工藝車間自動噴水滅火系統設計研究

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[摘要]本項目根據《石油化工企業設計防火標準》GB50160-2008(2018年版)、《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2017、《泡沫滅火系統設計規范》GB50151-2010及NPFA規范要求，根據車間概況，選用了泡沫-水雨淋系統，泡沫-水濕式系統，泡沫-水干式系統，水幕系統對甲類工藝車間進行保護。通過車間物料分析，在確定設計參數并在管道布置的基礎上經過水力軟件計算，確定了自噴系統的設計流量、泡沫原液量、消防滅火用水量及泡沫設備的參數。介紹了該項目系統主要設備的選取原則以及闡述系統原理。

[關鍵詞]甲類；工藝車間；泡沫-水雨淋系統；泡沫-水濕式系統；泡沫-水干式系統

甲類工藝車間主要生產溶劑型涂料和水性涂料和粉末涂料。生產中使用到大量易燃易爆的甲、乙類物料，一旦發生火災，將會對人員造成威脅，工廠造成財產損失以及對環境造成嚴重污染。因此，設置安全有效的消防滅火措施顯得特別重要。本論文為某甲類工藝車間自動噴水滅火系統設計。

1項目概述

本工藝車間火災類別為甲類，單層(局部2層)，耐火等級一級，建筑面積6719m2，長95.2m，寬63.4m，高14.5m。該工藝車間為三個防火分區，其中防火分區一(包括生產車間、包裝準備間、袋式過濾器-溶劑間，其它公用工程設施間)5944m2，防火分區二(RM液體預備間、RM固體預備間)311m2，防火分區三182m2(泡沫站)[1]。防火分區一和防火分區二都采用自動噴水滅火系統，防火分區三不采用自動噴水滅火系統。

2系統選擇

2.1泡沫-水雨淋系統

防火分區一的生產車間部分火災水平蔓延速度快，凈空高度14.5m，且總防火分區面積超過《建筑防火設計規范》(GB50016-2014，2018年版)表3.3.1中規定最大一個防火分區面積4000m2的規定，該生產車間的屋頂滅火系統采用泡沫-水雨淋系統。生產車間共分19個雨淋系統分區，每個分區不大于260m2，同時作用區域最大為三個。

2.2泡沫-水干式系統

防火分區一的包裝準備間、袋式過濾器-溶劑間部分無采暖，溫度會低于0度，凈空高度9.6m，該車間滅火系統采用泡沫-水干式系統。

2.3泡沫-水濕式系統

防火分區一的設備平臺下、其它公用工程設施間和防火分區二，有采暖，凈空高度最高9.6m，該部分滅火系統采用泡沫-水濕式系統。

2.4水幕系統

根據工藝需要，生產車間軸線C位置的防火隔墻上開設有供工藝設備穿過的洞口，在洞口上方設置防火分隔水幕系統，形成防水墻。

2.5其他

防火分區三為泡沫站，有獨立出口，且占地面積小于300m2，不設計自動噴水滅火系統。

3自動噴水滅火系統設計

自動噴水滅火系統設計接自廠區室外自動噴水滅火系統環狀管網，正常情況下，噴淋系統的壓力由穩壓泵維持在0.90MPa。將高壓水與泡沫罐內3%抗溶性水成膜進口泡沫濃縮液經計量注入式比例混合裝置(安裝于泡沫站1，泡沫站2內)混合產生泡沫液，用于泡沫消防。

3.1設計參數

3.1.1泡沫-水雨淋系統生產車間采用泡沫-水雨淋系統，根據GB50084-2017第5.0.16條，GB50151-2010第7.1.3條，NFPA16-2015第6.2.3.1及業主要求，泡沫混合液連續供給時間為20min，火災持續時間為1h[2-3,5]。參照同類車間和業主要求：泡沫-水雨淋系統前期噴泡沫，泡沫混合液供給強度為12.2L/(min•m2)，泡沫混合液連續供給時間為20min；后期噴水，連續供水40min，噴水強度為12.2L/(min•m2)。根據GB50151-2010規范第7.2.1條，同時作用區域最大為三個分區，每個分區不大于260m2，泡沫-水雨淋系統的作用面積為780m2。泡沫-水雨淋系統采用流量系數K115開式噴頭，噴頭最低工作壓力不低于0.10MPa，采用3%抗溶性水成膜泡沫液。

3.1.2泡沫-水干式系統包裝準備間、袋式過濾器-溶劑間采用泡沫-水干式系統。屋面采用141℃，K115標準反應直立型噴頭，噴淋強度為6.5L/(min•m2)[3]，根據GB50151-2010規范第7.3.4條和NFPA16-2015第7.3.7.1條泡沫-水噴淋系統的作用面積為465m2[3,5],作用面積465×1.3＝604.5m2，大于實際作用面積457m2，設計取457m2[2]。火災持續時間按1小時計，泡沫混合液連續供給時間為20min；后期噴水，連續供水40min。泡沫混合液供給強度為6.5L/(min•m2)，泡沫混合液連續供給時間為20min；后期噴水，噴水強度為12.2L/(min•m2)，連續供水40min。根據GB50151-2010規范第7.3.4條和NFPA16-2015第7.3.7.1條泡沫-水噴淋系統的作用面積為465m2[3,5]。

