石膏板生產(chǎn)線消防系統(tǒng)設計

裘燕春1，杜理平2

(1.中國新型建材設計研究院，浙江 杭州310003；2.浙江同濟科技職業(yè)學院，浙江 杭州311231)

摘要：以圣戈班石膏建材(常州)有限公司石膏板生產(chǎn)線為例，針對石膏板廠消防設計的技術特點和該廠廠區(qū)情況，對全廠的消防系統(tǒng)設計作了介紹.其室內(nèi)外消防給水系統(tǒng)采用穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)，兩臺消防水泵分別采用電動機驅(qū)動和柴油機直接傳動，可供無法設置高位消防水箱及只有一路供電的類似工程消防設計參考用.

關鍵詞：石膏板生產(chǎn)線；穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)；消防用水量

中圖分類號：TU998.1文獻標志碼：A

收稿日期：2015-03-01

作者簡介：裘燕春(1963-)，女，浙江杭州人，高級工程師，從事給水排水工程設計研究工作.

Design of Fire Fighting Systems for Gypsum Board Production Line

QIU Yan-chun1, DU Li-ping2

(1.China New Building Materials Design and Research Institute, Hangzhou 310003, China;

2.Zhejiang Tongji Vocational College of Science and Technology, Hangzhou 311231,China)

Abstract:The article introduces a foreign gypsum board production line in Saint-Gobain Gypsum Building Materials (Changzhou) Co., Ltd. The factory has a combined workshop, calcination workshop, paper warehouse, raw material warehouse, office buildings, etc. with indoor and outdoor fire hydrant system. In accordance with the technical features of the gypsum board factory fire control design, a fire fighting system design is discussed in detailed. In this indoor and outdoor fire water supply system, a stable high-pressure fire fighting water supply system is adopted, with two sets of fire pumps driven by electric motor and diesel engine respectively. This article can be used as a reference for similar firefighting design projects that the water tank is unable to be set in the high position or the system has only one power source for power supply.

Key words:gypsum board production line; stable high-pressure fire fighting water supply system; firefighting water usage

1工程概況

圣戈班石膏建材(常州)有限公司石膏板生產(chǎn)線位于江蘇常州某開發(fā)區(qū)，生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)3 000萬m2紙面石膏板生產(chǎn)線，由聯(lián)合車間、煅燒車間、紙庫、原料庫及辦公樓、門衛(wèi)等組成，聯(lián)合車間建筑面積約1.7萬m2，單層，建筑高度11 m，建筑物耐火等級為二級，生產(chǎn)火災危險性為丁類；煅燒車間建筑面積1 337 m2，單層(局部夾層)，建筑高度22 m，建筑物耐火等級為二級，生產(chǎn)火災危險性為丁類；紙庫建筑面積1 080 m2，單層，建筑高度6 m，建筑物耐火等級為二級，生產(chǎn)火災危險性為丙類；辦公樓建筑面積1 332 m2，二層，建筑高度8 m，建筑物耐火等級二級.原料庫建筑面積4 654 m2，單層，建筑高度10.70 m，建筑物耐火等級為二級，生產(chǎn)火災危險性為戊類.生產(chǎn)消防水源為一路DN150市政生產(chǎn)給水管，壓力為0.30 MPa.

2系統(tǒng)設計難點及主要設計參數(shù)

2.1消防給水系統(tǒng)設計的重點與難點

本項目消防給水系統(tǒng)設計的難點為車間建筑物為鋼結構，屋面為彩鋼板屋面，建筑物屋面最高點無法設置屋頂高位消防水箱；石膏板生產(chǎn)線生產(chǎn)負荷為三級負荷，由一路10 kV線路供電，消防用電只有一路，無雙回路電源.法國火險商要求消防泵采用一臺電消防泵(主泵)，另一臺消防泵采用柴油引擎驅(qū)動的消防泵(備泵)，要求每臺泵均能滿足100%的消防流量和壓力.確立一套由消防電泵、柴油機消防泵及穩(wěn)壓給水設備相結合的全自動消防給水設備.

2.2消防給水系統(tǒng)主要設計參數(shù)

根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》(GB50016-2006，以下簡稱“建規(guī)”)[1]，石膏板生產(chǎn)線設有室外消火栓給水系統(tǒng)及室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)，主要設計參數(shù)(見表1).

