浅谈上海某化工厂房建筑消防设计

朱江

摘要介绍了上海某化工厂储罐区、甲类仓库等区域的消防系统设计，对室内外消火栓合用稳高压系统、仓库雨淋设计使用，以及化工厂消防废水收集等问题进行分析探讨，提出建议和看法。

关键词 储罐区 甲类仓库 自动喷水灭火系统 稳高压室内外消火栓合用系统

中图分类号：TU2文献标识码： A

近几年，随着城市规划和环境要求的提高，国内和外资化工厂房建筑很多发生搬迁。本人有幸参与了多个化工厂房迁建项目的消防设计。现将其中某个典型项目设计过程中的一些体会和经验与大家分析、探讨。该项目于2010年设计完成，2013年已经实现竣工投产。

1 项目概述

本项目为上海某化工有限公司迁建厂房项目，其位于上海市嘉定区。

本厂区的主要建筑和生产类别列举如下：

甲类生产车间一，单层（局部2层），耐火等级二级，建筑体积28000 m3

甲类卧式储罐，其中3个80 m3，4个60 m3;储存水溶性可燃液体。

甲类仓库，单层，耐火等级二级，建筑体积约为13000 m3。

综合楼，共三层,耐火等级二级，建筑面积6300m2;

5．公用工程楼，消防水池（400m3X2）及消防废水收集池

2 消防设计简介

本项目消防系统主要包括：消火栓系统、泡沫灭火系统、消防冷却水系统、雨淋自动喷水－泡沫联用系统等。

室内外消火栓系统

室内外消火栓系统合并设置，稳高压制，消防用水由消防泵房内消火栓泵加压供给，供水压力0.5MPa，供水量40L/ s。

甲类生产车间移动式泡沫枪系统

本项目生产车间为甲类，生产管道内有甲、乙类水溶性液体，采用移动式泡沫枪系统，设计流量为16L/s，供给强度12L/min.m2,作用时间30min;消防用水由消防泵房内泡沫消防泵提供，供水压力0.88MPa。采用6％型抗溶性水成膜泡沫液（AFFF），由消防泵房内泡沫比例混合装置提供（4 m3）；泡沫消火栓箱内设SN65型消火栓、25m衬胶龙带(DN65)、PQD8型泡沫管枪及按钮(防爆)等各一个。火灾时通过按钮打开泵房内泡沫栓系统管道上电动阀及泡沫比例混合装置泡沫液管上电磁阀，产生泡沫混合液并通过泡沫管枪向火场喷洒泡沫灭火。

甲类卧式罐区移动式泡沫枪系统

本项目储罐区为甲、乙类水溶性液体储罐区。储罐区共有7台卧罐，其中3台80m3，储罐直径φ3m ；4台60m3，储罐直径φ2.6m。四周设围堰，围堰面积为687.3m2. 根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）第8.7.3条该项目甲类卧式罐区采用移动式泡沫枪系统，根据《泡沫灭火系统设计规范》（GB50151-2010）第4.5.2,4.5.3条取大值，供给强度为12L/min.m2.，连续供给时间为30min,经计算设计流量为32L/s,泡沫量为3240L。消防用水由消防泵房内泡沫消防泵提供，供水压力0.88MPa；采用6％型抗溶性水成膜泡沫液（AFFF），由消防泵房内泡沫比例混合装置提供（4 m3）；选用8只泡沫消火栓布置在罐区四周围，泡沫消火栓箱内设SN65型消火栓、25米衬胶龙带(DN65)、PQD8型泡沫管枪及按钮（防爆）等各一个。火灾时通过按钮打开泵房内泡沫栓系统管道上电动阀及泡沫比例混合装置泡沫液管上电磁阀，产生泡沫混合液并通过泡沫管枪向火场喷洒泡沫灭火。

甲类卧式罐区固定式冷却水系统

本项目甲类卧式罐区储存的液体为甲、乙类水溶性液体，其中3台80m3，储罐直径φ3m ，4台60m3，储罐直径φ2.6m，共有7台卧罐。其中最不利3个罐体为左侧80m3 ，右侧60m3，采用固定式冷却水系统。根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）表8.2.4，其中着火罐供给强度0.1L/ s. m2，供给范围是罐壁表面积；着火罐供给强度0.1L/ s. m2，供给范围是罐壁表面积的一半，

