虞啟義，何雨航，徐良斌

（中國聯(lián)合工程有限公司，浙江 杭州 310052）

近年電站輸煤系統(tǒng)火災頻發(fā)，據(jù)有關資料統(tǒng)計，輸煤系統(tǒng)火災次數(shù)占電站火災第三位，已成為重要的火災危險源之一。閉式輸煤棧橋橫向通道受輸煤皮帶的阻斷，很難快速地從一側抵達到另一側進行消防操作。一旦輸煤皮帶起火，火源隨著皮帶移動，滅火難以捕捉，形成火災面積擴大；同時，封閉棧橋內(nèi)易形成抽風或煙筒效應，火勢形成的上升氣流，快速向通廊的高處蔓延，致使燃燒根據(jù)快速和猛烈，直至燒毀棧橋；此外，封閉式輸煤棧橋，因其工作空間狹小，火災援救及滅火出入口有限，極不利消防操作，逐漸成為防火規(guī)范設計的難點和關注點。

1 消防設計規(guī)范的要求和加強

電站封閉棧橋火災的特殊性，為此《火力發(fā)電廠與變電站設計防火規(guī)范》（GB50229）規(guī)范對此也不斷更新，表1為GB50229不同版本消防設施對比。

從表1看，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平提高，消防設施總體要求在不斷加強，同時，消防設施更貼近實際情況。

1.1 取消了棧橋消火栓設置

2006版和2019版規(guī)范，根據(jù)棧橋的空間狹小，且中間受阻于皮帶隔離，不利消火栓取用和操作，故合理地取消消火栓設置。

1.2 防火水幕全覆蓋

從規(guī)范更新看出，新版規(guī)范加強水幕設置范圍，考慮到火災的危險性及防火分區(qū)，調整為不論機組大小，是否為鋼棧橋，要求運轉棧橋與轉運站、筒倉、碎煤機室、主廠房連接處應設置防火分隔水幕，全覆蓋所有新建電站。

1.3 提高固定消防要求

鋼制棧橋可以地面拼裝，高空吊裝，相比傳統(tǒng)的混凝土，達到降低高空支模架、提高施工速度等優(yōu)點，近年開始得到廣泛使用；但鋼棧橋在火災中易變形軟化，相對傳統(tǒng)的混凝土棧橋耐火性差，因此，在2006版規(guī)范中，對鋼棧橋提出了增設自噴或水噴霧的要求。2019版規(guī)范，進一步考慮棧橋風筒效應，對固定消防系統(tǒng)提出了反應更迅速的開式滅火系統(tǒng)（雨淋系統(tǒng)），提高初期滅火的可靠性。

1.4 提升消防水量

隨著電廠規(guī)模的擴大，有些電廠廠區(qū)面積已符合《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》GB50974的2處火災的要求，故在2006版規(guī)范取消廠區(qū)同一時間內(nèi)火災次數(shù)按一次確定的規(guī)定。在新版規(guī)范中，進一步提高消防水量，取消2006版規(guī)范中當建筑物內(nèi)有自動噴水、水噴霧等時，可疊加室外消火栓水量的50%的減量值，提高室外消防用水量。

表1 不同版本消防設施對比

2 新版規(guī)范的設計及探討

2.1 小機組的鋼棧橋設計

2006版規(guī)范的7.1.10條明確規(guī)定，封閉式運煤系統(tǒng)建筑物為鋼結構時，應設置自動噴水滅火系統(tǒng)或水噴霧滅火系統(tǒng)。此次更新對單臺機組≥50MW規(guī)模提出要求設置開式滅火系統(tǒng)，但對單臺機組＜50MW的電站未做明確要求。

目前，因環(huán)保要求，很多園區(qū)的撤銷自備小鍋爐，新建集中供熱電站，往往單臺鍋爐可以達到300t/h的蒸發(fā)量（按照鍋爐蒸發(fā)量，遠超過50MW機組），但單臺機組卻很難滿足50MW的發(fā)電量。根據(jù)最新規(guī)，棧橋可不設置固定自動滅火系統(tǒng)，故一旦該處發(fā)生火災，將很難有效滅火或撲救。

