某医药工业甲类厂房消防给排水设计及若干问题讨论

禹子洋

（福维工程科技有限公司，上海 200232）

1 项目综述

本项目为浙江省绍兴市上虞区某医药生产车间，本车间的主要工艺工序包括：配料、合成、萃取、结晶、过滤、干燥等。本车间为4 层混凝土框架结构；建筑的耐火等级为一级；火灾危险性类别为甲类；建筑占地面积为1 699.76 m2；总建筑面积为7 351.73 m2；建筑高度为23.98 m。

本车间一共设4 个防火分区，2 个甲类防火分区，2 个丙类防火分区。每个防火分区建筑面积不大于3 000 m2。

2 消防设计简介

本车间消防系统主要包括以下部分：室内外消火栓系统、预作用闭式泡沫-水喷淋系统和灭火器系统。

本车间消防系统依托工厂已建的消防泵房及水池。工厂现有消防水池2 座，每座有效容积600 m3，共计1 200 m3。在厂区最高建筑屋面上已设置了有效容积18 m3高位消防水箱一座及配套消火栓、喷淋稳压泵组。消火栓主泵流量Q=70 L/s，扬程H=85 m，功率N=90 kW，2 台，一用一备。消火栓稳压泵Q=5 L/s，H=25 m，N=3 kW，带1 座500 L 隔膜气压罐。喷淋主泵Q=70 L/s，H=90 m，N=90 kW 3 台，两用一备。喷淋稳压泵：Q=6.5 L/s，H=30 m，N=7.5 kW，带1 座500 L 隔膜气压罐。消火栓泵和喷淋泵采用一级负荷供电，满足两个独立动力源要求。

2.1 室内外消火栓系统

1）室内消火栓系统：本车间室内消火栓用水量为10 L/s，火灾延续时间3 h，由厂区室外消火栓给水管网供水。引入两路进水管，引入管管径为DN100[1]。

2）室内消火栓系统：本车间室外消火栓用水量为30 L/s，火灾延续时间为3 h，由厂区室外消火栓给水管网供水。

2.2 预作用闭式泡沫-水喷淋系统

根据业主需求，除电气类房间等不宜用水保护的场所外，本建筑内其余房间均设置闭式泡沫水联用预作用灭火系统。该建筑的火灾危险等级为严重危险级，喷淋强度按严重危险级I 级设计，喷水强度选用12 L/（min·m2），作用面积为465 m2，最不利喷头工作压力不小于0.05 MPa。经计算，喷淋设计流量107 L/s。

喷淋系统采用前10 min 喷3%泡沫混合液灭火，后50 min喷水冷却，泡沫混合液与水的持续喷水时间1 h，泡沫液选用3%抗溶性水成膜泡沫液。经计算，一次火灾泡沫原液用量约为1.93 m3，用水量约为383.3 m3[2]。

泡沫罐及报警阀设置在车间一层丙类防火分区的设备间内。

2.3 灭火器系统

本车间除强弱电间为E 类火灾外，其余丙类区为A 类火灾、甲类区为B 类火灾，灭火器配置级别丙类区为中危险级、甲类区为严重危险级。电气小间内配置手提式二氧化碳灭火器MT7，其他丙类区域配置手提式磷酸铵盐式干粉灭火器MF/ABC4，其他甲类区域配置手提式磷酸铵盐式干粉灭火器MF/ABC5。

3 生产污废水设计简介

本车间2~4 层的生产废水经地漏、管道收集后坡向立管，立管和底层管沟内污废水管道汇集后重力流排入室外排水管沟内敷设的废水管道，底层生产废水排水支管与室外主管连接处应设置存水弯，水封深度不小于250 mm。室外若干根废水管道排入水封井，经过水封井后通过1 根总管排入埋地废水罐，罐内废水经加压提升通过室外管架排至污水处理站处理达标排放。

4 相关问题探讨

4.1 甲类厂房闭式泡沫-水喷淋系统形式的选用

本工程设计中车间一共有4 个防火分区，2 个甲类防火分区，2 个丙类防火分区，每个防火分区的建筑面积均小于3 000 m2。根据规范，本车间不用设置自动喷水灭火系统，但业主出于自身需求，要求本车间喷淋全覆盖。根据GB 50073—2013《洁净厂房设计规范》7.4.5 条：当设置自动喷水灭火系统时，宜采用预作用式自动喷水灭火系统。本车间1 层有洁净区，宜选用预作用式自动喷水灭火系统。又根据GB 50151—2021《泡沫灭火系统技术标准》（后称《泡沫规》）6.1.1，本车间属于存放量超过25 L/m2但有缓冲物的水溶性液体室内场所，又根据该规范6.3.1 条，车间内不含有该条文所列的不宜选用闭式泡沫-水喷淋系统的液体火灾场所，故最终确定本车间采用预作用闭式泡沫-水喷淋系统[3-5]。

在确定了采用预作用闭式泡沫-水喷淋系统后，需再确认是采用双连锁预作用系统还是单联锁预作用系统。笔者总结了双连锁和单联锁系统优缺点、 推荐使用场所、 控制方式区别，如表1 所示。

