昆钢重型装备集团31.5MN液压锻造车间消防设施改造设计

2021-01-14徐建宇田俊东陶亚莉

河北水利电力学院学报 2021年2期

徐建宇，李燕，田俊东，陶亚莉，黄凌

(1.昆明钢铁控股有限公司，云南省昆明市安宁市昆钢建设街82号 650302;2.河北水利电力学院，河北省沧州市重庆路1号 061001)

昆明钢铁控股公司第一炼钢厂于20世纪50年代初建成投产，原设计为3座公称容量15t的转炉。2000年经过转炉扩容和氧枪改造，该厂主要工艺设备有容量为20t的转炉，1座600t混铁炉和1座300t混铁炉，3个吹氩(氮)站，2000年共生产钢90.6万t，连铸坯88.78万t，转炉平均出钢量为22t/炉，转入量为24t/炉。2003年对转炉进行再次扩容，扩容后转炉装入量达到30t/炉，年产钢量达到150万t，并对转炉烟气净化系统进行提升改造达到相应的环保要求。直至2011年为了响应国家深化供给侧改革号召，昆钢公司对原第一炼钢厂进行淘汰关停之后将其生产车间厂房进行提升改造成为下属全资子公司昆钢重型装备集团锻造车间。改造后生产工序有钢坯下料、加热、成形、锻后冷却、机加工及表面处理等；生产设备包括切割机、加热炉、31.5MN锻造液压机、表面处理设备等。

1 工程概况及现有消防设施问题

本工程建设地点为昆钢厂区内原第一炼钢厂区，现为昆钢重型装备集团锻造车间厂房。该生产区已有主干道路和车间引道，主干道为7m，车间引道为6m，路面采用水泥混凝土层面，场地雨水排水可利用现有的雨水排水系统，该道路与昆安高速公路和石安公路贯通。厂区位于云南省昆明市以西32km的安宁市东南郊连然镇，厂区占地9288m2。现厂区实际建设情况为利用现有1座单层砖混结构生产厂房，位于厂区东南方向。厂房内部设置备品备件库房1座及油桶存放区1处；厂房附近设1栋3层砖混结构办公楼、2座浴室并设原料、成品堆存区1座。厂房总建筑面积为6500m2。各建筑物之间满足消防安全距离16m要求。主厂房中安装设备有3150t锻压机组1套，台车式煤气加热炉5台、室式加热炉3台、室式电阻加热炉1台、电阻式热处理炉2台，并配套安装操作机、取料机、钓钩式起重机、锯床及自有锻电液锤等生产辅助设施。

原锻造车间厂房内消防设施仅有MF/ABC5型手提式磷酸盐干粉灭火器36具，主要设置于电气室及高低压配电室内，厂房内未设置室内消防栓。《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014，2018年版)规定建筑占地面积大于300m2的厂房和仓库应设置室内消火系统。该厂房现有总建筑面积为6500m2，并且该厂房耐火等级为四级，建筑体积已经大于5000m3戊类厂房；消防设施已不能满足消防防火要求。必须对现有主厂房室内消防设施进行整改，新增相应的室内消防栓以满足新规范条件下的防火设防要求。

2 生产工艺简述及火灾危险性分析

2.1 生产工艺简述

锻造车间加工大型锻件和小型锻件。大型锻件生产以钢锭及钛合金为原料，生产工艺可分为：加热—锻造—锻后热处理—检验几个过程。其中加热过程是将原料钢锭及钛合金进厂后，放入加热炉进行加热处理，加热到锻造所需温度后送锻造工序进行锻造加工。锻造系统采用挤压方式对加热后的锻件进行加工。锻后热处理主要通过温度调节对锻造成型的锻件在热处理炉中进行热处理，改变锻件产品的硬脆度等性能，经过热处理炉加热后的锻件经空气自然冷却。小型锻件的原材料部分来自于大型锻件余料，部分为原料钢锭，生产工艺为：锻前处理—加热—锻造—锻后热处理—整理及检验几个过程。锻前处理主要是锻锭的切割，由切割锯床完成。加热是将经过锻前处理切割形成的锻件放入加热炉进行加热，待锻件加热到锻造所需温度后送入锻造工序通过锻压机进行加工。锻造成型后放入热处理炉进行热处理，最终热处理后的锻件经过空气自然冷却。

