石化園區存儲倉庫自動噴水滅火系統設計探討

摘要：通過對某石化園區內堆垛式儲存袋裝塑料顆粒物（不發泡）倉庫的自動噴水滅火系統設計進行闡述。依據國家規范及現有研究，從自動噴水滅火系統選型、噴頭型號、設計參數選取、自噴系統計算、噴頭管線布置等方面進行了分析，并對設計細節進行了探討，以期為此類建筑的自動噴水系統設計提供參考。

關鍵詞：石化園區；袋裝塑料顆粒物；自動噴水滅火系統；早期抑制快速響應噴頭

隨著石化行業的不斷發展，越來越多的大型工業原料存儲倉庫，或其他提取半成品（例如聚丙烯顆粒、橡膠）類倉庫建筑在石化園區內建成。此類倉庫一旦發生火災，火勢蔓延速度快，危害大，經濟損失嚴重，對園區內其他裝置設施產生嚴重威脅。火災事故調查發現，此類火災大多無法短時間內撲滅，只能采取控制措施，防止火災蔓延。而自動滅火設施的缺失，是導致火災無法在初期得到有效控制的重要因素。自動噴水滅火系統是目前應用最廣泛、用量最大的自動滅火系統，也是倉庫初期火災控制和滅火的首要技術措施[1]。因此，合理設計此類倉庫的自動噴水滅火系統，對保障項目的消防安全具有重要作用。目前，此類倉庫的自動噴水滅火系統的設計案例相對缺乏。本研究以某石化產業園項目中儲存塑料顆粒成品倉庫為設計對象，對倉庫自動噴水滅火系統設計進行分析，以期為類似設計提供參考。

1 項目概況

本項目為某石化園區內堆垛式儲存聚丙烯顆粒（袋裝不發泡塑料）成品倉庫，項目概況如下：建筑總面積23663.92m2，其中包裝廠房區域建筑面積9487.16m2，倉庫區域建筑面積11027.05m2，雨棚及裝卸站臺區域建筑面積3149.71m2。建筑層數：包裝廠房，一層，局部二層；倉庫一層（輔助用房局部二層），建筑高度11.6m。防火分區：包裝廠房一層劃分為一個防火分區，二層為一個防火分區；倉庫劃分為兩個防火分區；輔助用房（辦公）劃分為一個獨立的防火分區。于廠房內對聚丙烯顆粒進行包裝，火災危險類別為丙類（丙二項）；倉庫堆垛儲存袋裝聚丙烯顆粒，火災危險類別為丙類（丙二項）。項目平面示意圖，見圖1。

圖1" 項目平面示意圖

2 方案確定

根據GB55037—2022《建筑防火通用規范》中8.1.8（11）條規定，每座占地面積大于1500m2或總建筑面積大于3000m2的單、多層丙類倉庫應設置自動滅火系統[2]。倉庫一和倉庫二中采用早期抑制快速響應噴頭的濕式自動噴水滅火系統（以下簡稱自噴系統）。根據該建筑的火災危險性，包裝廠房及輔助用房一同設置濕式自動噴水滅火系統。本項目內各區域的火災危險性及滅火難度存在較大差異，根據廠房、輔助用房（辦公）、倉庫火災等不同火災危險等級，確定自噴系統設計的基本參數。

3 自動噴水滅火系統設計

3.1" 設計依據

倉庫中儲存袋裝聚丙烯顆粒（袋裝不發泡塑料）在GB50084—2017《自動噴水滅火系統設計規范》（以下簡稱《噴規》）附錄B中屬于A組塑料[3]。因此，倉庫的火災危險等級為倉庫危險級Ⅲ級?！秶娨帯分?.0.1條至5.0.9條規定了民用建筑、倉庫及廠房高大凈空場所的自噴設計參數。其中5.0.5條規定了采用早期抑制快速響應噴頭的倉庫及類似場所采用濕式系統時的基本設計參數；5.0.1條規定了民用建筑和廠房采用濕式系統時的基本設計參數；5.0.2條規定了民用建筑和廠房高大空間場所采用濕式系統的設計基本參數。

倉庫的最大凈空高度為9.5m，符合《噴規》第5.0.5條規定，設置頂面噴頭（下垂型）；廠房倉庫的最大凈空高度為9.5m，符合《噴規》第5.0.2條規定，設置頂面噴頭（直立型）；輔助用房（辦公室帶吊頂）符合《噴規》第5.0.1條規定，設置頂面噴頭（下垂型）。

3.2" 設計參數選取

根據《噴規》5.0.1、5.0.2、5.0.5及7.1.7條選取的設計基本參數見表1。

3.3" 噴頭及管線布置方式

噴頭及管線布置方式設計以倉庫內的設計為例進行闡述。廠房及輔助用房內的噴頭及管線布置方式設計同倉庫設計。

本建筑物屋面為坡屋面，自噴主管沿墻面或者柱子布置，主管標高低于支管標高，支管坡度與屋面坡度相同。利于排空自噴管線，方便檢修管線和噴頭。噴頭及管線布置平面圖見圖2。

