准能选煤厂毛煤仓消防系统综合改造研究与实践

王小东(神华准格尔能源有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 010300)

0 引言

准能选煤厂1200万系统建有毛煤仓9座，仓高54.6m，总仓容13.5万t，上仓胶带机头平面标高62.3m，仓上作业区面积10756m2，毛煤仓储系统是选煤工艺的重要节点和选煤厂建筑群的制高点，也是选煤厂消防安全管理的重点和难点，上仓胶带机走廊空间狭小，发生火灾时会在走廊内形成烟囱效应，迅速蔓延，易造成人员中毒、烧伤等伤害。原消防系统设计不完善，存在消防安全隐患，可靠性差，操作不方便，不能保证灭火需要，需对毛煤仓消防系统进行综合改造。通过改造，完善了仓上消防系统，提高了系统的可靠性、安全性，形成了可靠完备的综合消防应用体系，为火灾预防、控制提供了安全保障。

1 项目研究的主要技术内容

(1)将普通水泵更换成专用消防水泵，保证出口零流量时的压力不应大于设计工作压力的140%、且宜大于设计工作压力的120%，当出流量为设计流量的150%时，其出口压力不应低于设计工作压力的65%，流量扬程性能曲线应为无驼峰、无拐点的光滑曲线，各种工况下水泵及管路系统密封良好，运行稳定，供水可靠。

重新校核消防用水量、水泵的参数，优化选型。确定流量应大于25L/S，扬程应大于80m，水泵吸水口直径应为100mm，因泵房面积不足17m2，必须选用结构紧凑、体积小巧的专用消防泵，由此参数选用上海汇业机械科技有限公司生产的XBD10.1/27.8-100L 型立式专用消防泵，转速2900r/min，配套电机型号Y2-225M-2，功率45kW，额定转速2960 r/min。设置两台消防泵，一开一备。水泵进水管设DN100/16明杆闸阀，用于检修，出水管设DN100/16防水锤止回阀、明杆闸阀、压力表、泄水阀等。通过将普通水泵更换成专用消防泵，优化了选型，从硬件装备上满足了消防水泵对流量、扬程、压力的性能要求，提高了供水的可靠性。

(2)对消防泵控制方式、线路、配电盘进行重新设计，实现常用电源和备用电源的自动切换，而且在仓上、仓下、9层配电室均可启停机操作。

在毛煤仓附属间配电室内，增设1套RMQ1-F 型自动转换开关智能控制柜，实现了消防泵的手动控制和自动控制，在手动模式下，人工操作消防泵的启动、停止和复位，在自动控制方式下，设定好启动、停止消防泵的压力限值，通过电接点压力表的压力反馈值实现自动启停泵的功能。自动转换开关智能控制柜还可实现常用电源和备用电源的自动切换，保证可靠供电和系统安全性。

对消防泵手动控制方式进行重新设计，分别在毛煤仓下消防泵房、9层配电室、毛煤仓上平面岗位工值班室附近安装了控制箱及线路，控制箱配设启动、停止、复位功能，实现了仓上、仓下消防泵房、9层配电室三地控制，消除了原来只能在仓下泵房进行手动启停机的弊端，极大地方便了操作，节约了时间，减少了无效消耗，避免了紧急情况下对消防供水的延误。

(3)增设了两路消防干式竖管，形成供水应急通道，在系统全部断电或消防泵全部故障的情况下，通过消防车配合仍可保证向仓上供水。

在9号毛煤仓外壁间距2m 垂直敷设两套DN108*5镀锌钢管上仓消防干式竖管，钢管之间通过法兰连接，在每套管道的顶端装设两个SN65室内消火栓，底端分别装设SN65室内消火栓和DN100型快速接头，接头位置距地面1.1m，在管道底端快速接头后部安装DN10016止回阀，在止回阀靠上位置安装DN25泄水阀，应急状态时泄水阀关闭，怠工状态时泄水阀打开。根据仓上用水情况，可以单台消防车单管向仓上注水，也可两台消防车单管注水，或多台消防车双管同时向仓上注水，选用灵活，连接方便，避免了战时临时铺设水带的麻烦，为灭火赢得了宝贵时间，同时化解了消防员负重上楼、仓顶边缘高空敷设水带发生坠落或其它人身伤害的风险。

