鋼鐵企業大型封閉煤場自動滅火系統設計

余鴻程 胡春明 吳馳凱 張學通

(攀枝花攀鋼集團設計研究院有限公司，四川攀枝花 617023)

0.概述

大型鋼鐵企業煤場主要堆放焦煤和無煙煤，采用汽車或火車進料堆取煤機堆取機械作業，由于來煤車輛運輸及堆取作業，煤場區域及周邊大風干燥季節存在揚塵，為了降低區域粉塵濃度、改善現場作業環境、減少煤損耗，根據工信部2016年11月發布的《鋼鐵工業調整升級規劃（2016—2020年）》和企業可持續發展的需要，需對現有料場進行全封閉棚化改造，使揚塵和污水污染得到有效控制，企業環境空氣中顆粒物排放濃度小于1mg/m3。

根據《建筑設計防火規范》GB50016-2014（2018）3.1.1條、《鋼鐵冶金企業設計防火標準》GB50414-2018 3.0.1條要求，封閉廠房的火災危險性為丙類，為了滿足每個防火分區最大允許面積要求，廠房耐火等級為一級，廠房與周邊各建筑物的防火間距、消防通道、室外消火栓、室內消火栓均滿足建筑設計防火規范要求[1]。

根據《鋼鐵冶金企業設計防火標準》GB50414-2018 3.0.7條要求，當封閉煤場建筑面積和防火分區面積超過12000m2時，應設置消防炮滅火設施，根據《建筑設計防火規范》GB50016-2014（2018） 8.4.1條，設置消防炮滅火系統，應設置火災自動報警及聯動控制系統[2]。

1.設計要求

（1）大型封閉煤場內根據堆煤種類，局部區域可能釋放可燃氣體，形成爆炸性氣體危險環境，同時煤粉的揚塵可能使局部區域形成爆炸性粉塵危險環境；消防設施的安裝位置應避開存在爆炸危險的區域，如確實需安裝在具有爆炸危險區域內時，現場設備應采用防爆型[3]。

（2）自動消防水炮布置應按產品射程的指標值經計算確定，當計算的水炮設計射程不能布置要求時，應調整原設定的水炮數量、布置位置或規格型號，直至達到要求[4]。

（3）自動消防水炮應具備圖像火災監控功能，對保護區實時全方位100%覆蓋監控探測，并根據著火點遠近自動修正噴射點角度，保證定位準確，近距離噴射霧狀，遠距離噴射為柱狀，可在現場電氣控制箱、消防控制室集中控制主機和系統軟件設定完成[4]。

（4）大型封閉式煤場多為高大空間，且滅火系統特別是火災自動報警及聯動系統的設備需定期進行維護，設計時應充分考慮現場設備的檢修通道[5]。

現有某鋼鐵企業大型煤場最大堆存量15萬t、長寬尺寸為285m×136m、因堆取煤機作業要求，需采用單層單跨排架結構，柱頂標高為30m，屋面采用組合式巨型鋼管桁架，圍護結構采用彩鋼瓦，新建廠房軸線面積37440m2，廠房全封閉面積40126m2。需要對消防系統進行設計。

2.系統設計

系統構建，根據《固定消防炮滅火系統設計規范》GB 50338-2003規定，見表1消防水炮性能設計參數表，堆煤廠房內設置消防水炮自動滅火系統，同時工作水炮數為2臺，系統用水量為70L/s。單臺水炮參數：工作壓力為0.9MPa～1.2MPa，最大射程為63m，供水流量30L/s～35L/s。煤場兩側及中間共設置3排消防水炮，間距約為60m，共設置16門自動消防水炮（自動跟蹤定位射流滅火裝置），布置標高為相對于廠房地坪+20m，保證2門水炮的水射流同時到達被防護區域的任一部位。

表1 消防水炮性能設計參數表

消防水泵設計，因外部水源可滿足室內外消火栓給水系統水量及水壓要求（Q≥70L/s，H=0.6MPa），但不能滿足消防水炮使用供水壓力要求，擬新建消防水池及消防泵房供給消防水炮滅火系統用水，消防水池容積按儲存消防水炮1次消防水量。消防水炮給水系統用水量為70L/s，持續供水時間為1h，1次消防用水量252m3，消防水泵：2臺、1用1備、XBD18/80-200D/6-L型消防泵、單臺Q=70L/S，H=189m，N=200kW，V=380V。

火災自動報警及聯動控制設計，根據《火災自動報警系統設計規范》GB50116-2013規定，火災自動報警系統選用集中報警系統，由火災探測器、手動火災報警按鈕、火災聲光報警器、消火栓按鈕、消防應急廣播系統、消防專用電話、消防控制室圖形顯示裝置、火災報警控制器、消防聯動控制器等組成[5]。火災自動報警及聯動控制系統圖如圖1。

圖1 火災自動報警及聯動控制系統圖

每套消防水炮設置紅外火焰探測器、圖像定位器，對煤堆進行水平、垂直方向掃描，通過計算分析定位鎖定火源；皮帶機上設置纜式線型感溫探測器，另外，作為輔助監控手段，定期對煤堆內部、外部進行人工測溫。

在煤場的巡視通道、出入口處按《火災自動報警系統設計規范》GB50116-2013規定，設置手動火災報警按鈕、火災聲光報警器、消防應急廣播系統、消防專用電話，當發生火災時，消防控制室能及時知道火情，及時聯動滅火裝置并指揮、疏導人員撤離火災現場。

聯動控制系統設計，每套消防水炮（自動跟蹤定位射流滅火裝置）由消防水炮、火災探測器、現場控制箱、電動碟閥、水流指示器、信號蝶閥、輸入/輸出模塊、聯動控制主機等組成；聯動控制主機（琴臺）、UPS不間斷電源、液晶顯示器、硬盤錄像機等設置在消防控制室，其余前端裝置設置在煤場內，消防水炮滅火系統流程如圖2。

圖2 消防水炮滅火系統流程圖

防爆自動消防水炮設備系統具備現場控制、遠程控制功能、應急控制功能三種啟動方式，其中，現場應急手動控制和遠程控制方式具有優先權[6]。

聯動控制方式：將消火栓系統出水干管上設置的低壓壓力開關或報警閥壓力開關等信號作為觸發信號，直接控制啟動消火栓泵，聯動控制不受消防聯動控制器處于自動或手動狀態影響。本建筑設消火栓按鈕，消火栓按鈕的動作信號作為報警信號及啟動消火栓泵的聯動觸發信號，由消防聯動控制器聯動控制消火栓泵的啟動。

手動控制方式：將消火栓泵控制箱（柜）的啟動、停止按鈕專用線路直接連接至設置在消防控制室內的消防聯動控制器的手動控制盤，直接手動控制消火栓泵的啟動、停止。消火栓泵的啟動和停止的動作信號反饋至消防聯動控制器。

3.系統特點

智能自動控制：當現場探測器動作報警后，報警信號傳給集中控制主機，由主機分析判斷確認火情，同時啟動就近的兩臺滅火裝置掃描定位，打開電動閥，向著火點定位噴水滅火。

消控中心遠程控制：控制中心通過監控系統，使用自動消防炮控制主機系統，對火災區域的消防炮進行操縱，實施滅火功能，同時也可以根據現場人員發現著火點，通過現場手動控制盤實現滅火功能。

現場應急手動控制：無論系統處于何種狀態，若現場人員發現火情，可通過防爆電氣控制箱操作消防炮對準著火點，開啟電動閥，通知消防控制室啟動消防水泵，火情熄滅后手動關閉電動閥。