建立小鼠肝轉移模型［11］，動物實驗結果顯示，在miR-454-3p mimics轉染組中，小鼠的肝轉移灶數(shù)量顯著高于陰性對照組。小鼠的肝轉移灶為箭頭所指示處，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)組間差異顯著，具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05，圖5）。

新建熱電站肩負園區(qū)供熱，重要性較高，故建議未來規(guī)范或技術人員進一步擴大對鋼結構輸煤棧橋的固定自動滅火系統(tǒng)要求。

2.2 鋼棧橋固定自動滅火方式

新規(guī)7.1.6條和7.1.7條明確≥50MW且＜300MW機組的鋼棧橋應設置開式滅火系統(tǒng)；但對應條文說明：針對鋼結構的傳統(tǒng)防火措施涂刷防火涂料，從電廠全局出發(fā)，為降低防火措施的造價，采用主動滅火措施（如自動噴水或水噴霧的系統(tǒng)）是必要的；而在7.1.8條提出≥300M機組易自然燃煤種的電廠，設置水噴霧或自動噴水滅火系統(tǒng)。這就在是否設置自噴，在鋼棧橋上規(guī)范的前后及條文說明的不一致。

此外，開式滅火系統(tǒng)包含的系統(tǒng)比較多，如雨淋系統(tǒng)、水噴霧系統(tǒng)等，根據(jù)《水噴霧滅火系統(tǒng)技術規(guī)范》的3.1.6條及條文說明，水噴霧系統(tǒng)更傾向于棧橋內(nèi)輸煤皮帶消防保護，這與GB50229規(guī)范的保護對象鋼棧橋不符。

為消除設計的疑惑，考慮到封閉棧橋的特殊性，消除閉式噴頭反應時間，起到快速撲滅初期火災，宜統(tǒng)一采用開式自動噴水系統(tǒng)（雨淋系統(tǒng)）。

2.3 給水管網(wǎng)的布置

一般電站輸煤棧橋消防給水管網(wǎng)懸吊在屋頂鋼架上，順著棧橋的傾斜角度敷設。管網(wǎng)敷設方式有上行式給水（圖1）或下行式給水（圖2）。

圖1 上行式給水

圖2 下行式給水

上行式給水，供水至高處的噴頭，除克服管網(wǎng)的水力損失外，還需要克服噴頭的高差，為滿足高處最不利點噴頭的工作壓力，低處噴頭富裕水壓較多，噴水量偏大，導致上下水量不均和浪費；下行式給水，可利用噴頭位置高差克服系統(tǒng)水力損失，有利于平衡系統(tǒng)水量。因此，在供水管網(wǎng)設置時，宜采用下行式給水。

針對下行式給水，最不點區(qū)域和最大水量區(qū)，需要進行綜合水力計算才能確定；以5.3m寬度的鋼棧橋，設置三個噴頭，同一個濕式報警閥系統(tǒng)為例進行分析。一般來說，當棧橋傾向角度不超過5°時，管道阻力損失與管道高差相近，具體詳見表2。

表2 不利點和最大流量與棧橋傾向角度關系

2.4 開式系統(tǒng)分區(qū)及雨淋閥

根據(jù)新規(guī)鋼棧橋設置開式滅火系統(tǒng)，可為雨淋系統(tǒng)；根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》5.0.10條：雨淋系統(tǒng)的噴水強度和作用面積應于閉式自動系統(tǒng)的相同，且每個雨淋報警閥控制的噴水面積不宜大于作用面，這就要求超過作用面積的鋼棧橋必須進行分區(qū)設置。

以常規(guī)50MW熱電站雙路皮帶，寬帶為5.3m長度為150m的棧橋為例，需要設置5個雨淋閥組（總面積795m2，單個作用面積160m2），再加上棧橋末端1套水幕系統(tǒng)，匯集成6個雨淋閥組；若棧橋寬度加大、加長，雨淋閥組數(shù)量將會更多，因此，需要足夠的空間放置這些閥組。但電站棧橋接口在主廠房、破碎樓或轉運站接口處，空間十分有限，如何合適地布置這些閥組，需要在設計前期做好相關規(guī)劃，否則，后續(xù)難以布置。