表1　消防系統(tǒng)設計參數(shù)

3消防給水系統(tǒng)

3.1消火栓給水系統(tǒng)

消火栓給水系統(tǒng)包括室外、室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng).生產(chǎn)線室內(nèi)外消防給水系統(tǒng)采用穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)，由設置在消防泵房內(nèi)的全自動消防供水系統(tǒng)供給.全自動消防供水系統(tǒng)由穩(wěn)壓給水設備(穩(wěn)壓泵和氣壓罐等)、電消防泵(主泵)、自動柴油機消防泵(備泵)、控制系統(tǒng)、管道閥門等組成.平時系統(tǒng)壓力由穩(wěn)壓給水設備維持，發(fā)生火災時，電消防泵(主泵)或柴油機消防泵(備泵)根據(jù)系統(tǒng)壓力變化自動開啟，滿足室內(nèi)外消防用水量及壓力進行消防滅火.

全自動消防供水設備工作原理如下：穩(wěn)壓泵工作時將水送至給水管網(wǎng)，多余的水進入氣壓罐后，水室擴大、氣壓縮小、壓力隨之升高，當壓力升至穩(wěn)壓上限P5，水泵停轉(zhuǎn)，此時罐內(nèi)被壓縮氣體的壓力將貯存的水送入管網(wǎng)，氣壓罐的水室縮小、氣壓擴大，壓力隨之下降，當壓力降至穩(wěn)壓下限P4時，穩(wěn)壓泵又重新啟動.如此周而復始，穩(wěn)壓設備不斷運行.當發(fā)生火災時，消火栓開啟，穩(wěn)壓泵不能滿足保壓要求，壓力繼續(xù)下降，當壓力降至消防主泵工作壓力P3時(或其它消防信號反饋)消防主泵啟動.如停電或電動主泵有故障，壓力由P3繼續(xù)降至P2則自動啟動柴油機泵[2].全自動消防供水設備工作原理(見圖1).

圖1　全自動消防設備工作原理圖

消防柴油機泵采用全自動控制設備，控制柜具有手動、自動控制功能，具備柴油機油壓、油溫、水溫顯示和異常報警功能，具備蓄電池充電流量顯示；油箱油位低位報警；可自動(也可遠程)啟停柴油機泵；蓄電池電壓低可自動充電等功能.

室外消防用水量25 L/s，由消防泵房出兩路消防輸水管與廠區(qū)DN200環(huán)狀消防管網(wǎng)連接，環(huán)狀管網(wǎng)采用閥門分成3個獨立段，每段室外消火栓數(shù)量不超過5個，按間距不大于100 m布置DN100室外地上式消火栓(法國火險商要求室外消火栓間距不大于100 m，我國建規(guī)要求不大于120 m)，廠區(qū)共設有12個SS100/65型室外地上消火栓，消火栓距路邊距離不大于2 m，滿足室外消防要求.室內(nèi)消防用水量10 L/s，車間內(nèi)設置DN100環(huán)狀消防給水管道，2條進水管與室外消防環(huán)狀管網(wǎng)連接，每層均設置室內(nèi)消火栓，消火栓間距≤30 m，以保證消火栓水槍兩股水柱同時到達室內(nèi)任意一點，滿足室內(nèi)消防要求[3].

3.2消防水泵流量及揚程計算

按建規(guī)室內(nèi)外消火栓用水量之和確定消防水泵流量，Q=10+25=35 L/S，消防水泵揚程根據(jù)計算確定，消防水泵揚程Hp=Hxh+hg+hg[4].

Hp—消防水泵揚程,mH2O;

Hxh—消火栓栓口壓力,mH2O;

hg—管網(wǎng)水頭損失,mH2O;

hz—消防水池最低水面與最不利點消火栓之高差,mH2O.

(1)消火栓栓口壓力(mH2O)

選用DN65消火栓，水槍口徑19 mm，襯膠水龍帶長度L=25 m,充實水柱長度Sk=13 m

=18.56mH2O

=5.41>5.0 L/s

Hk=2mH2O(消火栓水頭損失)

故消火栓栓口所需水壓：Hxh=Hq+hd+Hk=18.56+1.26+2=21.82mH2O

(2)管網(wǎng)水頭損失

室內(nèi)采用DN100的環(huán)狀管網(wǎng)，消防管道流量Q=10 L/s，V=1.15 m/s，1 000i=26.9 m，L=300 m

沿程阻力損失=0.026 9×300=8.07 m，局部阻力損失按沿程阻力損失的10%計，則室內(nèi)最不利點消防管道水頭損失=8.07×1.1=8.88 m.

