大型聚丙烯产品仓库的消防喷淋系统设计探讨

张颖

摘要：文章在分析我国石油化工企业仓库火灾特点的基础上，介绍了四种常用的闭式自动喷水灭火系统，并结合某西北地区的大型聚丙烯产品仓库，选择预作用自动喷水灭火系统作为该仓库的消防喷淋系统，对该仓库的消防喷淋系统选择和设计要点进行了研究。

关键词：聚丙烯；产品仓库；消防喷淋系统；系统设计；石油化工企业 文献标识码：A

中图分类号：TU998 文章编号：1009-2374（2016）21-0019-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.009

随着我国经济的发展、国民经济实力的加强，政府和社会对于企业生产的安全性越来越重视，不断完善和提高相应的安全规范和标准，希望通过建设科学、合理、完善的安全规范，提高基础设施的安全性能。近些年石油化工企业的安全事故频发，石油化工企业的消防安全问题受到了社会的广泛关注，如何设计一套完善的消防系统，能够在火灾发生后的第一时间发现火灾，并进行扑救，将损失降到最低，已经成为了仓库建设的重要内容。

1 石油化工企业仓库火灾特点

随着近些年工业的飞速发展，石油化工装置的规模越来越大，如单套聚丙烯装置已经达到了50万吨/a，炼油厂的烷基化装置也提高了10亿以上，随着生产规模越来越大，产品的存放越来越集中，火灾导致的损失更大，我国更是石油化工企业火灾爆炸事故的重灾区。如2005年中国石油吉林石化公司双苯厂一车间发生爆炸，造成8人伤亡，1人失踪，近70人受伤，并引发了松花江水污染事件。2015年天津市瑞海公司危险品仓库发生火灾，火灾发生后大约半小时发生第一次爆炸，随后产生了第二次更剧烈的爆炸。人员伤亡和财产损失非常严重，并对环境造成污染。仓库使用的过程中，存在危险因素很多，储存物质多且密集，一旦出现火灾，燃烧速度快，火势蔓延迅速，危及面广，同时仓库火灾往往难以迅速扑救，造成巨大的损失。因此，针对仓库火灾，消防系统在设计上必须考虑管理要科学、严谨，做到防患于未然。

大型仓库的消防系统设计，一般根据仓库性质，可设置自动喷水灭火系统、水幕分隔系统、消火栓系统、各类灭火器等消防设施及火警系统，以确保在火灾发生的第一时间可以进行有效扑救。结合笔者做过的大型仓库项目，本文主要针对仓库的喷淋系统做出了探讨。

2 自动喷水灭火系统简述

目前常用的自动喷水灭火系统主要为闭式系统及开式系统，其中闭式系统又可以分为湿式灭火系统、干式灭火系统、预作用灭火系统及重复启闭预作用系统。开式系统可分为雨淋系统和水幕系统。根据仓库火灾特点，一般选用闭式系统较为合理。

湿式喷水灭火系统平时管网内充满有压水。仓库出现火情时，室内的温度会上升，当超过设计的标准时，通常选择68℃为标准，闭式喷头的玻璃球就会破裂，水从喷头中喷出，同时触发水力警铃，将信号传送到火灾报警盘，湿式自动喷水灭火系统比较简单，建设的成本较低，一般只适用于环境温度介于4℃～70℃之间的场所。

干式自动喷水灭火系统在准工作状态时管道内没有水，而是充满用于启动系统的有压气体。没有火情时，报警阀后的喷淋管道内有压气体与报警阀前的供水压力保持平衡，报警阀处于紧闭状态。火灾发生时，火源上方喷头开启，管网中压缩气体排出，管网压力下降，报警阀开启，消防水进入阀后管网，由开启的喷头喷出灭火。干式系统因为平时无水，一般只在湿式系统无法适用的场所应用。

预作用系统在准工作状态时管道内不充水，可充有压气体或无压气体。发生火灾时，可由火灾自动报警系统自动开启雨淋阀报警阀后，转换为湿式闭式系统。预作用系统可以用于工作状态时严禁漏水，严禁误喷的场所，也可以消除干式系统滞后喷水的现象。预作用系统的控制可以分为单连锁系统、双连锁系统、无连锁系统，其中单连锁系统又可分为启动连锁和电气连锁。

重复启闭预作用系统是能在扑灭火灾后自动关闭阀、复燃时再次开阀喷水的预作用系统，适用于灭火后必须及时停止喷水以减少不必要水渍损失的场所。目前有两种形式：一是喷头具有自动重复启闭功能；二是通过烟、温感传感器控制系统来控制阀实现重复启闭。

3 仓库消防喷淋系统选择

以一聚丙烯产品仓库为例，仓库位于我国西北地区，为总体聚丙烯装置配套设施，储量为10天。聚丙烯产品仓库建筑面积为45329.2m2，包括包装厂房、聚丙烯仓库及辅助用房三大部分，共设有9个防火分区。防火分区一至七为仓库及包装厂房，单层结构，仓库顶部为网架结构，层高11.7m；防火分区八为料斗区域，多层建筑；辅助用房部分为防火分区九，两层结构。仓库的危险介质主要为聚丙烯颗粒，生产类别为丙。产品仓库内局部采暖，其中包装厂房及辅助用房采暖，仓库区无采暖。消防喷淋系统必须能够自动感应到火灾的发生，然后自动开启阀门，自动打开喷头，同时发出警报的信号，在火灾发生的初期进行扑灭，防止火情的蔓延。

