循环冷却水用作消防水的可行性分析

2010-12-28张颂一

材料与冶金学报 2010年1期

关键词：消防用水泵房水池

张颂一

(贵阳铝镁设计研究院,贵阳 550081)

循环冷却水用作消防水的可行性分析

张颂一

(贵阳铝镁设计研究院,贵阳 550081)

针对循环冷却水作中小型工厂消防水源的技术可行性及在工程设计中需要采取的技术措施进行了探讨和分析,并给出循环冷却水作为消防水源不同情况下循环水泵房与消防泵房的平面布置方式.

1 问题的提出

根据《建筑设计防火规范》(GBJ-87)(简称《建现》)中第 8.3.3条“具有下列情况之一者应设消防水池:1.当生产、生活用水量达到最大时,市政给水管道、进水管或天然水源不能满足室内外消防用水量;2.市政给水管道为枝状或只有一条进水管,且消防用水量之和超过 25 L/s.”因此新建中小型工厂一般应设消防水池,为解决水池的死水问题和减少基建投资,通常情况下将消防水池和生活水池合并建设.这样以来,水池容积很大,而生活用水相对合建水池容积偏小,从而使水池内水循环周期过长,水质易发生变化,造成生活用水的二次污染.一般情况下,工厂生产均用到循环冷却水,并建循环水池,如考虑将循环水池和消防水池合并,将循环水作为消防水源,不但可以节省自来水和基建投资,还可以避免生活用水因停留时间过长而造成的水质污染.

2 可行性分析

2.1 水质问题

《建规》中规定:“消防用水可由给水管网,天然水源或消防水池供给.利用天然水源时,应确保枯水期最低水位时消防用水的可靠性,且应设置可靠的取水设施”.循环冷却水与生活用水主要区别;两者所含矿物质离子成分不同,水温不同.循环水水质处理,可以概括为上除悬浮物、控制污垢及结垢.控制腐蚀及微生物四个方面,循环水水温在 32～42℃之间.自来水中含机微量的钙、镁离子和其他离子,水温为 18℃左右.一般情况下,消防管网都充满压力水,使用自来水或循环水作消防水源,从产生氧化腐蚀和电化学腐蚀方面考虑,用循环水比用自来水腐蚀要轻得多.因此,循环冷却水用作消防水源是完全可行的.

2.2 技术问题

循环冷却水作为消防水源在技术上最大的问题是安全可靠,满足消防的一些特殊要求.如消防泵房耐火等级、消防用水量、消防用水量平常不作他用、消防水泵吸水方式、寒冷地区水池防冻措施等等.循环冷却水系统是动力的心脏,其本身的布置、运行的安全可靠性等要求都很高.所以循环冷却水用作消防水源在技术上是可行的.

3 工程技术措施

3.1 消防泵房耐火等级

《建规》规定“消防水泵房应采用一、二级耐火等级的建筑,附设在建筑内的消防水泵房,应用耐火极限不低于 1h的非燃烧体墙和楼板与其他部位隔开.消防水泵房应设直通室外的出口.设在楼层上的水泵房应靠近安全出口”.工厂中循环水泵房一般都独立设置,与厂房合建的大规模循环水泵房均设在首层,当循环水泵房耐火等级符合消防规范要求或者采取了必要的安全措施时,二者合建能满足消防要求.

3.2 消防用水量

《建规》规定:“消防水池的容量应满足在火灾延续时间内室内室外消防用水总量的要求,在火灾情况下能保证连续补水时,消防水池的容量可减去火灾延续时间内补充的水量.”循环水系统规模少则几千吨,多则几万吨,其有效容量为单位时间内循环水量的 1/3,一般情况下可以满足消防水量的要求.特殊情况下,若循环水有效容量不能满足消防要求,可以通过自来水储水池来解决,可将消防水泵的一条或几条吸水管从储水池中吸水.但不能增大循环水池的容积来满足消防水量的要求.因为《工业循环冷却水处理设计规范》(GB5550-95)规定:“循环冷却水的系统容积宜小于小时循环水量的 1/3,当按规定的公式计算出的系统容积超过上述规定时,应调整水池容积.”另外,还基于系统加药方面考虑,循环水在系统内的设计停留时间不应超过药剂的允许停留时间,否则,就会影响循环水水质.

