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        兼顧中外設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的新能源產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

        2023-03-23 06:37:02余雪花
        天津科技 2023年1期
        關(guān)鍵詞:消火栓國(guó)標(biāo)廠房

        余雪花

        (機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司天津分公司 天津 300392)

        1 項(xiàng)目概況

        某合資新能源產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目的主要產(chǎn)品為高容量全密封鉛酸蓄電池。廠區(qū)總建筑面積約60 000 m2,主要建筑物包括1號(hào)聯(lián)合廠房、2號(hào)聯(lián)合廠房、材料庫(kù)、消防及生活水泵房等。與其他投保于美國(guó)FM Global保險(xiǎn)公司的涉外項(xiàng)目類似[1-5],本項(xiàng)目消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)在滿足我國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(以下簡(jiǎn)稱“國(guó)標(biāo)”)的前提下,并且須同時(shí)滿足基于美國(guó)消防協(xié)會(huì)規(guī)范的FM 財(cái)產(chǎn)防損相關(guān)條款(以下簡(jiǎn)稱“FM標(biāo)準(zhǔn)”)[6]。

        2 生產(chǎn)工藝流程及火災(zāi)危險(xiǎn)性分析

        項(xiàng)目主要產(chǎn)品為高容量全密封鉛酸蓄電池。在生產(chǎn)原料方面,項(xiàng)目主要原料為鉛、硫酸等非易燃物,但生產(chǎn)過(guò)程中還涉及塑料、膠合劑等易燃易爆物。在生產(chǎn)工藝方面,部分工藝流程涉及高溫、高熱或明火等生產(chǎn)工序,且現(xiàn)場(chǎng)需要大量充電設(shè)備。項(xiàng)目整體生產(chǎn)工藝火災(zāi)隱患較大,預(yù)防火災(zāi)、爆炸的安全措施必不可少。因生產(chǎn)過(guò)程中存在可燃固體塑料制品(PPE),故1號(hào)聯(lián)合廠房、2號(hào)聯(lián)合廠房及材料庫(kù)的火災(zāi)危險(xiǎn)性根據(jù)國(guó)標(biāo)應(yīng)定為丙二類[7]。

        3 消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及特點(diǎn)

        本項(xiàng)目消防給水系統(tǒng)主要包含室外消火栓給水系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、消防水池和泵房。

        3.1 室外消火栓給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        按照國(guó)標(biāo)要求,建筑室外需設(shè)置室外消火栓系統(tǒng)。本項(xiàng)目最不利室外消防建筑為1號(hào)聯(lián)合廠房,按防火類別丙類、二級(jí)耐火等級(jí)、建筑物體積大于50 000 m3進(jìn)行設(shè)計(jì),室外消防水量40 L/s,火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3.0 h,室外消火栓間距不大于120 m,火災(zāi)時(shí)水力最不利室外消火栓的出流量不小于15 L/s,且供水壓力從地面算起不應(yīng)小于0.1 MPa。室外消防給水管道應(yīng)采用閥門(mén)分為若干獨(dú)立段,每段室外消火栓數(shù)量不超過(guò)5個(gè)。

        根據(jù)FM標(biāo)準(zhǔn),室外消火栓用水量不小于1 900 L/min,供水壓力不小于0.14 MPa,并且布置間距不應(yīng)超過(guò)90 m。室外消火栓應(yīng)由至少DN200的消防主管道在廠區(qū)成環(huán)狀敷設(shè)供水,環(huán)網(wǎng)上應(yīng)安裝FM認(rèn)證的示位閥作為分區(qū)閥。

        通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),F(xiàn)M標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于室外消火栓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求與國(guó)標(biāo)略有不同,對(duì)于不同規(guī)模、不同火災(zāi)危險(xiǎn)性的建筑無(wú)差異化的水量要求。在消火栓布置間距上FM標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)于國(guó)標(biāo)。因此,室外消火栓給水系統(tǒng)的用水量按照國(guó)標(biāo)設(shè)計(jì)、消火栓布置間距按照FM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),即可兼顧國(guó)內(nèi)外規(guī)范要求,即室外消防用水量40 L/s,設(shè)置DN250室外消火栓環(huán)狀給水管網(wǎng),采用SS 65/100—1.0室外消火栓,間距小于90 m,并以FM認(rèn)證的示位閥作為分段閥門(mén),每段管道室外消火栓數(shù)量不超過(guò) 5 個(gè)。

