危废焚烧工程火灾危险性分析及消防系统的选择

张茂 鲍建镇 郎明松 回春雪

(重庆赛迪热工环保工程技术有限公司 重庆 401122)

0 引言

危废焚烧工程采用的原料主要为固体、半固体、浆状、液体以及桶装可燃废物等。这些危废几乎涉及所有工业领域，其最主要的特点就是成分复杂、性质不稳定、危险性高。为了保证生产的连续性及稳定性，危废焚烧工程需要考虑一定周期内的原料储存，并按焚烧炉要求进行配伍。原料的堆存使得原料储存区域成为火灾发生的重点区域。

为保障危废焚烧系统的安全运行，在工程设计之初就要根据原料特性，对照相关规范进行各建构筑物，特别是原料储存区域的火灾危险性划分，并合理选择消防系统。消防系统的设计以预防为主，同时配备完善的报警设施，将火灾消灭在初期阶段，最大限度地减少火灾造成的损失。由于我国危废处置行业起步较晚，行业规范还不够系统及完善，在进行工程设计时，除了依据危废行业规范及国家通用规范外，还需要借鉴其他相关行业的规范，以期完善消防设计的要点和依据。

1 火灾危险性分析

1.1 概述

要选择合理的消防系统，首先要做好焚烧工程各区域的火灾危险性划分。以采用柴油为辅助燃料的危废焚烧工程为例，总图布置上主要分为两大区域，即废液罐区和焚烧区域。废液罐区主要布置可燃废液罐、柴油罐、卸车泵、输送泵等。焚烧区域一般由3个子车间组成，包括料坑车间、焚烧车间及辅助用房。料坑车间主要功能为固体、半固体原料的储存和预处理，焚烧车间主要布置焚烧生产线，辅助用房主要布置电气室、控制室、空压机房、余热锅炉汽水设备及柴油发电机房(备用电源)等。

1.2 火灾危险性划分

根据《危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范》(HJ/T 176—2005)第7.2.3.2、7.2.3.3条[1]，焚烧厂房的生产类别属于丁类，耐火等级不低于一级；焚烧炉采用轻柴油燃料启动点火及辅助燃烧时，油箱间、油泵间为丙类生产厂房，耐火等级不低于二级。但并未对废液罐区和料坑车间作出说明。

关于柴油罐及泵房，值得一提的是，《建筑设计防火规范(2018年版)》(GB 50016—2014)[2]将柴油的火灾危险性划分为丙类，但前提必须是闪点≥60 ℃。随着我国的柴油标准逐渐与国际接轨，柴油闪点由60 ℃降至45～55 ℃，按照GB 50016—2014规定应为乙类。在《石油化工企业设计防火标准(2018年版)》(GB 50160—2008)[3]中，可燃液体的火灾危险性分类更为详细：-35号和-50号轻柴油为乙A类，其他轻柴油为乙B类，重柴油为丙类可燃液体，但是对于55 ℃≤闪点<60 ℃的轻柴油，当储罐操作温度≤40 ℃时，其火灾危险性可视为丙A类。危废焚烧工程中，柴油储罐的操作温度为常温，考虑夏季高温及冬季伴热，也可以通过设置遮阳棚、冷却设施和控制伴热温度来限制操作温度。因此，HJ/T 176—2005将柴油罐区及泵房定位丙类是合理的，但生产单位应注意选用闪点≥55 ℃的柴油，以节约建设及运行成本。

一般来说，废液罐区和料坑车间的火灾危险等级应根据收运的物料性质确定，根据以往工程经验，可在收运及分拣环节对物料进行筛选，实际工程常按丙类来考虑。由此，可将废液罐区与柴油罐区进行合建。

参照柴油罐区及其他行业规范，如《火力发电厂与变电站设计防火标准》(GB 50229—2019)[4]、《钢铁冶金企业设计防火标准》(GB 50414—2018)[5]，柴油发电机房的火灾危险等级也为丙类。

其他辅助用房火灾危险性一般为丁/戊类。

可以看出，焚烧工程火灾危险性较大的区域主要是废液罐区(含柴油)、固废料坑及柴油发电机房，这些区域在消防系统的选择上应重点关注。

2 消防系统的选择

2.1 废液罐区

本区域的火灾类别主要为B类，由于储存量不大，多采用小容量固定顶立式罐或卧式罐。对于B类火灾，灭火系统可选用水喷雾、细水雾、气体、泡沫、蒸汽及干粉等。考虑到废液罐区一般露天布置或仅设置顶棚，为非密闭环境，同时可能发生罐内着火，因此水喷雾、细水雾及气体灭火系统都不适用。

(1)火灾报警

根据《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116—2013)[6]第12.2节，除浮顶和卧式油罐外的其他油罐宜采用火焰探测器，在油罐区高位处设置点型红外火焰探测器或图像型火灾探测器做辅助探测，同时火灾报警信号宜联动工业视频装置来确认火灾。

根据GB 50229—2019第7.1.7、7.1.8条，点火油罐应设置感温探测器，废液罐区可参照此条。

(2)冷却设施

根据GB 50116—2013第8.1.4条，甲、乙、丙类液体储罐区内的储罐应设置移动水枪或固定水冷却设施。而GB 50160—2008第8.4.5条也指出，可燃液体地上立式储罐应设置固定或移动式消防冷却水系统，但只有罐壁高度>17 m、容积≥10 000 m3或容积≥2 000 m3的低压储罐强制采用固定式消防冷却水系统；同时，根据第8.4.6条，可燃液体地上卧式罐宜采用移动式水枪冷却。GB 50229—2019也有类似规定，第7.2.2条要求点火油罐宜设置移动式冷却水系统。综合以上规范，废液罐区宜采用移动式水枪冷却。

