石膏板生产线消防系统设计

石膏板生产线消防系统设计

裘燕春1，杜理平2

(1.中国新型建材设计研究院，浙江 杭州310003；2.浙江同济科技职业学院，浙江 杭州311231)

摘要：以圣戈班石膏建材(常州)有限公司石膏板生产线为例，针对石膏板厂消防设计的技术特点和该厂厂区情况，对全厂的消防系统设计作了介绍.其室内外消防给水系统采用稳高压消防给水系统，两台消防水泵分别采用电动机驱动和柴油机直接传动，可供无法设置高位消防水箱及只有一路供电的类似工程消防设计参考用.

关键词：石膏板生产线；稳高压消防给水系统；消防用水量

中图分类号：TU998.1文献标志码：A

收稿日期：2015-03-01

作者简介：裘燕春(1963-)，女，浙江杭州人，高级工程师，从事给水排水工程设计研究工作.

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工程概况

圣戈班石膏建材(常州)有限公司石膏板生产线位于江苏常州某开发区，生产规模为年产3 000万m2纸面石膏板生产线，由联合车间、煅烧车间、纸库、原料库及办公楼、门卫等组成，联合车间建筑面积约1.7万m2，单层，建筑高度11 m，建筑物耐火等级为二级，生产火灾危险性为丁类；煅烧车间建筑面积1 337 m2，单层(局部夹层)，建筑高度22 m，建筑物耐火等级为二级，生产火灾危险性为丁类；纸库建筑面积1 080 m2，单层，建筑高度6 m，建筑物耐火等级为二级，生产火灾危险性为丙类；办公楼建筑面积1 332 m2，二层，建筑高度8 m，建筑物耐火等级二级.原料库建筑面积4 654 m2，单层，建筑高度10.70 m，建筑物耐火等级为二级，生产火灾危险性为戊类.生产消防水源为一路DN150市政生产给水管，压力为0.30 MPa.

2系统设计难点及主要设计参数

2.1消防给水系统设计的重点与难点

本项目消防给水系统设计的难点为车间建筑物为钢结构，屋面为彩钢板屋面，建筑物屋面最高点无法设置屋顶高位消防水箱；石膏板生产线生产负荷为三级负荷，由一路10 kV线路供电，消防用电只有一路，无双回路电源.法国火险商要求消防泵采用一台电消防泵(主泵)，另一台消防泵采用柴油引擎驱动的消防泵(备泵)，要求每台泵均能满足100%的消防流量和压力.确立一套由消防电泵、柴油机消防泵及稳压给水设备相结合的全自动消防给水设备.

2.2消防给水系统主要设计参数

根据《建筑设计防火规范》(GB50016-2006，以下简称“建规”)[1]，石膏板生产线设有室外消火栓给水系统及室内消火栓给水系统，主要设计参数(见表1).

表1　消防系统设计参数

3消防给水系统

3.1消火栓给水系统

消火栓给水系统包括室外、室内消火栓给水系统.生产线室内外消防给水系统采用稳高压给水系统，由设置在消防泵房内的全自动消防供水系统供给.全自动消防供水系统由稳压给水设备(稳压泵和气压罐等)、电消防泵(主泵)、自动柴油机消防泵(备泵)、控制系统、管道阀门等组成.平时系统压力由稳压给水设备维持，发生火灾时，电消防泵(主泵)或柴油机消防泵(备泵)根据系统压力变化自动开启，满足室内外消防用水量及压力进行消防灭火.

全自动消防供水设备工作原理如下：稳压泵工作时将水送至给水管网，多余的水进入气压罐后，水室扩大、气压缩小、压力随之升高，当压力升至稳压上限P5，水泵停转，此时罐内被压缩气体的压力将贮存的水送入管网，气压罐的水室缩小、气压扩大，压力随之下降，当压力降至稳压下限P4时，稳压泵又重新启动.如此周而复始，稳压设备不断运行.当发生火灾时，消火栓开启，稳压泵不能满足保压要求，压力继续下降，当压力降至消防主泵工作压力P3时(或其它消防信号反馈)消防主泵启动.如停电或电动主泵有故障，压力由P3继续降至P2则自动启动柴油机泵[2].全自动消防供水设备工作原理(见图1).

图1　全自动消防设备工作原理图

消防柴油机泵采用全自动控制设备，控制柜具有手动、自动控制功能，具备柴油机油压、油温、水温显示和异常报警功能，具备蓄电池充电流量显示；油箱油位低位报警；可自动(也可远程)启停柴油机泵；蓄电池电压低可自动充电等功能.

室外消防用水量25 L/s，由消防泵房出两路消防输水管与厂区DN200环状消防管网连接，环状管网采用阀门分成3个独立段，每段室外消火栓数量不超过5个，按间距不大于100 m布置DN100室外地上式消火栓(法国火险商要求室外消火栓间距不大于100 m，我国建规要求不大于120 m)，厂区共设有12个SS100/65型室外地上消火栓，消火栓距路边距离不大于2 m，满足室外消防要求.室内消防用水量10 L/s，车间内设置DN100环状消防给水管道，2条进水管与室外消防环状管网连接，每层均设置室内消火栓，消火栓间距≤30 m，以保证消火栓水枪两股水柱同时到达室内任意一点，满足室内消防要求[3].

