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消防给水设计研究:浅谈煤炭工程消防给水系统设计
摘要:本文结合现行的国家和行业规范,根据对《煤规》和《建规》关于煤炭工程消防给水有关条文规定,针对煤炭工程消防给水系统设计,通过对消防水量、消防制度的分析理解,提出在工程设计规范执行中的困惑,阐明消防给水系统的设计观点。希望通过本文对设计同行有所启迪。
关键词:消防水量 消防制度 消防给水系统
消防给水系统设计是煤炭工程设计的重要组成部分,随着煤炭基本建设和科学技术的发展,消防系统要求日趋严格,国家颁布的建筑防火规范不断更新,而煤炭行业设计规范更新相对滞后,设计中经常出现规范标准选用的混乱。本文结合现行的国家和行业规范,针对煤炭工程消防给水系统设计,指出规范执行的差异性,阐明消防给水系统的设计观点。
1 消防水量
1.1 室内消防水量
《煤炭工业给水排水设计规范》-MT/T5014-96(以下简称《煤规》)对室内消火栓用水量有明确规定,对原煤系统的建筑物设置消防给水,对洗后煤系统可不设消防给水,2.3.5条对室内消火栓水量做出了具体规定。
《煤规》规定的室内消防水量较《建筑设计防火规范》-GBJ16-87 2001版(以下简称《建规》)有较大降低,在规范的实际执行中,笔者认为存在以下问题:⑴原煤输送机栈桥室内消防水量为5L/s,消火栓布置间距≤50m,笔者认为由于输煤走廊与各建筑物相连,虽然有水幕与建筑物进行分隔,但水幕分隔处下方是可燃皮带,水幕在消防实战中很难起到分区作用,建议将原煤栈桥的室内消防水量统一为10 L/s。⑵《煤规》中在2.3.4的条文解释中规定选煤厂水洗工艺主厂房当在任何情况下均不存在干煤时,不设室内消防,在具体工程设计中主厂房上部原煤输送、入料环节是不可避免的,而《建规》8.4.1条注的条文解释明确规定,设有消火栓的建筑物每层均应设置消火栓,笔者认为主厂房的消防问题应类比《锅炉房设计规范》设计,在主厂房上部设置局部消防给水,消防水量按10L/s计,而顶层以下不设置消防给水。
1.2 室外消防水量
《煤规》对煤矿工业场地室外消防水量没有明确规定,室外消火栓用水量确定按《建规》8.2.2条执行,水量按较大一座建筑物或一个防火分区计算。《煤规》2.3.4条规定,选煤厂洗后煤生产系统不设室内消防,往往出现室外消防水量根据不设室内消防的产品仓确定,而产品仓一般高度>24m,体积>20000m3,造成确定室外消防水量在35L/s以上。笔者认为室外消防水量应按设室内消防的较大一座建筑物选取室外消防水量。
1.3 水池消防储量
《建规》8.3.4明确规定消防水池的容量应满足火灾延续时间内室内外消防用水总量的要求,《煤规》2.3.3也有类似的规定,但由于煤炭建筑消防要求的特殊性,最不利室内外消防水量及消防历时经常发生在不同的工业建筑或煤炭堆场,消防储量按最不利的室内和室外消防水量叠加大于同一时间的火灾次数按一次计(只考虑某一个建筑物的火灾)的消防用水量,笔者认为规范应明确水池的消防储量应按室内外消防用水量叠加较大的建筑物计算,同时储存水幕1h消防用水量。
2 高层工业建筑室内消防系统
煤炭工程高层工业建筑室内消防设计可采用管道泵分区供水系统和独立设置的高区消防系统,而是否设置独立的高区消防系统值得商榷。