(4)分别在M12/M22胶带机走廊机头和驱动站上方部位、101/102配仓胶带机走廊中部、103/104配仓胶带机走廊中部增设了消防水幕，自动喷水阻挡火焰和烟气从一个防火分区向另一防火分区蔓延，实现有效防火分隔。消防水幕系统由感温雨淋报警阀组、温控喷头及传导管、水幕喷头、过滤器、截止阀、止回阀、旁通阀、压力表、试水阀、供水与配水管道等组成。设计选用ZSFM50型感温雨淋报警阀，公称通径DN50mm，额定工作压力1.6～2.4MPa，水幕喷头布置成3排，排距3.6m，每根喷水支管上装设一字型开口喷头6枚，以形成可靠的防火隔断。温控喷头选用68℃ZSTM-A 型不锈钢直立喷头，喷头口径15mm，喷头距顶部13cm，传导管控制阀保持常开，旁通阀常闭，旁通阀仅在试验或雨淋阀故障时开启。控制阀选用D373F 软密封手动铸钢蝶阀，公称通径DN50mm，公称压力PN1.6MPa，过滤器选用GL41H 型法兰铸铁产品，公称通径DN50mm。发生火灾时，在火灾温度的作用下，温度达到68℃时，闭式喷头的热敏元件玻璃泡即胀裂，喷头开始喷水，由于持续喷水泄压造成雨淋报警阀的上部水压低于下部水压，在压力差的作用下，原来处于关闭状态的雨淋报警阀阀瓣打开，压力水通过雨淋报警阀流向管网、开式喷头，喷头组持续密集喷水形成多层水帘，阻挡火灾、烟气的蔓延。

(5)在重点胶带机走廊增设自动喷水灭火系统。M12/M22胶带机走廊是向跳汰系统毛煤仓上输煤的唯一通道，走廊宽8.5m、长195m，坡度15.43°,机头机尾高差52m，内置两条宽1.4m 的胶带机，承担着每年向毛煤仓上输送1200万吨原煤的重要任务，其重要性非常突出。原设计该胶带机走廊内配置的消防设施仅为消火栓和灭火器，一旦出现火情，人员进入走廊内实施灭火，容易造成人员中毒、烧伤或其他伤害，而且发现、处置火情的时间往往会滞后，为了实现第一时间进行安全、有效处置，增设了简易自动喷水灭火系统。在M12/M22胶带机走廊靠西侧沿屋面板坡向布设一根Φ108镀锌钢管，起点与M22机头消防水管连通，尾部终于驱动站之上，总长155m。作为消防系统配水主管，在胶带机上方空间每间隔3.1m 水平布设一根Φ40mm 长5m 的支管，每条支管布设3个直立型闭式喷头。喷头型号为T-ZSTZ15，公称动作温度为68℃，喷头距走廊顶部13cm，沿走廊全程共安装47组支管、141个68℃闭式喷头，在系统入口段装过滤器、末端设排污阀。由此，形成了一个完整的自动喷淋消防网络。一旦某一位置出现火情，温度上升至68℃，上方的闭式喷头热敏元件玻璃泡即胀裂，管道中的水在压力作用下呈放散状喷出，第一时间在着火点对应位置实施精准自动灭火，将极大地提高了灭火的效果，有效避免了火灾的蔓延、扩大。

2 解决的关键技术问题及创新点

(1)校核技术参数、优化设备选型，保证水泵或消火栓出口零流量时的压力不应大于设计工作压力的140%、且易大于设计工作压力的120%，当出流量为设计流量的150%时，其出口压力不应低于设计工作压力的65%，流量扬程性能曲线应为无驼峰、无拐点的光滑曲线，满足各种工况下水泵稳定运行，可靠供水，从根本上避免发生爆管、崩裂、密封漏水和水压不足等直接影响消防供水的关键技术问题，消除了安全隐患。

(2)改进消防泵控制方式和电气设备、线路，实现安全、灵活、便捷控制，提高了作业效率和操作的可靠性。实现常用电源和备用电源的自动切换，在仓上作业平面、仓下水泵房、9层配电室均可启、停机操作，避免了原来员工只能跑到仓下水泵房启停机的弊端。

(3)增设消防干式竖管，开辟应急供水通道，实现多方式、多途径、多工况可靠供水，消除供电及水泵故障等意外因素对消防供水的不利影响。

(4)合理划分防火分区，增设消防水幕，实施防火分隔。精准匹配仓上建筑结构、设备布设等现场情况，优化工程技术措施，通过设置消防水幕，水幕系统通过温控(68℃)自动启动或手动方式启动，操作方便，实现阻火隔烟，控制火灾蔓延，防止损失扩大。

(5)在重点部位关键环节设置自动喷水灭火系统，实现第一时间喷水灭火，及时控制初期火情，提高处置火情的最佳效果，推进自动喷水灭火系统技术措施在选煤厂生产现场的实际应用。

3 改造研究成果

通过文献检索、科技查新和广泛调研，与当前国内外同类研究相比，选煤厂毛煤仓消防系统综合改造研究成果存在以下几个鲜明的特点：

(1)系统成果全面：针对毛煤仓上作业平面这一特殊区域存在的消防安全隐患与问题，分别从消防供水设备更新、供水方式完善、电气系统控制、防火分隔和自动喷水灭火实施等五个方面进行了彻底的综合改造与完善，弥补了过去仅灭火器、室内消火栓等简单消防设施带来的不安全、不可靠、效率低等缺陷，实现了从仓下到仓上、水源端到系统端、手动与自动等统筹兼顾、内容完善、功能互补的消防保障系统。