2.2 火灾危险性分析

2.2.1 厂房生产过程的火灾危险性分析

液压锻造生产工艺是一种普通钢坯加工制造生产线，主要由下料、加热坯件、模锻、切边、热校正、锻件冷却、打磨毛刺、锻件热处理、清理锻件氧化铁皮、检验等几个工序组成。根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014，2018年版)该项目工段主要是在常温条件下加工使用不燃烧物质，因此生产过程中火灾发生危险性较低。

2.2.2 生产原材料的金属特性

本工程主要原材料为碳素钢、合金钢、有色金属及其合金等，其中钢料是锻造的主要原材料，该材料都具有良好耐腐蚀性、耐热性。所谓耐热性是指既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性，在高温时有足够的强度即热强性。混合煤气由昆钢第二煤气加压站供给，压缩空气由昆钢压缩空气站供给，因此厂区内存放可燃物品较少，原材料促使火灾发生可能性较低。结合生产线及生产所用主要材料的特性，根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014，2018年版)，该项目工段主要是在常温条件下加工使用不燃烧物质，因此该厂房属于生产火灾危险性分类为戊类，耐火等级为四级的单层厂房。

2.3 火灾因素分析

本工程火灾可能的诱发因素主要是：各用电设备防护不当诱发火灾，雷击诱发火灾。本工程火灾隐患场所主要是：主电气室、生产机组的地面液压站，各机组的电气室、变配电室、操作室、控制室、电缆夹层、电缆桥架等。

3 厂房消防改造设计

3.1 建筑消防设计

该厂房轴线长190m，宽64m，高6.0m，基本柱距为6.0m；厂房按3跨进行布置。厂房内分别设置了安全出口﹑疏散走道、消防通道等。厂房内装修材料根据《建筑内部装修设计防火规范》要求，选用不燃或难燃材料并依功能及有关规定选用。厂房柱、梁可采用防火保护的金属结构。厂房屋面采用难燃烧体的轻质复合屋面板，但该板材的表面材料应为不燃烧材料，内填充材料的不燃性能不应低于B2级。厂房预制钢筋混凝土构件的接点外露部位，应采取防火保护措施，且该节点的耐火极限不应低于相应构件的规定。各构件均达到规范要求的耐火等级：单层柱≥2h，梁≥1h，屋面承重构件≥0.5h。管道穿过隔墙楼板时，采用A级防火材料将其周围的缝隙填实。主车间火灾危险级别为戊级(该车间内无局部超过戊类级别的工段和仓库，无局部使用甲、乙、丙类液体或可燃气体的部位)，耐火等级为四级的单层厂房。按照《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014，2018年版)要求，作为一个建筑防火分区，该防火分区内设置7个安全出口。安全出口分散布置，其相邻2个安全出口最近边缘之间为19.5m。主车间疏散门净宽为4.5m；主车间任意一点到最近疏散门的距离约为60m。主车间建筑在耐火等级、层数和防火分区的最大允许面积、安全疏散等均满足《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014，2018年版)要求。

3.2 给排水消防设计

消防水源主要来自供云南安宁市生产、生活用水的车木河水库，该水库有效库容为674万m3，分别由2根DN600的管道输出。昆钢各个生产、生活及消防用水都从DN600管道搭接，本项目消防给水管分别接自这2根主供水管道，搭接点压力为0.5MPa。根据《建筑设计防火规范》和《消防给水及消防栓系统技术规范》有关室内外消防给水水压的相关要求，在不需要建消防加压设备的情况下已满足消防供水水量及水压的要求，并满足两路供水水源的要求。

室内消火栓系统用水量为10L/s，火灾延续时间2h，1次消防用水量为72m3。厂房室外消防栓用水量为20L/s，火灾延续时间1h，1次消防用水量为72m3，总消防用水量为144m3。根据现场查勘，在厂房周围已布置4具地上式室外消防栓，已满足《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014，2018年版)所要求的室外消防栓的保护半径不超过150m，且间距不应大于120m的要求。