相邻罐作用面积为罐壁表面积的一半;

经过计算的罐区冷却水设计用水量取30L/s;消防冷却水用水由消防泵房内消火栓泵提供，供水压力0.50MPa。

3.5甲类仓库一、二雨淋自动喷水－泡沫联用系统

本项目甲类仓库高8m，货物堆高不超过7m, 喷头采用吸气式网型ZTPW90型（K=45）。采用雨淋自动喷水－泡沫联用系统，供给强度12L/min. m2,作用时间30min,设计用水量64L/s,稳高压制，消防用水由消防泵房内泡沫消防泵提供，供水压力0.88MPa。采用6％型抗溶性水成膜泡沫液(AFFF)，由消防泵房内泡沫比例混合装置提供（4m3）；火灾时雨淋阀组上防爆型电磁阀及泡沫比例混合装置泡沫液管上电磁阀由火灾自动报警系统控制打开，产生泡沫混合液并通过喷头向火场喷洒泡沫灭火。

泡沫喷淋系统前期喷泡沫灭火，后期喷水冷却防止复燃。仓库占地面积1480.6m2，每个防火分区面积500m2。设置6套雨淋阀，保护面积按300m2计。参数：泡沫混合液供给强度12L/min.m2，供给时间10min；喷水强度8L/min.m2，持续喷水时间为1h。

经计算,甲类生产车间设计流量Ql=64L/s.

泡沫混合液流量Wl=QlXt=64*10*60=38400L=38.4m3

泡沫液量W2=38400*0.06=2304L 泡沫液有效容积应为1.15 W2=2650 m3

配置泡沫混合液水量W3=38400*（1-0.06）=36096L=36.096 m3

经计算喷淋泵扬程需H=0.88MPa.

消防计算结论

厂区室内外消火栓系统合并设置，稳高压制；消火栓主泵:Q=40L/s,H=0.5MPa，N=37Kw,一用一备;稳压泵:Q=5L/s,H=0.6MPa，N=7.5Kw，一用一备;稳压罐:120L.

自动喷淋泡沫消防系统：甲类仓库采用雨淋自动喷水－泡沫联用系统，稳高压制，与甲类车间、甲类罐区泡沫栓系统合并设置；泡沫主泵:Q=64L/s,H=0.88MPa，N=90Kw，一用一备;稳压泵:Q=3L/s,H=1.05MPa，N=7.5Kw，一用一备;稳压罐:80L;泡沫比例混合装置:V=4 m3,Q=16~64L/s,6%。

一次火灾的消防用水量为710.2m3。泡沫液用量16 m3。消防水池设置了2个400 m3，共800m3;

3设计中碰到的问题

关于是否设置消防收集池排放消防污水的问题

本项目原料为甲类物品，产品为涂料，具有易燃易爆的特点，火灾时，消防水会混入容器管道破裂后的泄露物料。笔者考虑到如果不采取措施加以收集，会沿地面流淌至厂区雨水管道，最终流到厂区外河流内，造成地表水环境严重污染。因此考虑将生产废水收集池和消防废水收集池合并设置。在厂区雨水管网总排出口前设置了阀门进行切换，事故时接入消防收集池，平时直接排入河道。在厂区污水管网总排出口前设置阀门进行污水切换，不合格时接入生产收集池，合格时直接排入市政污水管网。

因为目前有些业主仍旧存在侥幸心理，认为消防收集池平时不是必须的，而在建设费用方面又是一笔很大的开销.根据《化工建设项目环境保护设计规范》（GB50483-2009）第6.6.1,6.6.3条化工建设项目应设置应急事故水池，对于消防收集池的容量问题，本人认为本着对环境保护的影响，又考虑到业主造价成本等问题，消防收集池的容积应按消防实际用水量来确定，最终确定生产废水收集池容积为100 m3，消防废水收集池容积为750 m3。