《煤规》对高层工业建筑是否独立设置室内消防系统没有明确要求,《建规》8.1.2条规定宜设置独立系统,目前在煤炭工程设计中更多没有独立设置,均采用消防生活合用供水系统,工业场地设置水塔或高位水箱,消防方式为管道泵分区,消防主泵扬程按低区消防压力设计,高层建筑消防时初期10min通过消防启动按钮启动增压管道泵满足火灾初期高区消防压力,同时启动泵房内消防主泵通过高区管道泵接力加压保障高区室内消防。
上述消防给水系统目前采用较多,与独立消防系统相比优点是节约了高区消防主泵、消防水箱和室外管道,技术上也是可行的,存在的问题是:
⑴与《建规》8.1.2条相悖,室内消防管道可独立设置,但此系统室外必须是合用管道。
⑵对于工业场地单一的高层建筑,只需设一组管道泵,若存在多个高层建筑则每个室内均分别设置管道泵,无法设置区域高位水箱及稳压装置。
⑶管道泵设在室内,其作用为高区消防主泵,由于初期火灾10min消防水量必须通过开启管道泵才可以实现,而在煤炭工业建筑通常不设置自动报警的前提下,无论是通过远距离控制还是通过启动消防按钮与管道泵联动,在实战均有可能贻误灭火时机,并且必需同时启动消防主泵,致使高层工业建筑的消防必需两次启动消防泵,不能形成快速灭火。
⑷管道泵设在高层建筑内,远离消防控制中心,维护管理均不易引起重视,管道泵年久失修可能造成重大安全隐患。
综上所述,笔者认为煤炭高层工业建筑应设置独立的消防给水系统。
3 消防给水系统
《煤规》未详细规定煤炭工业建筑可采用的室外消防制度,笔者根据多年的设计经验,结合煤炭工程设计特点,提出如下观点。
3.1 常高压给水系统
合用系统节约管道投资,是《建规》推荐采用的供水系统(8.1.2条),对于可采用常高压消防系统的矿区,笔者认为应采用消防外网合用管道系统,室内消防与生产生活给水系统分开,室内生产生活给水采用减压阀减压。
3.2 临时高压给水系统
临时高压消防给水系统是矿区主要采用的消防形式,设计一般采用以下几种形式:
⑴消防与生产、生活合用管道系统
①临时高压消防系统
在高层工业建筑与多层并存的矿区工业场地,临时高压消防分系统设置,低区消防与一般生产、生活管网合用,形成水池、水泵、水塔(高位水箱)供水系统,水池及水塔(高位水箱)均为消防生活合用,管网布置为环状,按消防泵流量确定管径,布置室外消火栓。低区消防泵流量按低区室内消防水量(含水幕消防水量)+工业场地室外消防水量+较大生产生活用水量合计选取,扬程按低区室内最不利消火栓所需压力选取。
高区消防与生活管网合用,形成水池、水泵、高位水箱供水系统,高位水箱消防生活合用设置稳压装置,其供水由高区生活泵供给,高区消防系统为多个或单个高层工业建筑的室内临时高压给水系统,室外不布置消火栓,消防水泵流量按高区室内最不利消防水量(含水幕消防水量)选取,扬程按高区最不利消火栓所需压力选取。
②变频高压消防系统
变频高压给水系统的特点是取消高位水箱,低区消防与生活共用一组水泵,按流量匹配选择同型号变频泵,消防时消防泵随着用水量的增加逐次启动;高区消防采用消防主泵与稳压泵联合供水方式,稳压泵带气压罐保持管网消防压力并兼供生活用水,消防时启动消防主泵供水。
在露天矿设计中,由于矿区无高层建筑,地面建筑设置分散,地形变化又比较大,设置水塔或高位水箱均有困难,采用变频高压消防系统比较合理,该系统无室内10min消防储量,不满足《建规》8.6.3条强制性条文要求,需得到地方消防管理部门认可。
⑵消防与生产、生活分设系统