        3.2 室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        作為消防設(shè)計(jì)的重點(diǎn),國(guó)標(biāo)對(duì)室內(nèi)消火栓有明確且詳細(xì)的規(guī)定,但FM標(biāo)準(zhǔn)在室內(nèi)消火栓上并無(wú)要求。國(guó)標(biāo)規(guī)定,對(duì)于火災(zāi)危險(xiǎn)性小、發(fā)生火災(zāi)可能導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失低、社會(huì)影響或人員傷亡不大的建筑物,不強(qiáng)制設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng),故室內(nèi)消火栓系統(tǒng)成為了上述建筑中最重要的滅火方式。在火災(zāi)救援實(shí)際操作中,消火栓的操作受人為因素影響較大。由于過(guò)大的栓口壓力,消火栓基本只能由經(jīng)過(guò)專業(yè)訓(xùn)練的消防員使用,進(jìn)而導(dǎo)致消防出警速度成為影響火災(zāi)救援的關(guān)鍵因素。為盡可能降低人為因素的影響,F(xiàn)M標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在有燃燒可能性的區(qū)域均要求設(shè)置噴淋系統(tǒng),而對(duì)室內(nèi)消火栓的設(shè)置無(wú)強(qiáng)制規(guī)定[8]。

        基于上述分析,1號(hào)、2號(hào)聯(lián)合廠房、材料庫(kù)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)按照國(guó)標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì),可同時(shí)滿足國(guó)內(nèi)外規(guī)范要求,其中1號(hào)、2號(hào)聯(lián)合廠房均按防火類別丙類、二級(jí)耐火等級(jí)、建筑物體積大于50 000 m3設(shè)計(jì),室內(nèi)消防用水量20 L/s,火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3.0 h。材料庫(kù)按防火類別丙類、二級(jí)耐火等級(jí)設(shè)計(jì),建筑物體積約33 000 m3,室內(nèi)消防用水量25 L/s,火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3.0 h。布置DN150環(huán)狀消火栓給水管網(wǎng),室內(nèi)消火栓豎管應(yīng)保證檢修管道時(shí)關(guān)閉停用的豎管不超過(guò)1根,當(dāng)豎管超過(guò)4根時(shí),可關(guān)閉不相鄰的2根。

        3.3 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        3.3.1 1號(hào)、2號(hào)聯(lián)合廠房

        按照國(guó)標(biāo),1號(hào)、2號(hào)聯(lián)合廠房為丙類車間,最大防火分區(qū)面積8 000 m2,不強(qiáng)制設(shè)置自動(dòng)噴淋系統(tǒng)??紤]滿足生產(chǎn)設(shè)備布置空間需求,需增大防火分區(qū)面積,因此,1號(hào)、2號(hào)聯(lián)合廠房設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。國(guó)標(biāo)和FM標(biāo)準(zhǔn)在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求上有明顯的差異性,主要體現(xiàn)在以下2個(gè)方面。

        一是對(duì)于較高凈空的生產(chǎn)車間,國(guó)標(biāo)和FM標(biāo)準(zhǔn)在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)選用上體現(xiàn)出不同的傾向性。根據(jù)GB 50084—2017[9],自動(dòng)噴淋系統(tǒng)可保護(hù)凈空高度小于8 m的生產(chǎn)車間,凈空高度為8~12 m時(shí)噴水強(qiáng)度應(yīng)進(jìn)一步提高,當(dāng)凈空高度大于12 m時(shí),建議采用消防水炮系統(tǒng)。而FM標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為[9],自動(dòng)噴淋系統(tǒng)的可靠性高于消防水炮系統(tǒng),生產(chǎn)車間的凈空高度越高,就應(yīng)采用流量越大、水壓越高的噴頭。這表明在生產(chǎn)車間高度超過(guò)12 m時(shí),國(guó)標(biāo)和FM標(biāo)準(zhǔn)的要求差異較大。在難以平衡國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)時(shí),需同時(shí)設(shè)置自動(dòng)噴淋和消防水炮 2 套自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。

