工艺车间自动喷水灭火系统设计研究

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[摘要]本项目根据《石油化工企业设计防火标准》GB50160-2008(2018年版)、《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2017、《泡沫灭火系统设计规范》GB50151-2010及NPFA规范要求，根据车间概况，选用了泡沫-水雨淋系统，泡沫-水湿式系统，泡沫-水干式系统，水幕系统对甲类工艺车间进行保护。通过车间物料分析，在确定设计参数并在管道布置的基础上经过水力软件计算，确定了自喷系统的设计流量、泡沫原液量、消防灭火用水量及泡沫设备的参数。介绍了该项目系统主要设备的选取原则以及阐述系统原理。

[关键词]甲类；工艺车间；泡沫-水雨淋系统；泡沫-水湿式系统；泡沫-水干式系统

甲类工艺车间主要生产溶剂型涂料和水性涂料和粉末涂料。生产中使用到大量易燃易爆的甲、乙类物料，一旦发生火灾，将会对人员造成威胁，工厂造成财产损失以及对环境造成严重污染。因此，设置安全有效的消防灭火措施显得特别重要。本论文为某甲类工艺车间自动喷水灭火系统设计。

1项目概述

本工艺车间火灾类别为甲类，单层(局部2层)，耐火等级一级，建筑面积6719m2，长95.2m，宽63.4m，高14.5m。该工艺车间为三个防火分区，其中防火分区一(包括生产车间、包装准备间、袋式过滤器-溶剂间，其它公用工程设施间)5944m2，防火分区二(RM液体预备间、RM固体预备间)311m2，防火分区三182m2(泡沫站)[1]。防火分区一和防火分区二都采用自动喷水灭火系统，防火分区三不采用自动喷水灭火系统。

2系统选择

2.1泡沫-水雨淋系统

防火分区一的生产车间部分火灾水平蔓延速度快，净空高度14.5m，且总防火分区面积超过《建筑防火设计规范》(GB50016-2014，2018年版)表3.3.1中规定最大一个防火分区面积4000m2的规定，该生产车间的屋顶灭火系统采用泡沫-水雨淋系统。生产车间共分19个雨淋系统分区，每个分区不大于260m2，同时作用区域最大为三个。

2.2泡沫-水干式系统

防火分区一的包装准备间、袋式过滤器-溶剂间部分无采暖，温度会低于0度，净空高度9.6m，该车间灭火系统采用泡沫-水干式系统。

2.3泡沫-水湿式系统

防火分区一的设备平台下、其它公用工程设施间和防火分区二，有采暖，净空高度最高9.6m，该部分灭火系统采用泡沫-水湿式系统。

2.4水幕系统

根据工艺需要，生产车间轴线C位置的防火隔墙上开设有供工艺设备穿过的洞口，在洞口上方设置防火分隔水幕系统，形成防水墙。

2.5其他

防火分区三为泡沫站，有独立出口，且占地面积小于300m2，不设计自动喷水灭火系统。

3自动喷水灭火系统设计

自动喷水灭火系统设计接自厂区室外自动喷水灭火系统环状管网，正常情况下，喷淋系统的压力由稳压泵维持在0.90MPa。将高压水与泡沫罐内3%抗溶性水成膜进口泡沫浓缩液经计量注入式比例混合装置(安装于泡沫站1，泡沫站2内)混合产生泡沫液，用于泡沫消防。

3.1设计参数

3.1.1泡沫-水雨淋系统生产车间采用泡沫-水雨淋系统，根据GB50084-2017第5.0.16条，GB50151-2010第7.1.3条，NFPA16-2015第6.2.3.1及业主要求，泡沫混合液连续供给时间为20min，火灾持续时间为1h[2-3,5]。参照同类车间和业主要求：泡沫-水雨淋系统前期喷泡沫，泡沫混合液供给强度为12.2L/(min•m2)，泡沫混合液连续供给时间为20min；后期喷水，连续供水40min，喷水强度为12.2L/(min•m2)。根据GB50151-2010规范第7.2.1条，同时作用区域最大为三个分区，每个分区不大于260m2，泡沫-水雨淋系统的作用面积为780m2。泡沫-水雨淋系统采用流量系数K115开式喷头，喷头最低工作压力不低于0.10MPa，采用3%抗溶性水成膜泡沫液。

3.1.2泡沫-水干式系统包装准备间、袋式过滤器-溶剂间采用泡沫-水干式系统。屋面采用141℃，K115标准反应直立型喷头，喷淋强度为6.5L/(min•m2)[3]，根据GB50151-2010规范第7.3.4条和NFPA16-2015第7.3.7.1条泡沫-水喷淋系统的作用面积为465m2[3,5],作用面积465×1.3＝604.5m2，大于实际作用面积457m2，设计取457m2[2]。火灾持续时间按1小时计，泡沫混合液连续供给时间为20min；后期喷水，连续供水40min。泡沫混合液供给强度为6.5L/(min•m2)，泡沫混合液连续供给时间为20min；后期喷水，喷水强度为12.2L/(min•m2)，连续供水40min。根据GB50151-2010规范第7.3.4条和NFPA16-2015第7.3.7.1条泡沫-水喷淋系统的作用面积为465m2[3,5]。