3.1.3泡沫-水濕式系統防火分區一的設備平臺下、其它公用工程設施間和防火分區二采用泡沫-水濕式系統。采用141℃，K115標準反應直立型噴頭，噴淋強度為6.5L/(min•m2)[3]，根據GB50151-2010規范第7.3.4條和NFPA16-2015第7.3.7.1條泡沫-水噴淋系統的作用面積為465m2[3,5]。火災持續時間按1小時計,泡沫混合液連續供給時間為20min；后期噴水，連續供水40min。

3.1.4水幕系統因工藝需要水幕寬度不小于6m，采用K80的開式灑水噴頭，頭最低工作壓力不低于0.10MPA，噴水強度按2.0L/(s•m)設計，兩排噴頭沿防火墻上洞口的兩側布置，噴水時間為防火隔墻的耐火時間2h。

3.2滅火系統計算

根據上述參數，泡沫-水雨淋系統(1)、泡沫-水干式系統(2)、泡沫-水濕式系統(3)泡沫混合液總流量及泡沫混合液總量計算結果見下表1，水總流量及用水量見表2。水幕系統防火隔墻上設有有7個洞口，每個洞口寬度0.5m，系統設計噴水強度2.0L/(s•m)，每個洞口兩側設計2個K80噴頭，用水量取20.5L/s，火災延續時間2h，用水量為147.6m3。本車間自噴系統最大用水在生產車間(防火分區一)，其同時開啟系統為泡沫-雨淋系統，泡沫-水濕式系統，水幕系統。根據表1，表2和水幕系統可知，自噴系統總設計流量為224.5L/s，泡沫原液需求量為8.1m3，一次自噴系統消防用水量為202.2+404.4+66.6+133.2+147.6=954m3。

4自動噴水滅火系統設計控制

本項目防火分區一生產車間為最大用水量點，采用泡沫-水雨淋系統、泡沫-水濕式系統(設備平臺下)、水幕系統聯用控制系統。400車間共有19組雨淋閥，共劃分19個區域，任何一個區域探測到火災后開啟本區域及相鄰區域的雨淋閥組，最大同時作用雨淋閥為3組。在準工作狀態時泡沫-水雨淋系統和水幕系統配水管道內不充水，火災時紅外對射感煙探測器動作由火災自動報警系統自動開啟雨淋閥，泡沫-水濕式系統平時充滿水，其工作原理圖詳見圖1。

5主要設施

5.1消防水池

本工程設置兩座有效容積為720m3地下式鋼筋混凝土消防水池，總容積為1440m3。

5.2消防泵房

本工程消防泵房自噴系統設置一臺電泵和兩臺柴油機泵，兩用一備，設計流量為140L/s，揚程100m。消防系統穩壓設備一套，設計流量為3L/s，揚程110m，噴淋系統氣壓水罐(調節容積220L)一座。

5.3高位消防水箱

本工程在工藝車間頂部設置一座18m3高位消防水箱。

5.4泡沫滅火設備

本項目共設計兩座泡沫站，分別為泡沫站1和泡沫站2，每座泡沫站設置2套經FM認證的計量注入式比例混合裝置，其流量范圍為1000~20000L/min，一用一備。每座泡沫站含一個不銹鋼泡沫液罐(泡沫液存量9m3)、兩臺泡沫液計量泵和兩臺水力馬達。泡沫-水雨淋系統采用流量系數K115開式噴頭；泡沫-水噴淋系統采用量系數K80，動作溫度為141℃灑水噴頭；水幕系統采用流量系數K80開式噴頭。

6結語

泡沫-水雨淋系統和泡沫-水噴淋系統，反應時間快，有利于撲滅流淌火災，前期噴泡沫滅火，后期噴水冷卻防止復燃，是一種安全可靠，滅火效率高的自動噴水滅火系統。但該系統設計復雜，系統控制復雜，在選用泡沫比例混合裝置時，由于其流量范圍大，選用經FM認證的大流量的計量注入式比例混合裝置，以保證泡沫滅火高效穩定運行。

參考文獻

[1]中華人民共和國公安部．建筑防火設計規范(GB50016-2014，2018年版)[S]．北京：中國計劃出版社，2018．

[2]中華人民共和國公安部．自動噴水滅火系統設計規范(GB50084-2017)[S]．北京：中國計劃出版社，2017．

[3]中華人民共和國公安部．泡沫滅火系統設計規范(GB50151-2010)[S]．北京：中國計劃出版社，2011．

[4]中國石油化工集團公司．石油化工企業設計防火標準(GB50160-2008，2018年版)[S]．北京：中國計劃出版社，2018．

作者：王偉 單位：上海利柏特工程技術有限公司