消防与生产、生活分开设置在煤炭行业较少采用,原因是投资大,但随着国家对生活用水水质要求越来越严格,在管材采用方面的不断限制,合用供水系统在工程设计中遇到了很多问题,归纳为:
①水质保障问题
合用给水系统水池、水箱、管道均消防生活合用,水池、水箱中储备大量的消防用水且不得动用,日常室外环状供水管网内水流速度很慢,造成死水,影响生活用水水质。
②管材选用问题
室内消防给水管材要求采用金属管,不允许使用塑料管材,而生活用水管材在冷镀锌钢管禁止使用后,可采用的金属管材只有不锈钢管、铜管、热浸镀锌钢管等,上述管材造价较高,导致室内给水系统造价增高。
采用分设系统避免了上述问题,其系统形式采用生活供水变频,枝装布置;低区消防采用水池、水泵、水箱联合供水方式,满足室内外消防水量及压力,局部高区独立形成临时高压室内消防给水系统,高低区水箱由变频生活泵供给,高区水箱采用管道泵加压。
3.3 低压消防系统
当矿区设有消防站且5min内消防车能够到达时,矿区消防可采用低压制消防系统,在矿区消防设计中,即便消防车5min内可以到达,消防设计亦很少设计成低压消防系统,原因是除非矿区毗邻市政,依靠市政供水,不需独立设置水池、泵房,生活消防合用系统才有可能实现。而矿区一般远离市区,必须独立设计消防系统,消防时就需启动消防泵而不构成低压制消防系统。
在消防生活联合变频供水系统中可实现低压制供水,但在设计中供水泵的扬程一般按最不利消火栓所需压力选取,从而形成变频高压消防系统,若扬程按最不利生活用水点选取,则矿区在设置消防站的前提下可实现低压制消防系统。
消防给水设计研究:上海某家具厂的消防给水设计探讨
摘要:高大空间建筑如何设防,一直是消防界颇有争议的问题。本着既要执行消防规范的精神,又要考虑控火及灭火的安全性,同时兼顾投资的合理性的原则,从消防水源及水质的保障、涂饰车间上灾危险等级的确定、高位消防水箱的设置、成品仓库消火栓系统的设置、高大空间喷头及防火分隔水幕设置以及消防水泵的操作与控制等在设计中遇到的几个问题提出见解。
关键词:家具 消防设计 响应喷头
上海某家具厂位于上海市南汇县东海农场,东临军民河,东西长约400 m,南北宽约 200 m,占地面积约9×104m2,建筑面积约5×104m2。全厂主要有机加工车间、脱色车间、涂饰车间、成品仓库等建筑物。由于该家具厂各建筑物单体面积大、体积大,火灾危险等级高,为确保所有系统安全正常使用,在设计过程中遇到不少难点问题,现将笔者的设计过程及体会叙述如下:
1 消防水源及水质的保障
由于该厂东临军民河,河水水位保持常年平稳状态,所以厂区消防用水取自军民河。根据《自动喷水灭火系统设计规范》(GB 50084-2001)(以下简称《喷规》)第10.1.1“系统用水应无污染、无腐蚀、无悬浮物”的规定,本次设计采取以下措施:在厂区东侧有一池塘与军民河相通,从池塘边建一引水渠,与引水渠平行方向建消防水泵房,消防水泵从引水渠取水。池塘相当于初沉池,可以沉淀从军民河带来的泥沙,在引水渠上设置粗细两道格栅,可去除池塘中的悬浮物。同时在消防水泵出水口处设有过滤器,进一步去除水中的杂质。在消防水泵房屋顶上设置消防水箱,稳压水泵从消防水箱取水,可以保障平时管网的水为市政自来水。在设计交底时,向业主提出每隔一段时间向池塘投加除藻剂,以防藻类堵塞格栅。
