大型硫黄仓库消防设施设计探讨及实例

李 星，王 杰

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 410019）

硫黄作为工业原料，广泛应用于制酸、化肥、沥青等工业领域[1]。硫黄是一种活泼物质，其闪点约为261 ℃，为易燃固体。在堆积温度大于等于自燃点（232 ℃）时，还会产生自燃[2-3]。因此，用于储存和转运硫黄的硫黄仓库消防设施设计极为重要。

国内某大型锌冶炼厂采用氧压浸出湿法炼锌工艺，在产出锌锭的同时，还产出大量颗粒状硫黄副产品。考虑到硫黄的储存与转运，厂区配套设计有大型硫黄仓库1座。笔者以此硫黄仓库为例，对大型硫黄仓库消防设施设计进行探讨。

1 火灾危险性分类

该硫黄仓库为单层厂房，建筑占地面积2 916 m2（54 m×54 m），建筑高度16.5 m，建筑耐火等级为二级。储存物品为散装工业成型硫黄颗粒，粒径2～6 mm，无明火作业，由上游车间通过胶带运输机直接输送进入库房，无人员装卸，不属于劳动密集型车间。

根据GB 50016—2014（2018年版）《建筑设计防火规范》（以下简称《建规》）储存物品火灾危险性分类举例，粒径大于等于2 mm的工业成型硫黄属丙类物质。且国内有学者研究表明，当硫黄颗粒粒径大于等于2 mm时不易点燃，也不具有爆炸性[4]。故该车间按丙类仓库考虑消防设施设计。

2 设计重点与难点

该项目为硫黄储存仓库，车间无人值守，根据以往消防事故经验，对于无24 h值守的厂房及仓库，采用自动灭火系统将火情消灭在初期阶段是控制火灾的最有效手段，故车间自动消防系统的设计最为关键。然而查阅现行规范，没有一项规范明确规定硫黄仓库该采用何种形式的自动灭火系统。硫黄燃烧有其独特性，即燃烧火焰温度较低，火焰呈淡蓝色，不易被发现，燃烧过程中无明显浓烟产生。而且，为保证硫黄仓库的自然通风，防止热量堆积引发硫黄自燃，硫黄仓库多为高大净空厂房。基于上述原因，传统烟感温感监测不能有效探测火灾[5]。

硫黄密度小于水，大量消防用水将会导致硫黄颗粒随消防排水流失，故应防止消防系统误喷且火灾扑灭后系统应能够自动停止喷水。此外，因硫黄具有自燃性，火灾扑灭后短时间内存在复燃或其他地方燃烧的可能，这就要求自动灭火系统动作停止后短时间内能够再次启动。

综上所述，寻找一种能够有效探测硫黄仓库火情并自动启动灭火设施，灭火后能及时停止喷水，并根据火灾情况随时启动的自动灭火系统是硫黄仓库消防设计的重点与难点。

3 消防设施设计

3.1 室内及室外消火栓系统

根据《建规》、GB 50974—2014《消防给水及消火栓系统技术规范》及SH/T 3175—2013《固体工业硫磺储存输送设计规范》（以下简称《磺规》）要求，该车间室内外消防设计流量分别为25 L/s和45 L/s，火灾延续时间3 h。

车间大门附近及沿厂房柱适当位置设置室内消火栓，消火栓间距小于30 m，且保证室内任意一处至少有两支消防水枪覆盖。在硫黄仓库两侧主要道路附近，均匀布置室外消火栓4处，单栓流量15 L/s，布置间距不大于120 m。

3.2 自动灭火系统

根据《建规》要求，占地面积大于1 500 m2的丙类物品仓库需配置自动灭火系统。

3.2.1 自动灭火系统选型

一般情况下，自动喷水灭火系统是使用最多的自动灭火系统形式。该系统造价低，管理维护简单，适用于扑救绝大多数的初期火灾，应用广泛。然而根据硫黄燃烧的特点，自动喷水灭火系统无法有效探测硫黄仓库的初期火灾，因此不能使用。

根据国内相关研究，图像探测型自动跟踪消防水炮可以利用红外温度和火灾图像探测系统有效探测早期火灾火焰，并且该系统有多重探测机制，能有效防止外界干扰因子引发的火灾误报。系统启动后可准确定位火灾位置，实施精准灭火，并可自动追踪着火点。根据图像探测结果，火灾扑灭后可自动停止喷水，并根据复燃情况再次启动。故该车间使用图像探测型自动消防炮作为车间自动灭火系统。

3.2.2 设计流量确定

根据《磺规》相关条文要求，当采用固定消防炮灭火系统时，消防水炮应具有水雾喷射功能，设计流量不宜大于30 L/s。但根据GB 51427—2021《自动跟踪定位射流灭火系统技术标准》（以下简称《炮规》）要求，自动消防炮灭火系统用于扑救工业建筑火灾时，单台炮的流量应大于等于30 L/s，且设计按同时开启2台确定，即设计流量不小于60 L/s。根据新标准优先老标准，国标优先原则，该项目设计流量采用60 L/s。

3.2.3 火灾延续时间确定

根据硫黄设计规范相关条文要求，消防炮火灾延续时间不应小于2 h。《炮规》要求设计喷水持续时间不应小于1 h。根据消防从严原则，该项目设计火灾持续时间按2 h考虑。

3.2.4 消防炮布置

为保证车间任何区域同时有2台消防水炮的充实水柱能够到达，车间布置4台消防水炮。且为防止障碍物遮挡火情探测，消防炮宜设置于高处，该项目消防水炮布置于车间柱，设置高度12 m。

3.3 防火分隔水幕

该项目通过皮带将成品硫黄从硫回收车间输送至硫黄仓库。因为皮带廊的存在，硫回收车间与硫黄仓库无法分隔成两个完全独立的防火分区，故需在皮带廊处设置防火分隔水幕，代替建筑防火墙。

水幕喷水强度采用2 L/(s·m)，同时开启水幕长度7.2 m，故水幕设计流量15 L/s，系统连续喷水时间同防火墙耐火时间保持一致，为4 h。水幕系统采用开式洒水喷头，布置成两排，水幕运行时有效宽度大于等于6 m。

3.4 灭火器

根据灭火器设计规范，本车间火灾类型为A类火灾，火灾危险程度为中危险级。因车间为大跨度轻钢结构库房，车间内部无立柱，且车间内硫黄堆料可能会掩埋沿墙敷设的灭火器，故考虑在车间进口处设置推车型灭火器，扩大单具灭火器保护范围。经计算，车间配备MFT/ABC100推车型干粉灭火器4处，保护距离按40 m计。

综上所述，车间消防系统设计参数汇总见表1。

4 结语

硫黄仓库消防设施设计的关键，在于选择一种合理有效的自动灭火系统。硫黄燃烧温度低，火焰不明显，无浓烟产生，普通烟感温感探测器及自动喷水灭火系统不适用。图形探测型自动消防炮可有效探测硫黄燃烧初期火情，精准灭火，根据火灾情况自动启停。消防炮设计参数选择宜采用“国标优于行标、新规范优先老规范、消防从严”等原则综合考虑。

消防工程设计是一项复杂的工程，与之相关的设计规范繁多。对于一个具体设计，通常很少有一项规范能完全说明何种消防措施必须采用，何种消防措施不需采用，且不同设计规范之间通常还存在表述不一致之处。这就要求消防设计人员广泛查阅相关设计规范，避免出现漏设或设计不满足现行规范的情况。此外，设计人员还应充分了解设计对象车间的工艺过程，了解易燃物品的特性及火灾特点，并针对该特点选择合适的消防设施，使得消防设计更加可靠、适用。