表1 双连锁和单联锁预作用系统比较

经比较，本车间不属于平时严禁管道误充水或漏水的场所，最终确定采用单联锁预作用系统，又根据业主要求，增加了用于检测管道系统密闭性的充气装置。预作用系统管道充气压力为0.04 MPa，空压机出口管道上的压力开关不接入火灾自动报警系统[6]。

4.2 甲类厂房闭式泡沫-水喷淋系统参数的选取

确认喷淋系统形式后，需确定作用面积和喷淋强度。根据《泡沫规》6.3.4 条，系统的作用面积取465 m2。根据GB 50084—2017《自动喷水灭火系统设计规范》（后称《自喷规》）5.0.1 条及附录A，本车间设置场所属于可燃液体制品等工厂的备料与车间，喷水强度取12 L/（min·m2）。

4.3 甲类厂房闭式泡沫-水喷淋系统设备的选取

本车间泡沫罐设置在车间1 层丙类防火分区内，体积3 m3，选用3 个比例混合器，流量范围8~120 L/s。选用的泡沫比例混合器满足《泡沫规》6.3.6 条规定：闭式泡沫-水喷淋系统输送的泡沫混合液应在8 L/s 至最大流量范围达到额定混合比。

本厂房规模偏大，为满足充水时间不大于1 min 的规范要求，最终选用3 个DN250 预作用报警阀分别控制不同楼层及防火分区的喷头，阀组后泡沫混合液供给干管管径为DN250。经计算，最不利防护区的喷淋管道及防护区至报警阀间的管道总体积为4.98 m3，预作用泡沫-水喷淋系统设计流量为107 L/s，充水速度为6.42 m3/min，故可满足充水时间不大于1 min。

4.4 闭式泡沫-水喷淋系统喷头形式的选用

根据《自喷规》7.1.11 条，本车间净空高度大于800 mm 的闷顶和技术夹层内设置了洒水喷头。根据 《泡沫规》 第6.3.7条，本车间采用的喷头形式如表2 所示。

表2 喷头选型

4.5 甲类厂房闭式泡沫-水喷淋系统管道的选用及布置

本车间为预作用闭式系统，平时预作用报警阀后管道为空管，消防时泡沫水混合液充满整个管道系统后灭火，消防结束后，将残留的泡沫混合液管道放空，又转换为空管，因此，喷淋系统可采用常规的镀锌钢管。泡沫罐至比例混合器之间的泡沫液管道根据规范要求采用奥氏体不锈钢管。另外，在预作用阀组后分别设置DN250 和DN65 两个系统试验接口，满足系统最大流量与最小流量检测要求。

报警阀室内泡沫罐进水管从预作用报警阀后接出，并在进水管上设置止回阀和蝶阀，在泡沫罐和比例混合装置之间的出泡沫液管道上设置电磁阀和蝶阀。

4.6 甲类厂房生产污废水的排放设计

鉴于目前建设行业环保形势日趋严格，本项目废水管网采用地上架空或明沟套明管的方式敷设。本车间2~4 层生产污废水架空重力流敷设，经立管与一层管沟内污废水管汇合后排入室外管沟中污废水总管。

根据GB 51283—2020 《精细化工企业工程设计防火标准》（后称《精细规》）第7.3.4.2 条：每个防火分区或设施的支管接入厂房或生产设施外生产污水（支）总管前应设水封井。本厂房内污水管出户处是室外设备区，无空地设置多个水封井，故采用该条款条文解释中做法： 当每个防火分区的支管接入厂房或生产设施外生产污水（支）总管前设置水封井确有困难时，可采取满足水封井要求水封高度的支管管道水封等方式。该车间底层生产废水排水支管与室外主管连接处设置管道水封存水弯，水封深度不小于250 mm，如图1 所示。

图1 室内外污废水交汇处水封

根据《精细规》第7.3.5 条：非爆炸危险区域的排水支管或总管接入含可燃液体污水总管前应增设水封井。本车间洁净区属于丙类防火分区三、四，为非爆炸区，洁净区室外排水管道采用单独1 根排水管排入末端水封井[7]。

5 结语

医药项目的甲方，通常会要求甲类车间设置喷淋系统，设计单位水专业工程师需根据车间每个防火分区储存物质的名称及安全技术说明书（MSDS），选择合适的喷淋系统，在确定系统形式后，再根据规范确定供给强度、作用面积等参数。

由于医药类甲类车间内使用物料多为水溶性物料，根据泡沫规本车间喷淋系统应首选泡沫水雨淋系统。但因本车间内工艺设备布置要求，每层楼板上较多设备穿楼层开孔，若采用泡沫雨淋系统，同时启动的雨淋阀数量较多，喷淋作用面积较大，经计算后现有的消防水池及喷淋泵均需要改造，该方案在实际上不可行。

本项目建筑专业在设计初期控制每个防火分区面积均小于3 000 m2，最大隔间的面积均小于465 m2，在规范要求的无须设置喷淋系统的基础上，额外增设了闭式泡沫水预作用系统，满足了业主对于设置喷淋的需求。