3.4" 設計計算

倉庫自噴設計流量為Q1，廠房自噴設計流量為Q2，輔助用房（辦公）自噴設計流量為Q3，本項目的自噴設計流量Q=Max{Q1，Q2，Q3}。

本項目按不同建筑區域內同時出現一次火災情況下，以倉庫為例，計算自噴系統設計流量。圖2虛線區域為倉庫自噴系統的作用面積，早期抑制快速響應噴頭的系統作用面積內開放的噴頭數為12個。根據《噴規》第9.1.1、9.1.3條規定的計算公式，本項目設計流量計算結果見表3。

4 設計細節探討

4.1" 系統類型選取

根據GB55036—2022《消防設施通用規范》中第4.0.2條規定，自動噴水滅火系統的選型應符合下列規定：設置早期抑制快速響應噴頭的倉庫及類似場所，應采用濕式系統[4]。

4.2" 與其他專業交叉

《噴規》中規定儲存袋裝不發泡塑料的倉庫采用早期抑制快速響應噴頭的自噴系統時，最大凈空高度小于等于12m。倉庫多數采用坡屋面并不設置吊頂。因此，建筑專業中凈空高度與《噴規》中規定的最大凈空高度不同，需要嚴格遵守《噴規》規定。在前期方案階段，需要與建筑專業明確倉庫的最大凈空高度（屋脊至地面完成面的距離）。滿足倉庫使用功能的前提下，避免超出《噴規》規定的情況。

通過管線規格的計算結果，倉庫自噴系統管線規格遠高于辦公建筑、廠房的自噴系統。因此，在自噴管線滿水時對屋面有較大荷載，需要結構專業計入這部分荷載。

石化園區內通常有裝置產生的蒸汽等熱源，可以為倉庫采暖提供熱源。位于冬季嚴寒、易出現結冰地區的倉庫，需要暖通專業對倉庫進行供暖設計，倉庫內環境溫度不低于10℃，保證自噴系統在冬季可以正常使用。

4.3" 噴頭安裝形式

早期抑制快速響應噴頭采用下垂式噴頭，在梁柱間布置遇到障礙物，不能滿足《噴規》中噴頭濺水盤與頂板的距離要求時，可以采用圖4安裝形式，以滿足規范要求。

圖4" 倉庫噴頭躲避障礙物安裝示意圖

4.4" 末端試水裝置的設置

倉庫中設置的末端試水接頭出水口的流量系數應等同于倉庫內的最小流量灑水噴頭流量系數。倉庫中安裝的噴頭流量系數均為363，因此，倉庫內的末端試水接頭出水口的流量系數也為363。

4.5" 倉庫內消防排水的設置

發生火災時，倉庫內自動噴水滅火系統開啟滅火過程，強度大，噴水持續時間長，產生大量消防排水，為避免不必要的水漬損失和增加建筑荷載[3]，此類倉庫需要設置排水溝、集水坑等消防排水設施。

4.6" 水泵接合器的設置

本項目自噴系統的設計流量為176.6L/s，每個水泵接合器的流量按10～15L/s計算，因此，至少需要設置12個水泵接合器。規范規定水泵接合器數量超過3個，可以適當減少。但是，本項目的自噴設計水量遠超過一般建筑的自噴設計水量，設置數量減少導致供水達不到設計要求，無法及時有效撲滅初期火災。因此，水泵接合器的數量按計算數量設置。建議規范修訂時，設置自噴系統的倉庫類建筑的水泵接合器的數量按計算數量進行設置。

5 結束語

位于石化園區的堆垛式儲存塑料顆粒物倉庫火災危險等級高，火災危害性大。本項目采用早期抑制快速響應噴頭（K=363）的濕式系統自動噴水滅火系統，設計流量為176.6L/s，可以及時撲滅初期火災，有效保證項目在使用過程中的消防安全。另外，探討了自動噴水滅火系統的選型、專業交叉等設計細節，對自動噴水系統末端試水裝置、倉庫消防排水等在設計過程容易忽略的問題給予解讀。對倉庫的自動噴水系統的管線規格和水泵接合器設置數量等提出建議，為此類倉庫的自動噴水滅火系統的設計提供參考。

參考文獻

[1]楊丙杰.倉儲建筑自動噴水滅火系統設計技術要點分析[J].給水排水，2019，55（6）：141-144.

[2]GB 55037—2022.建筑防火通用規范[S].

[3]GB 50084—2017.自動噴水滅火系統設計規范[S].

[4]GB 55036—2022.消防設施通用規范[S].