《建筑设计防火规范》(GBJ16-87)(以下简称《建规》)第8.3.4条4款规定:“供消防车取水的消防水池,保护半径不应大于 150 m”。该厂区由军民河作为消防水源,显然超过规范规定的要求,如再建室外消防水池,至少设置2个消防水池方能满足要求。考虑到军民河水源充沛,安全,因此,与消防局协商,在室外消火栓系统靠近军民河附近设置3套水泵接合器,供消防车在发生火灾时加压供水,不另外设室外消防水池。为方便消防车取水,在军民河边上设置消防车回车场。
2 涂饰车间火灾危险等级的确定
在生产家具的上艺流程中,喷涂、上漆、烘干在涂饰车间完成。涂饰车问属防爆车间,因此如何确定涂饰车间火灾危险等级,将影响自动喷淋系统的设计参数。
该厂主要工艺由外方引进,外方提供的喷涂装置中,是一个封闭的装置,该装置带有设备喷淋,并且在车间中设置了可燃气体浓度检测自动报警系统,因此该车间构不成轰燃。与消防局协商,确定该车间为丙类车间。除在调漆间设置雨淋系统外,其他地方按严重危险级1级设置自动喷淋系统。
3 高位消防水箱的设置
根据《建规》第8.6.3条和《喷规》第10.3.1条的规定,需设高位消防水箱。而该厂区所有建筑物屋顶均为轻钢屋架、压型钢板斜屋面,其中成品仓库较高处为 18 m,不适宜设置高位消防水箱。考虑到该厂区有双电源保障,而且当今自动控制技术的成熟性和控制元件的性,与消防局协商确定,在消防水泵房上设置屋顶水箱,采用消火栓系统和自动喷淋系统分设稳压泵和气压罐保压措施,以保障该厂区消防给水管网的压力要求。
4 成品仓库消火栓系统的设置
成品仓库建筑面积约1.2×104m2,较高处为18m,建筑防火区为7个防火分区。货架高度为14.5m,长度为60m。此成品仓库为高架仓库,如满足消火栓布置均使室内任何地方有2股水柱同时到达,则每行货架必须布置2个以上的消火栓,这必占用了货架的空间,给使用者带来困难。且货架之间的间距仅为2m,高度高,一旦发生火灾,在货架之间的消火栓也无法使用。在设计中不仅在成品仓库钢屋架下设置了喷头,而且在货架内设置了分层喷头,整个成品仓库由喷头全保护,因此与消防局协商,确定该成品仓库只沿仓库四周设置消火栓。
5 高大空间喷头的设置
机加工车间建筑面积约为2.3×104m2,建筑物低处为7.8m,较高处为11.8m。在设计时喷头安装高度同意为7.8m,喷头上方设置集热板。在施工即将完毕时,消防局现场检查提出异议,认为集热板能否收集足够热量,未经过试验或火灾的考验。因此要求涂饰车间(建筑物低处为7.8m,较高处为10.5m)喷头沿屋面板下安装,喷头采用快速响应喷头,并且放大计算管径一级,能够有足够大的水量控制住初期火情。
6 防火分割水幕的设置
机加工车间防火分割水幕长度188m,喷水强度按2L(s·m)计,则防火分割水幕系统用水量为376L/s。如此大的水量一旦发生误报警,产生的水渍足以把车间内进口设备报废。消防局认为,为确保系统安全正常使用,防火分割水幕系统采用手动开启方式。
《喷规》第10.4.1条规定:“系统应设水泵接合器……”。可防火分隔幕用水量如此巨大,并且此水量是用来防火,而不是用来积极灭火。与消防局协商,确定取消消防火分隔幕水泵接合器的设置。
7 消防水泵的操作与控制
根据《建规》第8.6.2条9款条纹说明“采用小泵(稳压泵)经常运转,当室内消防管网压力降低时能及时启动消防水泵的设备者,可不设远距离启动消防水泵的按纽”的解释和《喷规》第11.0.1条“湿式系统、干式系统的喷头动作后,应由压力开关直接连锁自动启动供水泵……”的规定,与消防局协商,确定取消每个消火栓设置启动按纽和取消水流指示器以及报警阀联动启泵,在消防水泵房内分设消火栓系统和自动喷淋系统稳压泵和气压罐,由气压罐压力开关控制联动启动水泵。