3.2消防水泵流量及扬程计算

按建规室内外消火栓用水量之和确定消防水泵流量，Q=10+25=35 L/S，消防水泵扬程根据计算确定，消防水泵扬程Hp=Hxh+hg+hg[4].

Hp—消防水泵扬程,mH2O;

Hxh—消火栓栓口压力,mH2O;

hg—管网水头损失,mH2O;

hz—消防水池最低水面与最不利点消火栓之高差,mH2O.

(1)消火栓栓口压力(mH2O)

选用DN65消火栓，水枪口径19 mm，衬胶水龙带长度L=25 m,充实水柱长度Sk=13 m

=18.56mH2O

=5.41>5.0 L/s

Hk=2mH2O(消火栓水头损失)

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

(2)管网水头损失

室内采用DN100的环状管网，消防管道流量Q=10 L/s，V=1.15 m/s，1 000i=26.9 m，L=300 m

沿程阻力损失=0.026 9×300=8.07 m，局部阻力损失按沿程阻力损失的10%计，则室内最不利点消防管道水头损失=8.07×1.1=8.88 m.

室外消防管道流量Q=35 L/s，采用DN200室外消防给水管道，管材采用球墨铸铁管，V=1.12 m/s，1 000i=11.2 m，L=550 m，沿程阻力损失=0.011 2×550=6.16 m，局部阻力损失按沿程阻力损失的10%计，则室外最不利点消防管道水头损失=6.16×1.1=6.78 m.

总管网水头损失hg=8.88+6.78=15.65 m.

(3)消防水池最低水面与最不利点消火栓之高差

hz=13.1-2=11.1 m

消防水泵扬程Hp=Hxh+hg+hg=21.82+15.65+11.1=48.57 m

3.3全自动消防供水设备选型

根据建规，消防泵流量35 L/s，消防泵扬程经计算需48.57 mH2O.

选用电消防泵(主泵)XBD5/35-125-220型一台，其参数为：Q=35 L/s，P=0.6 MPa，N=37 kW；

柴油机消防泵(备泵)XBC6/35-W150-20×3一台，其参数：Q=35 L/s，P=0.6 MPa，N=45 kW柴油机型号：4135D-1，功率58.8 kW;稳压给水设备包括KQDP50-16-11×6稳压泵两台(一用一备)，其参数为：Q=5.0L/s，H=66 m，N=5.5kW，SQL1000×1.0立式隔膜气压罐一个，有效水容积0.3 m3.

全自动消防供水设备压力设计参数：P5=0.68 MPa，P4=0.63 MPa，P3=0.6 MPa，P2=0.55 MPa，P1=0.49 MPa.(P1为消防泵最低工作压力)

3.4消防水池及消防泵房

消防水池消防储水量按满足火灾延续时间3 h室内外消火栓用水量之和的要求设置，即容积不低于378 m3，设计中消防水池及消防泵房布置在厂区北侧中部，消防水池平面尺寸15.3 m×8.2 m，高度3.5 m，分2格布置.消防水池消防储水量为390 m3>378 m3(一次消防用水量的要求)，满足建规要求.消防水泵房平面尺寸15.65 m×8 m，层高4.5 m，采用砖混结构，建筑耐火等级为二级.消防水池的补水由室外市政生产给水管网供给，水池进水管为DN100.

3.5其它消防设施

(1)灭火器配置.所有场所均按《建筑灭火器配置设计规范》(GB50140-2005)配置手提式或推车式磷酸铵盐干粉灭火器[5].

(2)消防报警.在原料车间变电所、煅烧MSS室、混合MCC室、操作室、服务器室、纸库及办公楼设置火灾检测装置、火灾手动报警按钮及火灾报警音响.所有消防信号纳入厂区消防报警装置(该装置设在厂区1#传达室)[6].

(3)事故照明.本工程除正常照明外，在楼梯间、车间内主要通道和出入口均设置了应急照明(疏散通道照明和疏散指示照明)，故障时由自带的蓄电池供电(大于90 min)，应急照明配电采用阻燃导线.

(4)防雷接地.本工程为三类防雷建筑，接地系统为TN-S.工程采用综合接地系统(保护接地，工作接地与防雷共用接地系统)，接地电阻小于1 Ω[7].

4结语

由于此项目在法国投保全球火险，又必须通过中国消防验收，故我们采取了相比较之下更加严格的消防措施以满足各方面的要求.目前此项已顺利实施完毕，并安全投入使用8年.

参考文献：

[1]公安部天津消防研究所.GB50016-2006建筑设计防火规范[S].北京：中国计划出版社,2006.

[2]中国建筑设计院主编,建筑给水排水设计手册[M].2版.上册.北京：中国建筑工业出版社,2008:521.

[3]住房和城乡建设部工程质量安全监管司,中国建筑标准设计研究院编.中国民用建筑工程技术措施给水排水.北京：中国计划出版社,2009:222-225.

[4]樊建军,梅胜,何芳,等.建筑给水排水及消防工程[M].2版.北京：中国建筑工业出版社,2009：364.

[5]公安部上海消防研究所.GB50140-2005建筑灭火器配置设计规范[S].北京：中国计划出版社,2005.

[6]公安部沈阳消防研究所.GB50116-98火灾自动报警系统设计规范[S].北京：中国计划出版社,1998.

[7]中国中元国际工程公司.GB50057-94建筑物防雷设计规范[S].北京：中国计划出版社,2000.