(2)针对性强：针对不同的隐患、问题及现场定制不同的整改方案和安全技术措施，每一项整改均有非常明确的现实指向与专业技术要求，设计将普通水泵更换成专用消防水泵，主要是解决消防系统出口零流量和150%流量等工况下，普通水泵性能不能满足要求、供水无保证的隐患；重新设计消防泵控制方式及配电系统，主要是解决水泵日常电源和备用电源不能自动切换，且启停泵操作只能在仓下零平面泵房内进行的局限和对防灭火工作的延误；增设干式竖管，主要是解决在系统全部断电或消防泵全部故障的情况下不能为煤仓上水的问题，为消防供水提供应急通道；在M12/M22胶带机走廊头部和驱动站上方、101/102胶带机走廊中段、103/104胶带机走廊中段分别增设消防水幕，主要是解决火灾时火焰和烟气从一个防火分区向另一防火分区蔓延的问题，实现有效防火分隔；在M12/M22胶带机走廊增设简易自动喷水灭火系统，主要是解决人员进入该走廊灭火容易发生中毒、烧伤和其他伤害，且不能保证第一时间发现火情、第一时间实施灭火的问题。

(3)实用性强：坚持一切从实际出发，切实解决了毛煤仓存在的实际问题，提高毛煤仓消防系统可靠性、安全性。节约时间，减轻劳动强度，提高作业效率，保障操作安全。减少以致避免无效操作在满足消防安全技术要求的前提下，通过综合改造收到了非常好的效果，达到了实用、好用、管用的效果，保障了毛煤仓生产安全。

4 推广应用情况

自动喷水灭火系统在保护人身和财产安全方面具有安全可靠、经济实用、灭火成功率高等优点，广泛应用于工业建筑和民用建筑。毛煤仓消防系统综合改造对消防泵控制方式和电气设备、线路进行了改进，增设了消防干式竖管、消防水幕及简易自动喷水灭火系统，满足现有生产安全需求，提升了准能选煤厂选煤厂消防技术水平和安全水平。改造后毛煤仓消防供水系统选用专业消防泵、一开一备，提高了其运行的可靠性，且与M22胶带机走廊的供水系统、9号仓外壁的消防应急管路系统互补，形成了相对独立的三路消防供水系统，极大地保证了毛煤仓上消防供水安全，有效解决高层建筑的消防供水难题，为其它企业的消防供水设计提供了有益的借鉴。

准能选煤厂在M12/M22胶带机上仓走廊、CM11、CM21胶带机涵洞走廊、槽仓下1008、1009胶带机都安装了简易自动喷淋灭火系统，203胶带机走廊安装了湿式自动喷水灭火系统，所有胶带机走廊都安装了消防水幕系统，201管状胶带机机头走廊装设了雨淋系统，实现了灭火、阻火、冷却、隔离的自动喷水灭火功能。

5 社会效益和间接经济效益

准确评价选煤厂毛煤仓消防系统综合改造对企业带来的经济效益比较困难，但是我们可以通过由局部推广到全局的办法来讨论消防系统综合改造带来的经济效益，衡量标准是毛煤仓火灾事故经济损失的费用。在各类灾害事故中，火灾是最经常的，最普遍的，最严重灾害事故之一。火灾事故的经济损失分为直接经济损失和间接经济损失，其直接经济损失主要包括人和物两个方面：

(1)人的方面：人身伤亡的抢救费用、医疗费用、善后处理费用。

(2)物的方面：房屋建筑物、机器设备、运输设备、工具器具等造成的净损失。

间接损失主要是指因火灾事故导致的停产或减产造成的经济损失，也包括因此给企业名誉受损带来的损失。准能选煤厂的9座毛煤仓属于高层建筑，消防安全非常重要，如果毛煤仓一旦失火，将直接使选煤厂跳汰洗选系统停产，给选煤厂带来很大的财产损失。

综上所述，选煤厂毛煤仓消防系统综合改造的社会效益和间接经济效益是相当明显的，对减少人员伤亡及财产损失和促进安全生产的发展至关重要的，不容忽视的。

6 结语

准能选煤厂毛煤仓消防系统综合改造，不仅对选煤厂跳汰洗选系统的正常运行具有重要意义，而且对准能公司的发展提供了有效保障。该项目提高了毛煤仓消防上水的可靠性，即使消防泵全部停用，也可实现从地面直接向煤仓上平面的可靠用水，有效解决高层建筑的消防供水难题，同时自动喷水灭火系统的设计在保护人身和财产安全方面起到了安全可靠、经济实用、灭火成功率高等作用，为选煤厂毛煤仓的消防安全保驾护航，对保护公众安全、经济建设和社会发展、社会稳定发挥着重要作用，为其它企业的消防供水设计提供了有益的借鉴。