大型化工液体仓库消防设计探讨

陈丽伟

（众一伍德工程有限公司， 上海 200540）

1 工程概况

某化工物流企业建设的大型液体化工品仓库位于上海某化工园区内， 于2012 年立项， 2019 年建成。 为周边化工企业提供甲、 乙、 丙类化工品仓储服务。 建设仓库位于库区预留地内， 场地东西两侧已建有丙类固体仓库和甲类液体仓库。

作为物流中转仓库， 为提高单位土地面积上存货量以获得高收益， 建设方要求单座仓库的建筑面积和防火分区面积尽量做最大。 根据GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（2018 年版）［1］（以下简称《建规》）第3.3.3 条： 仓库内设置自动灭火系统时，除冷库的防火分区外， 每座仓库的最大允许占地面积和每个防火分区的最大允许建筑面积可按《建规》第3.3.2 条的规定增加1.0 倍。

建设方在预留地内建设3 座乙类（1 项）液体仓库， 2 座丙类（1 项）液体仓库， 2 座丙类（2 项）固体仓库和1 座消防泵房。 所建仓库均为单层， 彩钢岩棉夹芯板屋面， 液体仓库采用钢筋混凝土框排架结构， 固体仓库采用门式钢结构， 建筑耐火等级为二级。 根据《建规》第3.3.3 条要求， 仓库均需设自动灭火系统。 同类别仓库建筑指标相同， 单座仓库概况见表1， 剖面图见图1。

表1 单座仓库概况Tab. 1 General situation of single warehouse

图1 剖面图Fig. 1 Sectional view

2 消防设计

整个库区面积小于100 hm2， 同一时间内火灾起数按1 起计， 根据《建规》， 仓库均需设自动灭火系统、 室内消火栓系统和室外消火栓系统。

丙类固体仓库储存袋装塑料粒子， 堆垛高度约3 m， 采用闭式自动喷水灭火系统。 根据GB 50084—2017《自动喷水灭火系统设计规范》［2］（以下简称《喷规》）， 危险等级为仓库Ⅲ级， 喷头选用早期抑制快速响应喷头， 流量系数K 取202， 最低工作压力0.50 MPa， 作用面积内开放喷头数为12 个，持续喷水时间1 h。 经计算， 自动喷水灭火系统设计流量为100 L／s， 一次设计用水量为360 m3。

乙类、 丙类液体仓库拟储存物料均为桶装液体， 非水溶性， 堆垛存放， 堆垛高度为3.0～3.6 m。根据GB 50151—2010《泡沫灭火系统设计规范》［3］（以下简称《泡规》）采用泡沫－水雨淋系统。

2.1 设计计算

2.1.1 参数选择

乙类、 丙类液体仓库均储存非水溶性物料， 根据《泡规》 第7.1.3、 7.2.1、 7.2.2 条确定供给时间、保护面积和泡沫混合液供给强度， 泡沫液选用保质期比较长的3%水成膜泡沫液。 仓库泡沫－水雨淋系统设计参数见表2。

表2 泡沫-水雨淋系统设计参数Tab. 2 Design parameters of foam-water deluge system

2.1.2 泡沫－水雨淋系统计算

采用消防计算软件进行系统管网计算， 计算结果汇总见表3。 喷头选用泡沫喷头， 其工作压力范围为0.30～0.60 MPa。

表3 计算结果汇总Tab. 3 Summary of calculation results

计算公式如下：

式中： Q 为系统设计流量， L／s； Qi为同时启用的雨淋阀的设计流量， L／s； qi为各节点喷头出流量， L／min； P 为各节点喷头工作压力， MPa； K为喷头流量系数。

2.1.3 泡沫－水雨淋系统流程

泡沫－水雨淋系统流程见图2。

图2 泡沫-水雨淋系统流程Fig. 2 Process flow of foam-water deluge system

为满足《泡规》第7.2.6 条“自雨淋阀开启至系统各喷头达到设计喷洒流量的时间不得超过60 s”的要求， 泡沫混合液供给装置选用机械泵入式比例混合装置， 实现泡沫液和消防水在雨淋阀前管道内混合， 使得雨淋阀开启即可供给泡沫混合液， 缩短供给时间。

发生火灾时， 仓库内火灾报警系统发出报警信号同时开启雨淋阀， 管网出水压力降低， 压力控制系统联锁开启消防泵向管网供水， 消防水流经机械泵入式比例混合装置水轮机的同时， 驱动泡沫液泵按3%比例向泡沫管网供给泡沫， 消防水和泡沫液在雨淋阀前管道内混合， 经过泡沫喷头形成泡沫混合液喷出灭火。 雨淋阀开启先期喷泡沫混合液灭火（不小于10 min）， 后期喷水冷却防止复燃。 泡沫液泵出口至雨淋阀前管道充满泡沫液。

液体仓库共用1 套泡沫供给装置系统， 为保证泡沫混合液供给强度， 在消防泵房内的消防供水干管设流量计， 在仓库内雨淋阀后设系统测试旁路管道。 系统投用前需打开旁路管道阀门和雨淋阀， 进行系统全流量测试， 测试流量不低于设计流量。