        二是在設(shè)計(jì)參數(shù)選取上,國(guó)標(biāo)和FM標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)出不同的思路。國(guó)標(biāo)根據(jù)生產(chǎn)中使用或產(chǎn)生的物質(zhì)性質(zhì)及其數(shù)量等因素劃分廠房的火災(zāi)危險(xiǎn)性。當(dāng)同一座廠房或廠房的任一防火分區(qū)內(nèi)有不同火災(zāi)危險(xiǎn)性生產(chǎn)時(shí),廠房或防火分區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)性類別應(yīng)按火災(zāi)危險(xiǎn)性較大的部分確定。因此,對(duì)于單座廠房,根據(jù)國(guó)標(biāo)選取自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)具有唯一性。FM標(biāo)準(zhǔn)則是根據(jù)可燃物類別確定噴水滅火強(qiáng)度和作用面積,故單座廠房?jī)?nèi)多種噴水滅火強(qiáng)度及作用面積、多種規(guī)格噴頭同時(shí)存在??紤]到FM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)參數(shù)普遍嚴(yán)于國(guó)標(biāo),可采用FM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

        在嚴(yán)格遵守國(guó)標(biāo)并充分考慮上述設(shè)計(jì)要求差異的條件下,1號(hào)、2號(hào)聯(lián)合廠房采用如下設(shè)計(jì)方案。

        在凈空高度未超過(guò)12 m的區(qū)域,按 FM 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置自動(dòng)噴淋系統(tǒng)。其中辦公區(qū)噴水強(qiáng)度4 L/(min·m2),作用面積140 m2,采用K=80 ℃、70 ℃標(biāo)準(zhǔn)噴頭;公用站房噴水強(qiáng)度8 L/(min·m2),作用面積230 m2,采用K=115 ℃、70 ℃標(biāo)準(zhǔn)噴頭;生產(chǎn)區(qū)噴水強(qiáng)度20 L/(min·m2),作用面積280 m2,采用K=200 ℃、70 ℃標(biāo)準(zhǔn)噴頭;存儲(chǔ)區(qū)噴頭動(dòng)作數(shù)12個(gè),最低工作壓力0.35 MPa,采用K=360 ℃、74 ℃早期抑制快速響應(yīng)(ESFR)噴頭。

        在凈空高度超過(guò)12 m的區(qū)域,除按FM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)外,同時(shí)按照國(guó)標(biāo)設(shè)置固定消防水炮系統(tǒng),固定消防水炮最大設(shè)計(jì)流量60 L/s。自動(dòng)噴淋系統(tǒng)管道由廠區(qū)直接引入,室內(nèi)設(shè)置DN200 ZSFZ濕式報(bào)警閥。消防水炮管道從室外水炮管道引入DN200 2個(gè)入口,室內(nèi)布置環(huán)狀消防炮給水管道。

        3.3.2 材料庫(kù)

        根據(jù)國(guó)標(biāo)要求,材料庫(kù)應(yīng)定為丙類倉(cāng)庫(kù),其面積3 130 m2,建筑凈空高度超過(guò)8 m且小于13.5 m,室內(nèi)需設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。國(guó)標(biāo)和FM標(biāo)準(zhǔn)在建筑凈空高度小于13.5 m時(shí)均可采用ESFR噴頭僅在頂部設(shè)置一層噴淋的形式,但FM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)參數(shù)較為嚴(yán)格,故從嚴(yán)選擇FM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)方案如下。

        材料庫(kù)室內(nèi)及室外儲(chǔ)物罩棚均設(shè)置自動(dòng)噴淋系統(tǒng)。其中室內(nèi)為閉式濕式系統(tǒng),公用站房、工具間噴水強(qiáng)度8 L/(min·m2),作用面積230 m2,采用K=115 ℃、70 ℃標(biāo)準(zhǔn)噴頭;存儲(chǔ)區(qū)噴頭動(dòng)作數(shù)12個(gè),最低工作壓力0.41 MPa,采用K=360 ℃、74 ℃ ESFR噴頭;室外儲(chǔ)物罩棚為干式系統(tǒng),配水管道充水時(shí)間不大于1 min,噴水強(qiáng)度8 L/(min·m2),作用面積230 m2,采用K=115 ℃、70 ℃標(biāo)準(zhǔn)噴頭。噴淋系統(tǒng)管道由廠區(qū)直接引入,DN200 ZSFZ濕式報(bào)警閥設(shè)置于室內(nèi)。