由于该仓库位于西北地区，寒冬长，最冷月平均最低气温-16.8℃。温度在4℃以下，无法使用湿式喷水灭火系统；干式系统因控制喷头数量和管网容积有限且系统有迟滞性，也不适用扑救仓库火灾，进而选择预作用喷水灭火系统作为该仓库的喷淋系统。仓库包装区和料斗区首层设有采暖设施，但考虑系统的统一性，仍然选用预作用系统。根据每个防火分区的面积和每个阀组控制喷头个数不超过800个的规范要求，每个防火分区设置一套预作用自动喷水灭火系统，共设置8套预作用阀组进行控制。报警阀组集中布置在仓库雨淋阀室内。

预作用自动喷水灭火系统由供水管网、预作用阀组、进口信号蝶阀、洒水喷头、自动排气阀及末端试水装置等组成。在未发生火灾时预作用自动喷水灭火系统的管路中为常压空气，一旦发生火灾，安装在库区的探测器首先发出火灾报警信号，火灾报警控制器在接到报警信号后，发出指令信号打开相应区域的预作用阀组内的电磁阀，向系统管网充水，管网末端的自动排气阀打开进行排气。同时预作用阀组的压力开关反馈阀组启动信号至水力警铃现场报警。自动排气阀在系统管网充水完毕后自动关闭，在闭式喷头尚未打开前，系统转变为湿式系统。如果火灾继续发展，安装在仓库顶板下的洒水喷头的感温元件由于火灾热烟气流的作用将会打开洒水喷头喷水灭火。

4 系统设计要点

4.1 参数选择

根据规范要求，料斗区域按照中危险级Ⅱ级考虑，喷水强度为8L/min·m2，作用面积按160m2计算，选用K系数为80的标准直立型喷头，喷头的最低工作压力为0.1MPa。喷头安装位置满足规范要求的喷头溅水盘与顶板距离为75～150mm。仓库其他区域选用ESFR直立型喷头，系统的消防水量按照同时打开12个K系数为200的ESFR喷头计算，喷头的最低工作压力为0.5MPa。洒水喷头安装位置满足规范要求的喷头溅水盘与顶板距离为100～150mm的要求。

4.2 水量水压计算

雨淋阀室位于仓库的辅助用房防火分区内，因此距离雨淋阀室最远端防火分区的喷头为系统最不利点，系统管路较长，管网沿程水头损失大。经计算仓库喷淋用水量为95L/s，选用DN200预作用阀组。设计阀组后采用DN200喷淋主管，DN100喷淋干管，计算后发现选用该管径时流速过高，水损较大，造成雨淋阀室消防给水管的接点压力要求过高，现有消防泵不能满足压力需求。经计算比较后，将阀组后的喷淋主管改为DN250，同时为了避免上部网架层管道过重，喷淋干管依然选用DN100管径，在合理范围内降低水损，降低总管接点压力。

4.3 管路布置

仓库内除消防管道外，还有电气仪表等专业的电缆桥架及工艺管道。设计时应合理布管，尽量避免与其他专业管道碰撞。消火栓管道和喷淋管道采用双层布置，消火栓管道在下，喷淋管道在仓库所有管道的最上层。同时料斗区工艺设备较重，结构梁、支撑较多，在满足规范要求的前提下，应注意与工艺设备及结构专业发生碰撞。

4.4 管道支吊架

喷淋主管的管道支架可设在每个建筑柱上，当柱间距不能满足管道支撑要求时，在柱间增设槽钢，以供设置管道支架。因为喷淋管道带有坡度，为了方便施工，将一定区域内的管道支架设置在同一高度，管道坡度带来的高差通过管托进行调整。管托调整范围在250mm以内。高差超过250mm，则调整管道支架的高度。网架层内喷淋干管下设置槽钢吊架，载荷作用在网架节点处，再根据喷淋规范和设计手册的要求，调整管道支吊架位置。

4.5 雨淋阀室设计

仓库设独立的雨淋阀室，阀室设于辅助用房区，因为报警阀前均为充水管道，故阀室内应提出采暖要求。阀室面积较小，室内共设3套雨淋阀组，8套预作用报警阀组。其中3套雨淋阀组用于室内消火栓系统及水幕分隔系统；8套预作用报警阀组用于自动喷水灭火系统。为了合理布置报警阀组，方便日常操作和检修，消火栓系统、水幕分隔系统及喷淋系统共用消防进水管，阀组采取双排布置的形式。并在两排阀组中间设置操作平台。

5 结语

工业厂房和仓库的消防系统设计，需要从各个方面进行综合的考虑，严格执行我国的相关规范和标准，同时结合工程的实际情况，做到设计的合理化、规范化，对于工业厂房和仓库来说，消防喷淋系统具有非常重要的意义，在实际的设计和建设中，必须选择合适的消防喷淋系统，保障施工和设计的严谨性和科学性，确保在发生火灾时，消防系统能够发挥应有的作用。消防系统作为企业财产和人员生命安全的重要保障，已经越来越受到人们的重视，对于消防系统设计中遇到的问题和难题，相关人员必须认真对待，做到不教条、不盲目，相信随着技术水平的提高，会有更多的自动喷水灭火系统出现，使得厂房和仓库更加安全。

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（责任编辑：黄银芳）