封闭煤场工程给排水及消防系统设计要点分析

王 帅

（国核电力规划设计研究院有限公司，北京 100095）

根据我国有关环保法规，对粉尘超标实行收取排污费和处罚，近些年国家对的环保要求不断提高，许多露天煤场因扬尘污染问题被关停或取缔，包括燃煤发电厂在内的工矿企业的露天堆煤场相继开展封闭改造。煤场封闭后可有效减少由雨水冲刷和大风引起的损失，有效降低粉尘污染，减轻煤场区域雨水对环境的污染，改善煤场周围环境，增加储煤量，改善煤场机械设备运行条件，降低设备维修量，具有一定的经济效益和较高的环境、社会效益。

煤场封闭后为相对的密闭空间，与露天煤场相比，场内通风条件差，煤炭中会挥发出氢气、甲烷等可燃气体，在运输、装卸过程中产生的大量粉尘会悬浮于空气中，严重损害工作人员的身体健康，还可能引发煤粉、可燃气体爆炸事故，存在消防安全风险[1-3]。同时，煤场封闭后区域内的雨水径流系数增大，下游雨水排水设施的排水能力不足，导致排水不畅，对此，煤场封闭改造工程应重点关注。

封闭煤场的给水排水及消防系统设计主要包括室内喷雾降尘给水、室内外消防给水、室外雨水排水和灭火器等。

1 室内喷雾降尘给水系统

煤尘不仅会加速机械设备、仪表损坏，还会给人的健康带来较大的伤害，煤尘达到一定浓度后，还会遇火星爆炸[3]，因此室内喷雾除尘措施对封闭煤场的安全运行至关重要。降尘给水系统主要设计原则如下：（1）在煤场四周设置降尘喷雾装置（喷洒水管及洒水喷枪），其配置规格和数量满足煤场堆料范围全覆盖。定时向煤堆洒水，有效控制煤尘污染；（2）斗轮堆取料机上安装喷水装置，堆取作业时自动喷水；（3）在落差大于4m的转运点安装缓冲锁气器，在带式输送机头部漏斗和导料槽出口处安装喷雾抑尘装置。

系统设计时应充分考虑用水水质要求，合理利用生产污水或中水等，做到梯级用水，节约水资源；必要时需要设置增压泵以满足洒水喷枪的水压要求。另外，需要结合工程具体情况合理设置防冻措施。

2 室内外消防给水系统

封闭煤场消防给水系统包括室外消火栓系统和室内消防水炮系统，根据《火力发电厂与变电站设计防火标准》（GB 50229—2019）[4]要求，煤场周围的消防给水管网设为环状，室外消火栓间距不大于120m；在机组容量为300MW及以上的燃煤电厂室内贮煤场设置固定消防水炮系统，要求至少1门水炮的水柱到达煤场内任一点，每门水炮的流量不小于20L/s，并应具有直流和水雾两种喷射方式。规范的条文说明中明确，鉴于煤的燃烧特性，认为水炮的额定流量无需过大；另外，基于煤场内煤的自燃特点，布置时能有一门水炮对煤场内任意一点提供保护即可。机组容量300MW以下的燃煤电厂室内贮煤场未要求设置固定消防水炮系统，由于室内贮煤场消防安全风险高，因此在实际工程中建议设置固定消防水炮系统。另外，结冰地区的湿式供水管应设置防冻保护措施，建议采用干式供水系统，其充水时间不大于5min[5]。

另外，在《火力发电厂与变电站设计防火标准》（GB 50229—2019）实施前，均按照《固定消防炮灭火系统设计规范》（GB 50338—2003）[5]要求，工业建筑的消防用水量不应小于60L/s，室内消防炮的布置数量不应少于2门，应能使2门水炮的水射流同时到达被保护区域的任一部位，其要求的消防用水量大且水炮的数量多。

封闭煤场新建或改造工程，都应注意水炮在实际工作压力下的射程和流量同额定工作压力的关系。露天煤场封闭改造工程中应根据现有消防水泵的参数，结合消防水炮的选型、煤场尺寸和所需的消防用水量和压力等条件综合评估，必要时需设置消防增压泵。根据《室内固定消防炮选用及安装》（08S208）[6]中的消防水炮性能参数，在一定额定工作压力下，额定流量越大，其额定射程越大，因此，当消防给水压力偏小时，可采用额定流量较大的消防水炮来降低对消防给水管网的压力要求。水炮的设计射程和设计流量按下式确定：

式中：DS为水炮的设计射程，m；DS0为水炮额定工作压力时的射程，m；Qs为水炮的设计流量，L/s；QS0为水炮的额定工作压力时的流量，L/s；Pe为水炮的设计工作压力，MPa；P0为水炮的额定工作压力，MPa。

消防水炮按控制方式分为手动消防水炮、远控消防水炮、自动消防水炮和数码编程消防水炮，根据《火力发电厂与变电站设计防火标准》（GB 50229—2019）要求，宜采用就地手动控制，实际工程中常采用电动远控消防水炮和自动消防水炮，均具有就地手动控制的功能，且为优先控制。

3 灭火器

根据2019年发布的《火力发电厂与变电站设计防火标准》（GB 50229—2019）要求，室内煤场应配置灭火器，配置场所为装卸设备和堆取料机处，其火灾类别为A级，中危险等级。通常采用手提式磷酸铵盐干粉灭火器，单具灭火器的最低配置基准为2A，灭火剂充装量为3kg即满足要求，灭火器最大保护距离为20m。由于煤场内设置了固定消防水炮系统，因此灭火器配置设计计算时的修正系数K可取0.7。

4 雨水排水系统

煤场排水系统主要为室外雨水排水系统，露天煤场的雨水径流系数为0.15～0.30，且为含煤废水，需经含煤废水处理设施处理达标后排至雨水排水系统；而封闭煤场收集的主要是屋面雨水，其径流系数为0.85～0.95，且雨水不含煤，无需设置含煤废水处理设施，直接排至雨水排水系统，屋面雨水的收集系统需根据屋面的形式确定，但收集的雨水量大幅增加，需根据当地暴雨强度公式复核现有室外雨水排水系统的能力，露天煤场封闭改造工程中应重点予以关注，若不满足要求，需进行改造，避免因排水不畅影响煤场的正常运行，甚至导致雨水倒灌而污染环境。

5 结论

（1）封闭煤场室内喷雾降尘措施对封闭煤场的安全运行至关重要，系统设计时应充分考虑用水水质要求，合理利用生产污水或中水等，做到梯级用水，节约水资源。

（2）封闭煤场应设置室内固定消防水炮系统，结合消防水炮的选型、煤场尺寸和所需的消防用水量和压力等条件，优化布置，减小系统改造工程量，节约投资。

（3）露天煤场封闭改造工程中，雨水排水量大幅增加，为此需根据当地暴雨强度公式复核现有室外雨水排水系统的能力，不满足时需进行改造，避免因排水不畅而影响煤场的正常运行，甚至导致雨水倒灌而污染环境。