        3.3.3 消防水池和泵房

        根據(jù)國(guó)標(biāo),消防水池和泵房為戊類工業(yè)建筑,基本無(wú)可燃物,火災(zāi)危險(xiǎn)性較小,可不設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。FM 標(biāo)準(zhǔn)則認(rèn)為消防水池和泵房是重要場(chǎng)所,應(yīng)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。故采用FM標(biāo)準(zhǔn),在消防水池和泵房設(shè)置噴淋系統(tǒng),噴水強(qiáng)度8 L/(min·m2),作用面積230 m2,采用K=115 ℃、70 ℃標(biāo)準(zhǔn)噴頭。噴淋系統(tǒng)管道由噴淋干管引入,DN150 ZSFZ 濕式報(bào)警閥設(shè)置于室內(nèi)。

        3.4 消防水池和泵房設(shè)計(jì)

        由于市政給水管網(wǎng)不能保證室外消防用水量,故本項(xiàng)目室內(nèi)外消火栓給水系統(tǒng)需合用,采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng),同一時(shí)間火災(zāi)次數(shù)考慮一次。廠區(qū)最大一棟建筑單體室內(nèi)消火栓用水量為25 L/s,室外消防用水量為35 L/s,火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為3.0 h;室內(nèi)噴淋用水量為147 L/s,火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為1.0 h,一次滅火用水量為1 177.2 m3。

        國(guó)標(biāo)及FM標(biāo)準(zhǔn)在消防水池和泵房設(shè)計(jì)要求上有如下差異:①在選址方面,為防止泵房水淹,F(xiàn)M標(biāo)準(zhǔn)要求消防泵房必須設(shè)置于地上,國(guó)標(biāo)則無(wú)明確要求。②在穩(wěn)壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面,國(guó)標(biāo)要求臨時(shí)高壓系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置穩(wěn)壓設(shè)備及高位消防水箱,平時(shí)由穩(wěn)壓設(shè)備負(fù)責(zé)維持系統(tǒng)最不利點(diǎn)壓力不小于0.15 MPa,消防水箱負(fù)責(zé)提供火災(zāi)初期用水量。FM 標(biāo)準(zhǔn)雖對(duì)是否設(shè)置消防水箱無(wú)明確要求,但對(duì)穩(wěn)壓系統(tǒng)的要求相當(dāng)于穩(wěn)高壓的概念,即穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程應(yīng)大于消防泵的揚(yáng)程,平時(shí)系統(tǒng)壓力大于火災(zāi)時(shí)的系統(tǒng)壓力。③在消防水泵選取方面,F(xiàn)M標(biāo)準(zhǔn)要求自動(dòng)噴淋系統(tǒng)主泵須是柴油消防泵,備用泵可采用普通電泵,國(guó)標(biāo)僅有設(shè)置備用泵的要求。

        綜上,消防水池和泵房設(shè)計(jì)采用如下方案:消防泵房及水池設(shè)置于地面,設(shè)置地上式消防水池2座,總有效容積為1 300 m3,消火栓系統(tǒng)管網(wǎng)的壓力平時(shí)由設(shè)置在消防泵房?jī)?nèi)的穩(wěn)壓泵提供,火災(zāi)初期水源由位于1號(hào)聯(lián)合廠房屋頂?shù)母呶幌浪涮峁?,有效容積18 m3。消防泵房?jī)?nèi)設(shè)置噴淋柴油機(jī)泵1臺(tái),額定流量150 L/s,設(shè)計(jì)揚(yáng)程1.20 MPa;噴淋電泵2臺(tái),額定流量75 L/s,設(shè)計(jì)揚(yáng)程1.23 MPa;消火栓電泵2臺(tái),額定流量70 L/s,設(shè)計(jì)揚(yáng)程0.70 MPa;水炮電泵2臺(tái),額定流量60 L/s,設(shè)計(jì)揚(yáng)程0.80 MPa;噴淋及消火栓穩(wěn)壓系統(tǒng)各1套。

        4 結(jié) 論

        本文以某合資新能源產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目為例,系統(tǒng)介紹了國(guó)標(biāo)和FM標(biāo)準(zhǔn)在消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的差異,對(duì)國(guó)標(biāo)和FM標(biāo)準(zhǔn)在室外消火栓給水系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、消防水池和泵房系統(tǒng)等重要系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的差異化要求逐一進(jìn)行了對(duì)比,提出了兼容國(guó)內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案,以供其他類似項(xiàng)目參考借鑒。■

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