(3)灭火设施

根据GB 50016—2014第8.1.2、8.3.10条，储罐(区)周围应设置室外消火栓系统，单罐容量>1 000 m3的固定顶罐应设置固定式泡沫灭火系统，罐壁高度<7 m或容量≤200 m3的储罐可采用移动式泡沫灭火系统，其他储罐宜采用半固定式泡沫灭火系统。结合GB 50160—2008第8.3.7条和GB 50229—2019第7.8.2条，对于容量≤200 m3的储罐，3个规范均允许采用移动式泡沫灭火系统。因此，可控制储罐容积，尽量选用低倍数移动式泡沫灭火系统。

根据GB 50160—2008第8.8.1条，工艺装置有蒸汽供给系统时，宜设置固定式或半固定式蒸汽灭火系统。焚烧系统设有余热锅炉，可产生1.2～1.6 MPa的饱和蒸汽，且产汽量大于车间用汽量，富余蒸汽可用于蒸汽灭火系统。地上式可燃液体储罐区宜设置半固定式灭火系统，对初期火灾效果较好[7-8]。

2.2 固废料坑

本区域的火灾类别主要为A类。固废料坑上方设有抓斗吊车，用于焚烧炉上料，屋面标高一般都在20 m以上，因此该区域属于大空间场所，对火灾报警及灭火要求都更高。

(1)火灾报警

根据GB 50116—2013第12.4.1、12.4.5条，高度>12 m的空间场所宜同时选择两种及以上火灾参数的火灾探测器，同时，火灾初期产生少量烟并产生明显火焰的场所，应选择1级灵敏度的点型红外火焰探测器或图像型火焰探测器，并应降低探测器设置高度。固废料坑一般按长方形布置，加之屋面高度较高，工作环境恶劣，经常有粉尘等污染物，采用普通的感温、感烟探测器很难对整个料坑进行全面监控，且无法起到预防火灾的作用。工程中常采用红外热成像仪对料坑温度进行监控，当料坑局部温度过高，热成像仪会发出报警并提供具体位置坐标，以便操作人员进一步判断或处理火灾隐患，做到预防报警相结合。

(2)灭火设施

固废料坑由于抓斗吊车上料需要，必须保证其上部空间无遮挡，加之车间空间较大、高度较高，无法布置喷淋管，因此自动喷水、水喷雾、细水雾、气体、干粉、(半)固定式泡沫等灭火系统都难以胜任。

根据GB 50016—2014第8.3.5条，难以设置自动喷水灭火系统的丙类生产车间应设置其他自动灭火系统，并宜采用固定消防炮等灭火系统。消防炮可采用水或泡沫为灭火介质，分为手动式和自动式，手动式需要人工判断与操作，考虑到料坑成分复杂，着火后产生的烟对人体危害较大，应尽量选用自动式，同时结合红外热成像仪或火焰检测器，可与消防炮连锁控制，实现自动灭火[9]。

蒸汽灭火系统是扑灭初期火灾比较有效而经济的手段。料坑四周可设置蒸汽喷射管道，由于料坑较长，可分区布置，分别设置控制阀门，当发生超温报警时，可自行打开相应区域的控制阀喷射蒸汽，从而隔绝外界空气实现灭火[10]。

2.3 柴油发电机房

本区域的火灾类别主要为B类。根据GB 50229—2019第7.1.7、7.1.8条，柴油发电机房内需设置感烟、感温火灾探测器进行火灾报警，机组容量为300 MW及以上的，还要设置水喷雾、细水雾等灭火系统。另外，根据第7.3.1条规定，柴油发电机房应设置室内消火栓。

在GB 50414—2018中，按柴油发电机组的容量提出了不同的自动灭火系统设置要求，即安装在车间内且总装机容量>400 kW的，应设置水喷雾、细水雾、气体等灭火系统；而安装在车间内且总装机总量≤400 kW的，或安装在厂房外附近或独立房间内且总装机容量>400 kW的，则为“宜设”，没有强制要求。

与300 MW发电厂相比，危废焚烧工程规模较小，柴油发电机组容量较小，建议按GB 50229—2019进行火灾报警系统设计，并按GB 50414—2018进行固定灭火系统设计。

3 结论

通过对若干标准相关条文的分析，按照“预防为主、防消结合”及节约投资的原则，对危废焚烧工程的消防设计提出以下建议：

(1)废液罐区、固废料坑及柴油发电机房火灾危险性可按丙类设计，应选用闪点≥55 ℃的柴油。

(2)废液罐区和固废料坑可根据GB 50116—2013设置火灾自动报警系统，柴油发电机房可根据GB 50229—2019设置火灾自动报警系统。

(3)采用小容量立式罐和卧式罐时，废液罐区宜采用移动式水枪冷却。

(4)对于容量≤200 m3的储罐，废液罐区可采用移动式泡沫灭火系统和蒸汽灭火系统；固废料坑可采用消防炮和蒸汽灭火系统，结合红外热成像仪或火焰检测器实现自动灭火；柴油发电机房可按GB 50414—2018进行固定灭火系统设计。