2.1.4 消防水量汇总

消防水量计算汇总见表4。

表4 消防水量计算汇总Tab. 4 Summary of firefighting water calculation

2.1.5 消防水量平衡计算

受场地和投资所限， 充分利用东、 西两侧已有环状消防管网的供水能力， 在满足规范要求的前提下， 减少消防设施的占地和投资。 划分为3 个系统供水。

（1） 室外消火栓系统。 为独立环状供水系统，稳高压消防供水系统， 水源来自市政管网， 共有4路DN 300 管道接入， 供水压力不低于0.25 MPa。满足室外消火栓用水量和消防水罐补水量。

（2） 自动喷淋系统。 为独立环状消防供水管网， 临时高压消防供水系统。 设喷淋泵3 台（2 用1备）， 管网供水压力1.15 MPa。 平时由稳压泵稳压，消防时管网压力降低， 联锁开启喷淋泵， 从消防水罐取水。

（3） 室内消火栓系统。 为独立环状消防供水管网， 临时高压消防供水系统。 设消火栓供水泵2 台（1 用1 备）， 管网供水压力0.50 MPa。 平时由稳压泵稳压， 消防时管网压力降低， 联锁开启消火栓泵， 从消防水罐取水。

以丙类液体仓库的消防用水量为水量平衡计算依据。 新建1 座有效容积为500 m3消防水罐。 供（补）水管均为2 路， 按1 路计算供水量。 根据《消规》第4.3.5 条， 补水管（供水管）计算流速不大于1.5 m／s。 消防水量平衡见图3。

图3 消防水量平衡Fig. 3 Firefighting water balance

2.2 消防设备选型

2.2.1 消防泵及稳压系统

库区没有高压电源， 消防电泵选择配置低压电机， 一级负荷供电。 喷淋泵配消防电泵2 台（工作泵）， 柴油机消防泵1 台（备用泵）， 单台流量为125 L／s， 扬程为115 m。 配室内消火栓泵2 台（1用1 备）， 单台流量为25 L／s， 扬程为50 m。 稳压装置1 套： 配置稳压泵2 台（1 用1 备）， 单台流量为3 L／s， 扬程为120 m， 稳压罐1 台。 设2 套压力控制系统： 稳压泵出水一路连接到自动喷淋系统， 管网压力控制在1.15 MPa； 一路经减压后连接到室内消火栓系统， 管网压力控制在0.50 MPa。 设有高位水箱1 座。

2.2.2 泡沫混合液供给装置

配置机械泵入式泡沫比例混合装置3 套（2 用1备）， 单台设计流量为10～175 L／s， 采用3% 水成膜泡沫液， 泡沫液储量按100% 备用， 配置容积为10 000 L 泡沫液罐1 台。

3 设计过程中存在的问题及解决办法

3.1 存在的问题

（1） 根据《泡规》第7.2.2 条， 当保护非水溶性液体时， 其泡沫混合液供给强度不应小于表7.2.2的规定； 当保护水溶性液体时， 其泡沫混合液供给强度和连续供给时间应由试验确定。 仓库建设前期， 建设方拟储存的物料根据用户市场需求， 不能确定水溶性物料品种， 通过试验确定数据存在一定难度， 在消防报批审查阶段， 消防审查部门要求所建仓库不予储存水溶性物料。 若涉及诸多《泡规》明确列出供给强度物料之外的水溶性物料， 泡沫混合液供给强度无设计依据可查。

（2） 《建规》和《泡规》均要求泡沫站距保护对象有安全间距， 使得泡沫液或混合液输送距离远， 时间长。 而《泡规》第7.2.6 条规定“自雨淋阀开启至系统各喷头达到设计喷洒流量的时间不得超过60 s”，使得泡沫混合液供给装置选型受到限制。

3.2 解决办法

（1） 工程设计中若遇到水溶性物料， 建议根据GB 15603—1995《常用化学品贮存通则》［5］第9 章9.3 条规定： 贮存化学危险品的建筑物内， 如条件允许， 应安装灭火喷淋系统（遇水燃烧化学危险品，不可用水扑救的火灾除外）， 喷淋强度15 L／（min·m2）作为设计依据， 但需征得相关消防审图或消防主管部门同意。

（2） 选用机械泵入式比例混合装置作为供给设备， 泡沫液泵供给的泡沫液通过管道输送至仓库内雨淋阀前， 实现远端混合。 为满足《泡规》第7.1.5条规定， 在泡沫液管道内充满泡沫液， 管道保温防冻。

4 结语

随着化工液体仓库大型化建设， 其火灾危险性和扑救难度也随之加大， 对此类仓库的消防设计审查也日趋严格。 结合工程案例， 对大型化工液体仓库消防设计进行阐述， 并对泡沫-水雨淋系统提出设计建议， 以期为工程技术人员在相关设计中提供参考。