3.3 消防水量平常不作它用

循环水系统本身运行要求其处于一个相对稳定的环境中,如定时投加水处理药剂,进行水质分析化验,及时补充系统由风吹、蒸发和定期排污造成的水量损失,使循环水系统能在有效容积区域运行;为控制其浓缩倍数,还要求系统进行闭路循环,一般不允许中途截流,所以能满足消防水量不作它用的消防规范要求.同时还应考虑,一旦发生火灾消防用水的使用不致于长时间影响循环水系统运行,因此设计时须采取短时间内迅速补水措施.

3.4 消防水泵吸水方式

《建规》规定:“一组消防水泵的吸水管不应少于两条,当其中一条损坏时,其余的吸水管仍能通过全部用水量.消防水泵宜采用自灌式引水”.循环冷却水系统设计有其重要性,同时考虑冷却塔通风和本身荷载的要求,在具体设计中,通常建地上式循环水池,冷却塔放在池顶上,水泵采用自港式吸水,节省了充水时间,启动迅速,运行可靠.

当处于特殊情况,循环水池为地下式配备了无密封自吸泵,其水压和流量均满足消防要求,自吸泵能否作为消防水泵 7本人理解,只要吸水安全可靠,自吸泵可作为消防水泵使用,同时,《建规》规定:“消防水泵应保证在火警后 5min内开始工作”,从大量使用无密封自吸泵的实例来看,自吸泵启动吸水到出水,所需时间 30～90 s,显而易见,绝对能满足消防水泵在火警后5 min内开始工作的要求.况且,消防规范在对上述相关条文解释说明中指出,若采用自灌式引水有困难,应有可靠迅速的充水设备.其实,核心就是只要吸水安全可靠,非自灌式也未尝不可.

3.5 寒冷地区消防水池防冻措施

《建规》规定:“寒冷地区的消防水池应有防冻措施.”在循环冷却水系统设计过程中,循环水池都作保温层,又因循环水在生产中的重要性,除非停产检修,循环冷却水系统都一刻不停地运行,水一直处于流动状态,不会结冰.

4 消防泵房与循环冷却水泵房布置

4.1 循环水泵房作消防水泵

当厂区室外消防为低压给水系统,循环水泵的流量和扬程满足消防流量和压力要求时,本人认为循环水泵可以作为消防水泵使用.因为,规范对消防水泵没有提出特殊要求,若发生火灾能按规定的流量和压力供水灭火即可:循环水泵一刻不停地运转,更增加了供水的安全可靠性,同时,还克服了单独设置消防水泵长期不运转,水泵锈蚀问题.现实很多事例,单独设置的消防水泵,由于长期不运转,产生了严重的锈蚀,一旦发生火灾,又不能迅速启动进行供水灭火,消防水泵成厂十足的摆设;单独设置还增加了设备投资.循环水泵作为消防水泵使用,既经济又可靠,不愧是一种值得推广的方法.泵房布置形式见图1.

图1 合用水泵泵房布置

4.2 单独设置消防水泵

当厂区室外消防为临时高压给水系统时,应单独设置消防水泵.规范规定,临时高压给水系统指管网内最不利点周围平时水压和流量不满足灭火的要求,在泵房内设有专用消防水泵,在发生火灾时启动消防水泵,使管网内的压力和流量达到灭火时的要求.此种情况下,不能将循环水泵用作消防水泵,因为,临时高压给水系统要求压力很高,相对而言水泵的功率就很大,若以此大功率运转,就会浪费大量的电能;同时循环水供水不需要如此高的压力.泵房布置形式见图 2.