2.5 開式系統(tǒng)操作

受制于雨淋閥的160m2作用面積限制，對于一段棧橋多個雨淋閥時，對運動火源存在如何啟動幾個雨淋閥進行滅火問題，目前，GB50229規(guī)范還未于明確。

考慮棧橋煙囪效應及皮帶帶火向上運行情況，建議實際中除開啟本段雨淋閥組外，還需開啟相鄰下一段雨淋閥組，這也與《水噴霧滅火系統(tǒng)技術規(guī)范》6.06條（分段保護輸煤皮帶的系統(tǒng)，在啟動起火區(qū)段的雨淋報警閥的同時，應能啟動起火區(qū)下游相鄰區(qū)段的雨淋報警閥）的理念相同。

2.6 噴淋水量及壓力

由于棧橋是一個狹長的走道型面積，其消防噴水量不能簡單通過作用面160m2與噴水強度8L/min·m2簡單相乘計算，其實際用水量大大超過上述的理論水量。以雙皮帶5.3m棧橋為例，選用ZST-15直立式開式噴頭，取最不利工作為0.12MPa，根據(jù)噴頭布水曲線圖和安裝高度為2.7m時，可知噴頭的保護半徑為3.20m，具體詳細的布置圖如圖3和圖4，參數(shù)如表3。

表3 開式噴頭詳細數(shù)據(jù)表

圖3 噴頭平面布置圖

圖4 噴頭剖面圖

根據(jù)上述布置，為滿足棧橋平面上任何一處噴水強度，針對5.3m棧橋，至少需要3個噴頭覆蓋才能滿足設計強度要求，具體詳見附圖5噴頭保護包絡線。

圖5 噴頭保護包絡線

經(jīng)水力計算，一個作用面積需要消防水高達35L/s左右，這與理論計算結果21.33L/s（8×160÷60=21.33L/s），相差較大。究其原因，棧橋可視為走道通廊型自噴消防，為實現(xiàn)區(qū)域I的設計噴水強度8L/min.m2（3個噴頭覆蓋），需要較多的噴頭，同時，周邊大量消防用水（區(qū)域II）噴到棧橋側墻而無法有效利用，從而導致一個作業(yè)面積的消防水量劇增。

因此，針對棧橋這類走道通廊型消防自噴，為實現(xiàn)全覆蓋設計噴水強度。

（1）最不利處的噴頭壓力應根據(jù)棧橋的寬度、噴頭布置和噴淋強度綜合考慮，宜選擇高一些，故消防水泵選型時，水泵揚程適當留有余量。

（2）由于棧橋狹長走道通廊效應，噴頭布置及兩側大量消防用水未有效利用，一個作用區(qū)內(nèi)的消防水量大大超過理論計算水量，配置消防泵流量需要有足夠的余量。

此外，由于棧橋煙囪效應的特殊性，開式自動噴水系統(tǒng)，需要開啟兩個雨淋閥，要求在消防泵流量計算時，按照兩個作用面積的消防水量核算。

3 結語

封閉式輸煤棧橋，作為電站燃料營養(yǎng)供給系統(tǒng)一個重要環(huán)節(jié)，因其工作空間特殊性和風筒效應，已逐漸成為電站消防設計控制點。本次新版規(guī)范更新，更貼近實際，提升設施配置要求，但也帶來了一些新的問題，考慮到鋼棧橋的重要性，建議小型機組鋼棧橋的亦配置自動噴水滅火系統(tǒng)；在開式滅火系統(tǒng)雨淋系統(tǒng)設計中，考慮棧橋分區(qū)雨淋閥組多的布置、開啟數(shù)量等問題，通過實際水力計算確定最不利點、最大水量和工作壓力，校核消防泵水量和揚程。