本厂房内均设消火栓进行保护。其布置保证室内任何一处均有2股水柱同时到达。每个消火栓箱内均配置消火栓1个，麻质衬胶水带1条，直流水枪1支。室内消火栓用水量为10L/s，室内消火栓管网沿厂房呈环状布置，管径DN100，采用65mm消火栓，栓口离地面高度为1.1m，消火栓个数为37个。为了当发生火灾时，消防车的水泵可迅速方便地通过该接合器的接口与建筑物内的消防设备相连接，并送水加压，使室内的消防设备得到充足的压力水源，以扑灭不同楼层的火灾；为了有效地解决发生火灾后，消防车灭火困难或因室内的消防设备得不到充足的压力水源无法灭火等问题，在厂房外接近道路边设置DN100消防水泵接合器，设置室内DN100消防管线长为850m，DN65消防管线长为260m。在利用厂房内原有灭火器的条件下，在厂房内及厂房区域内新建功能用房中增设MF/ABC3磷酸铵盐干粉灭火器28具。

厂房室内消防给水分别接着厂区内原有DN600生产及消防主管与第一炼钢厂DN250生产供水管，接口压力不小于0.5MPa，满足《建筑设计防火规范》(GB50016-2014，2018年版)所要求的向室外、室内环状消防给水管网供水的输水干管不应少于2条的要求。当其中1条发生故障时，其余的输水干管应仍能满足消防给水设计流量的要求并且满足厂房消防栓栓口动压不应小于0.35MPa，且消防充实水柱按13m计算的要求。厂房内设置的消火栓管网，管材采用镀锌钢管，沟槽连接。室外设置消防管网采用环状，管材采用镀锌钢管，埋设深度不小于1.0m，镀锌钢管采用沟槽连接。本工程火灾时的排水，经汇集排至厂房外原有排水沟，最终排至厂区区域外。

3.3 电气消防设计

为确保厂房的安全生产和生命财产的安全，认真贯彻执行“预防为主、防消结合”的消防工作方针及国家有关安全防火方面的法规。在建筑设计、总图布置、消防给水、存在火灾隐患的场所等方面均按行业现行法律、规程、标准要求进行设计、施工。做好本工程防火、防爆、安全疏散工作，并针对工程发生火灾特点，立足自防自救，采取可靠的防火措施，做到安全实用、技术先进、经济合理。

消防系统接地利用厂房综合接地装置做为其接地板，设独立引下线。要求综合接地电阻不得大于4Ω(采用专用接地装置时，接地电阻不得大于1Ω)。疏散指示照明及应急照明连续供电时间不小于30min，应急照明系统干线采用耐火或阻燃电缆(导线)明敷于金属线槽。支线采用耐火或阻燃导线穿焊接钢管敷设。每道厂房进出口大门顶部设置照度要求不低于0.5lx疏散指示照明，应急照明和疏散指示标志，采用蓄电池作备用电源，且连续供电时间不应小于20min。

生产厂房根据工艺确定的厂房类别为戊类，根据《建筑设计防火规范》(GB50016-2014，2018年版)中11.4.1条规定该厂房不需设置自动报警系统。

3.4 排烟及通风消防设计

生产车间属戊类厂房，根据《建筑设计防火规范》(GB50016-2014，2018年版)的要求，车间内所有面积不小于300m2的房间采用自然排烟方式，房间内可开启外窗净面积大于建筑面积的2%。做为自然排烟的窗口宜设置在厂房的外墙上方或者屋顶上，并能方便开启。自然排烟口距该防烟分区最远点的水平距离不应超过30m，本厂房设计满足该项标准。

3.5 消防道路设计

厂区已建构筑物的总平面布置、防火间距、安全疏散距离、防火分区和安全出口等严格按《建筑设计防火规范》《工业企业总平面设计规范》《钢铁冶金企业设计防火规范》的规定设计。厂区内道路采用城市型，道路系统的布置除满足生产及人行要求外，还考虑满足消防规范的要求。道路成环形布置，并且道路中间消防车道与环形消防车道交接处应满足消防车转弯半径的要求。消防车道路面、扑救作业场地及其下面的管道和暗沟等应能承受大型消防车的压力，消防车道与厂房之间不应设置妨碍消防车作业的障碍物。

道路路面宽度分别为主干道7.0m和4.0m。路面采用水泥混凝土面层(28d龄期抗折强度4.5MPa)，道路内缘最小转弯半径分别为9m、12m不等。车间引道位置依车间大门位置而定，车间引道路面为水泥混凝土结构。道路结构层采用水泥稳定级配碎石。充分利用厂区现有绿化和景观，在厂区局部地段种植观赏性植物。绿化重点为厂房前面区域、道路两侧及预留空地，种植草坪、花草、树木。