关于室内外消火栓合用稳高压设置

稳高压系统中平时管网压力由小流量的稳压设施维持管网的消防水压力，不能满足消防水量的需要；当火灾时，管网向外供水，系统压力下降，靠管网中的压力变化自动启动消防水泵，以满足消防用水量及水压要求。与临时高压相比，稳高压消防给水系统的供水速度快，能及时向火场供水，尽快地将火灾在初期阶段扑灭或有效控制。另外设置稳高压系统不需要设置屋顶消防水箱，能有效减轻结构荷载，防止水质二次污染。本项目消防系统较多，根据上海市工程建设规范《民用建筑水灭火系统设计规程》（DGJ08-94-2007 J11056-2007）第6.1.4.6条采用室内外消火栓系统能有效提高消防水池的保护半径到400m,而且相对地使室外管线数量减少，便于管理维修。实践证明，在此后也得到了业主的认可。

关于甲类仓库雨淋自动喷水－泡沫联用系统作用面积的确定

根据《自动喷水灭火系统设计规范》第4.2.5条“在火灾水平蔓延速度快、闭式喷头的开放不能及时使喷水有效覆盖着火区域的场所，采用雨淋系统”；“严重危险II级应采用雨淋系统”，考虑到水溶性类甲、乙类液体仓库的火灾严重性，因此仅设消火栓及灭火器作为灭火设施是不够的。为了火灾能迅速灭火，抑制和控制火势，防止火灾蔓延，本人认为采用雨淋自动喷水－泡沫联用系统比较可靠。

因为该仓库甲类区域占地面积较大，按“喷规”5.0.4规定，单个雨淋阀控制的喷水面积不宜大于“喷规”表5.0.1中的作用面积，按“喷规”5.0.1规定，严重危险级Ⅰ级为260m2，根据“防火规范”第3.3.3条，本建筑一个防火分区的面积为：480m2，根据规范则需要安装64个泡沫喷头，显然很不经济。同时，我们考虑到初期火灾几个喷头喷水即可灭火，而雨淋系统一经开启，大量开式喷头同时动作，势必造成水患。本人采用同一区域内雨淋阀并联设计，利用止回阀的设置有效控制雨淋-泡沫系统的作用面积。因此该工程在设计中采用这种布置形式，具体见图1。

另国家规范中对泡沫喷淋作用面积没有规定，但《消防技术规范实施手册》第九章第9.4.7节中指出：‘对于安装有固定泡沫喷头的机房、变压器室、生产厂房等的燃烧面积，一般情况下，按室内占地面积（防火分区的占地面积）计算，若室内面积超过400m2时，仍可按400 m2计算。本工程虽然保护面积的划分按250 m2计，但泡沫液供给流量按同一层平面内最中间一个区域着火时，其相邻的16个区域喷头也动作时所需的最大量计算，故本工程泡沫喷淋作用面积按300 m2计. 经计算,甲类仓库雨淋自动喷水－泡沫联用系统设计流量为64L/s，水量相对比较经济合理。

关于甲类卧式罐区固定式冷却水系统的设置

对于甲类卧式罐区固定式冷却系统，“石化规”中强度参数为相对于罐体侧表面积的流量，而“建规”的则注明仅卧式罐适用相对罐体表面积的供水强度。关于相邻罐计算数量，“石化规”要求当邻近立式罐超过3个时，冷却水量按3个计算；而“建规”，则需按4个计算。本人认为为安全起见采用“建规”中的相关设计参数。甲类卧式罐区采用固定式冷却水系统的设置安全性比较高。

本项目的冷却水系统喷淋管道沿着罐体上下分区布置，不但可以解决夏季

防晒上半部分的罐体需要冷却降温的要求，同时最大限度的保证环管的水压均衡，保证罐表面积的冷却强度相同。系统的控制阀采用了快开易开式手动球阀，不但保证了可靠性同时也便于邻近罐的消防冷却强度的控制。

关于水喷淋系统的设计现行规范没有针对性内容，因此设计只能参考《水喷雾规范》进行设计，但是两个系统毕竟不同，建议国家有关部门能增加此部分的设计规范内容。

系统设计图如下：

参考文献

薛学斌 甲类工业建筑消防设计及若干问题探讨给水排水Vol.36 No.8 2010

GB50151-2010，泡沫灭火系统设计规范

GB50016-2006，建筑设计防火规范

GB50483-2009，化工建设项目环境保护设计规范

DGJ08-94-2007 J11056-2007，民用建筑水灭火系统设计规程