室外消防管道流量Q=35 L/s，采用DN200室外消防給水管道，管材采用球墨鑄鐵管，V=1.12 m/s，1 000i=11.2 m，L=550 m，沿程阻力損失=0.011 2×550=6.16 m，局部阻力損失按沿程阻力損失的10%計，則室外最不利點消防管道水頭損失=6.16×1.1=6.78 m.

總管網(wǎng)水頭損失hg=8.88+6.78=15.65 m.

(3)消防水池最低水面與最不利點消火栓之高差

hz=13.1-2=11.1 m

消防水泵揚程Hp=Hxh+hg+hg=21.82+15.65+11.1=48.57 m

3.3全自動消防供水設備選型

根據(jù)建規(guī)，消防泵流量35 L/s，消防泵揚程經(jīng)計算需48.57 mH2O.

選用電消防泵(主泵)XBD5/35-125-220型一臺，其參數(shù)為：Q=35 L/s，P=0.6 MPa，N=37 kW；

柴油機消防泵(備泵)XBC6/35-W150-20×3一臺，其參數(shù)：Q=35 L/s，P=0.6 MPa，N=45 kW柴油機型號：4135D-1，功率58.8 kW;穩(wěn)壓給水設備包括KQDP50-16-11×6穩(wěn)壓泵兩臺(一用一備)，其參數(shù)為：Q=5.0L/s，H=66 m，N=5.5kW，SQL1000×1.0立式隔膜氣壓罐一個，有效水容積0.3 m3.

全自動消防供水設備壓力設計參數(shù)：P5=0.68 MPa，P4=0.63 MPa，P3=0.6 MPa，P2=0.55 MPa，P1=0.49 MPa.(P1為消防泵最低工作壓力)

3.4消防水池及消防泵房

消防水池消防儲水量按滿足火災延續(xù)時間3 h室內(nèi)外消火栓用水量之和的要求設置，即容積不低于378 m3，設計中消防水池及消防泵房布置在廠區(qū)北側中部，消防水池平面尺寸15.3 m×8.2 m，高度3.5 m，分2格布置.消防水池消防儲水量為390 m3>378 m3(一次消防用水量的要求)，滿足建規(guī)要求.消防水泵房平面尺寸15.65 m×8 m，層高4.5 m，采用磚混結構，建筑耐火等級為二級.消防水池的補水由室外市政生產(chǎn)給水管網(wǎng)供給，水池進水管為DN100.

3.5其它消防設施

(1)滅火器配置.所有場所均按《建筑滅火器配置設計規(guī)范》(GB50140-2005)配置手提式或推車式磷酸銨鹽干粉滅火器[5].

(2)消防報警.在原料車間變電所、煅燒MSS室、混合MCC室、操作室、服務器室、紙庫及辦公樓設置火災檢測裝置、火災手動報警按鈕及火災報警音響.所有消防信號納入廠區(qū)消防報警裝置(該裝置設在廠區(qū)1#傳達室)[6].

(3)事故照明.本工程除正常照明外，在樓梯間、車間內(nèi)主要通道和出入口均設置了應急照明(疏散通道照明和疏散指示照明)，故障時由自帶的蓄電池供電(大于90 min)，應急照明配電采用阻燃導線.

(4)防雷接地.本工程為三類防雷建筑，接地系統(tǒng)為TN-S.工程采用綜合接地系統(tǒng)(保護接地，工作接地與防雷共用接地系統(tǒng))，接地電阻小于1 Ω[7].

4結語

由于此項目在法國投保全球火險，又必須通過中國消防驗收，故我們采取了相比較之下更加嚴格的消防措施以滿足各方面的要求.目前此項已順利實施完畢，并安全投入使用8年.

參考文獻：

[1]公安部天津消防研究所.GB50016-2006建筑設計防火規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社,2006.

[2]中國建筑設計院主編,建筑給水排水設計手冊[M].2版.上冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2008:521.

[3]住房和城鄉(xiāng)建設部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司,中國建筑標準設計研究院編.中國民用建筑工程技術措施給水排水.北京：中國計劃出版社,2009:222-225.

[4]樊建軍,梅勝,何芳,等.建筑給水排水及消防工程[M].2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2009：364.

[5]公安部上海消防研究所.GB50140-2005建筑滅火器配置設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社,2005.

[6]公安部沈陽消防研究所.GB50116-98火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社,1998.

[7]中國中元國際工程公司.GB50057-94建筑物防雷設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社,2000.