3.1.3泡沫-水湿式系统防火分区一的设备平台下、其它公用工程设施间和防火分区二采用泡沫-水湿式系统。采用141℃，K115标准反应直立型喷头，喷淋强度为6.5L/(min•m2)[3]，根据GB50151-2010规范第7.3.4条和NFPA16-2015第7.3.7.1条泡沫-水喷淋系统的作用面积为465m2[3,5]。火灾持续时间按1小时计,泡沫混合液连续供给时间为20min；后期喷水，连续供水40min。

3.1.4水幕系统因工艺需要水幕宽度不小于6m，采用K80的开式洒水喷头，头最低工作压力不低于0.10MPA，喷水强度按2.0L/(s•m)设计，两排喷头沿防火墙上洞口的两侧布置，喷水时间为防火隔墙的耐火时间2h。

3.2灭火系统计算

根据上述参数，泡沫-水雨淋系统(1)、泡沫-水干式系统(2)、泡沫-水湿式系统(3)泡沫混合液总流量及泡沫混合液总量计算结果见下表1，水总流量及用水量见表2。水幕系统防火隔墙上设有有7个洞口，每个洞口宽度0.5m，系统设计喷水强度2.0L/(s•m)，每个洞口两侧设计2个K80喷头，用水量取20.5L/s，火灾延续时间2h，用水量为147.6m3。本车间自喷系统最大用水在生产车间(防火分区一)，其同时开启系统为泡沫-雨淋系统，泡沫-水湿式系统，水幕系统。根据表1，表2和水幕系统可知，自喷系统总设计流量为224.5L/s，泡沫原液需求量为8.1m3，一次自喷系统消防用水量为202.2+404.4+66.6+133.2+147.6=954m3。

4自动喷水灭火系统设计控制

本项目防火分区一生产车间为最大用水量点，采用泡沫-水雨淋系统、泡沫-水湿式系统(设备平台下)、水幕系统联用控制系统。400车间共有19组雨淋阀，共划分19个区域，任何一个区域探测到火灾后开启本区域及相邻区域的雨淋阀组，最大同时作用雨淋阀为3组。在准工作状态时泡沫-水雨淋系统和水幕系统配水管道内不充水，火灾时红外对射感烟探测器动作由火灾自动报警系统自动开启雨淋阀，泡沫-水湿式系统平时充满水，其工作原理图详见图1。

5主要设施

5.1消防水池

本工程设置两座有效容积为720m3地下式钢筋混凝土消防水池，总容积为1440m3。

5.2消防泵房

本工程消防泵房自喷系统设置一台电泵和两台柴油机泵，两用一备，设计流量为140L/s，扬程100m。消防系统稳压设备一套，设计流量为3L/s，扬程110m，喷淋系统气压水罐(调节容积220L)一座。

5.3高位消防水箱

本工程在工艺车间顶部设置一座18m3高位消防水箱。

5.4泡沫灭火设备

本项目共设计两座泡沫站，分别为泡沫站1和泡沫站2，每座泡沫站设置2套经FM认证的计量注入式比例混合装置，其流量范围为1000~20000L/min，一用一备。每座泡沫站含一个不锈钢泡沫液罐(泡沫液存量9m3)、两台泡沫液计量泵和两台水力马达。泡沫-水雨淋系统采用流量系数K115开式喷头；泡沫-水喷淋系统采用量系数K80，动作温度为141℃洒水喷头；水幕系统采用流量系数K80开式喷头。

6结语

泡沫-水雨淋系统和泡沫-水喷淋系统，反应时间快，有利于扑灭流淌火灾，前期喷泡沫灭火，后期喷水冷却防止复燃，是一种安全可靠，灭火效率高的自动喷水灭火系统。但该系统设计复杂，系统控制复杂，在选用泡沫比例混合装置时，由于其流量范围大，选用经FM认证的大流量的计量注入式比例混合装置，以保证泡沫灭火高效稳定运行。

参考文献

[1]中华人民共和国公安部．建筑防火设计规范(GB50016-2014，2018年版)[S]．北京：中国计划出版社，2018．

[2]中华人民共和国公安部．自动喷水灭火系统设计规范(GB50084-2017)[S]．北京：中国计划出版社，2017．

[3]中华人民共和国公安部．泡沫灭火系统设计规范(GB50151-2010)[S]．北京：中国计划出版社，2011．

[4]中国石油化工集团公司．石油化工企业设计防火标准(GB50160-2008，2018年版)[S]．北京：中国计划出版社，2018．

作者：王伟 单位：上海利柏特工程技术有限公司