂需無天窗，屋頂?shù)哪突饦O限不低于1.00h。防火墻上不應開設門、窗、洞口，確需開設時，設置不可開啟或火災時能自動關閉的甲級防火門、窗，外墻保溫為不燃材料[9-11]。

2.1.2 主廠房(原有)

原有主廠房，根據(jù)GB 50016—2014六號轉載點至七號轉載點洗小塊帶式輸送機棧橋與原有主廠房軸布置間距為6m，不滿足安全間距。改造工程量：設計時，輸送機棧橋與原有主廠房相鄰的外墻為防火墻且棧橋屋頂無天窗，屋頂?shù)哪突饦O限不低于1.00h，防火間距不小于4m，即布置間距滿足安全間距。防火墻上不應開設門、窗、洞口，確需開設時，設置不可開啟或火災時能自動關閉的甲級防火門、窗，外墻保溫為不燃材料[12-15]。

七號轉載點與原有主廠房軸布置間距為5.7m，不滿足安全間距。改造工程量：設計時，輸送機棧橋與原有主廠房相鄰的外墻為防火墻且棧橋屋頂無天窗，屋頂?shù)哪突饦O限不低于1.00h，防火間距不小于4m，即布置間距滿足安全間距。防火墻上不應開設門、窗、洞口，確需開設時，設置不可開啟或火災時能自動關閉的甲級防火門、窗，外墻保溫為不燃材料。

2.1.3 二號濃縮車間(新建)

新建二號濃縮車間，根據(jù)GB 50016—2014新建二號主廠房與新建二號濃縮車間軸布置間距為5m，不滿足安全間距。新建二號主廠房至八號轉載點矸石帶式輸送機棧橋與二號濃縮車間軸布置間距為7.9m，不滿足安全間距。篩分破碎車間至五號轉載點末煤帶式輸送機棧橋與二號濃縮車間軸布置間距為9.0m，不滿足安全間距。工程量：新建二號濃縮車間所有外墻均需為防火墻，這就要求防火墻上所有的需開設的門、窗、洞口都要按照GB 50016—2014上要求的執(zhí)行，設置不可開啟或火災時能自動關閉的甲級防火門、窗，外墻保溫為不燃材料，屋頂不允許設計天窗或采光帶，屋頂?shù)臉嬙炷突饦O限不低于1.00h。

2.1.4 二號主廠房(新建)

根據(jù)GB 50016—2014新建二號主廠房與五號轉載點和篩分破碎車間至五號轉載點末原煤帶式輸送機棧橋布置間距分別為2.9m和3.3m，不滿足安全間距。工程量：如滿足安全間距，設計時，新建二號主廠房與其相鄰的外墻為防火墻，防火間距不限。但防火墻上不應開設門、窗、洞口，確需開設時，設置不可開啟或火災時能自動關閉的甲級防火門、窗，外墻保溫為不燃材料。

2.1.5 八號轉載點

根據(jù)GB 50016—2014新建八號轉載點與篩分破碎車間至主廠房帶式末煤輸送機棧橋布置間距為0.4m，不滿足安全間距。工程量：如滿足安全間距，設計時，新建八號轉載點與其相鄰的外墻為防火墻，防火間距不限。但防火墻上不應開設門、窗、洞口，確需開設時，設置不可開啟或火災時能自動關閉的甲級防火門、窗，外墻保溫為不燃材料。

2.2 總平面調整

在整個改擴建生產系統(tǒng)流線不變的情況下，調整了新建二號濃縮車間與二號主廠房變配電室的位置，方案二總平面布置如圖2所示，圖2中建筑編號釋義見表1，各生產場所防火設計包含內容見表3。

圖2 方案二工業(yè)場地總平面布置圖

表3 方案二各生產場所之間安全間距

注：①兩座廠房相鄰較高一面外墻為防火墻，或相鄰兩座高度相同的一、二級耐火等級建筑中相鄰任一側外墻為防火墻且屋頂?shù)哪突鸬燃壊坏陀?.00h時，其防火間距不限；②兩座一、二級耐火等級的廠房，當相鄰較低一面外墻為防火墻且較低一座廠房的屋頂無天窗，屋頂?shù)哪突饦O限不低于1.00h，丙、丁、戊類廠房之間的防火間距不應小于4m。

據(jù)表3，主要面臨防火安全間距導致施工成本難度增加的單項改造有原有篩分破碎車間、原有主廠房、五號轉載點與篩分破碎車間至五號轉載點末原煤帶式輸送機棧橋、八號轉載點。

綜上所述，二號濃縮車間與二號主廠房變配電室平面位置互調后，改造單項工程減少為5個，其中原有篩分破碎車間也僅需要改變內部安全疏散問題，在設計中只需要把五號轉載點、篩分破碎車間至五號轉載點末煤帶式輸送機棧橋與二號濃縮車間相鄰的外墻設計為防火墻，外墻保溫需為不燃材料。既解決了二號濃縮車間與各原有廠房及新建廠房之間的消防安全間距問題。原有綜合樓與配電室還有二號主廠房形成小型硬化廣場，輔助設施改造工程量也大大減少，整個平面布置更流暢，功能區(qū)分更鮮明，整體廠區(qū)視野更開闊，最終確定采用方案二。

3 結 語

煤炭行業(yè)建筑物防火構造設施復雜，其防火設計有別于其他行業(yè)，綜合性較強。為保證煤炭行業(yè)的安全發(fā)展，減少火災對相鄰建筑的影響，設計人員在方案設計階段就應掌握《建筑設計防火規(guī)范》和相關專業(yè)的防火技術規(guī)范，熟知各生產場所危險性分類、建筑物耐火等級、層數(shù)和防火分區(qū)最大允許面積等。并以《建筑設計防火規(guī)范》為依據(jù)，結合工作經(jīng)驗和工程實際進行防火設計，方案階段就需要把因防火設計所帶來的工程量及施工解決方法羅列，為后續(xù)各專業(yè)配合打好基礎，避免無效工作，提升整體設計進度，降低設計成本。同時，為了完成優(yōu)質的方案設計，應提高對建筑防火設計的重視程度，設計管理人員應了解建筑防火設計工作，并清楚設計工作的關鍵點和重要性。