以上是笔者在此项设计中遇到的几个问题,实质上是在满足消防规范的精神的前提下,既考虑控火及灭火的安全性,于考虑投资的合理性问题。该厂区已建成并通过了消防验收,消防系统运行良好。
消防给水设计研究:丰联广场大厦消防给水设计及施工验收工作体会
摘要:阐述了丰联广场大厦消防给水设计特点,并针对验收调试中遇到的问题提出了改进措施,进而从技术可行性、运行性几个方面对改进措施进行了探讨。
关键词:消防给水 自动喷水灭火系统 水泵接合器 压力开关 水流指示器 稳压泵
丰联广场大厦位于北京市朝阳区,建筑高度100m。地下3层,地面裙房上分高低两座,分别为28层和15层。地上部分为商场、餐饮娱乐及办公用房,地下部分主要为商场、车库及机电设备用房。总建筑面积近12万m2,是集商场、餐饮、娱乐及办公为一体的大型综合商厦。该项目于1994年设计完成,并于1997年验收交付使用。现就丰联广场大厦消防给水设计及验收调试中遇到的问题作如下介绍和探讨。
1 消防系统中的水泵接合器
丰联广场大厦消火栓给水系统竖向分高低两区,地下3层至地上7层为低区,8层至27层为高区。自动喷水灭火系统竖向分区为地下3层至地上6层为低区,7层至27层为高区。
在工程施工图设计阶段,新的《高层民用建筑设计防火规范》以下简称《高规》正在制订中,故设计仍按(GBJ45-82)规范执行。据(GBJ45-82)第6.4.5条“室内消防给水管网应设水泵接合器,其数量应按室内消防用水量确定……”的规定,本项目的消防系统采用了高低区管网共用一套水泵接合器的设计形式,并在水泵接合器通往高区管网的连接管上设置止回阀,防止高区高压水流入低区管网造成超压。
但在工程施工过程中,即1995年至1997年间,《高规》正式并于1995年1月实施。新规范在7.4.5.2条中对设置水泵接合器做了补充修改:“消防给水为竖向分区供水时,在消防车供水压力范围内的分区,应分别设置水泵接合器。”从实际情况了解到,我国消防队主要装备的大功率泵浦消防车和耐压高强度锦纶水带可协助室内消防给水管网供水至0.8MPa,装备有供水压力达到或超过1.6MPa的泵浦消防车为数不多。考虑到《高规》要求及目前国内大多数泵浦消防车的实际现状,对已施工基本完成的消火栓及自动喷水灭火系统中的水泵接合器与管网的连接方式进行了较大的修改,见图1、图2。在水泵接合器通往低区管网的连接管上设置水力控制减压稳压阀。这种可调式稳压减压阀在管道进出口压力比为7~10∶1范围内,可控制主阀固定出口压力,不会因主阀上游进口压力变化而改变,亦不会因主阀下游出口用水量变化而改变其出口压力。该阀由主阀、导向阀等组合而成并配合使用。根据设计要求,事先设定导向阀的出口压力值。导向阀由导管与阀出水腔相连,当阀出水腔压力增大或缩小时,导向阀将其压力值与其设定压力值自动比较并自动控制导向阀的开启度,使控制室蓄压或泄压,主阀瓣开启度增大或缩小,通过限流控制阀控制出口压力。
经过改进后的系统,高低区消防管网仍共用一套水泵接合器,但因增设了稳压减压阀,避免了消防车通过水泵接合器打压较高时造成的低区管网超压问题。就目前的消防车供水压力范围,不论其实际泵浦压力有多少,均不会影响高、低区消防管网的正常运行。既简化了系统,避免了工程的大拆大改,又满足了规范要求,一举两得。改进后的消防系统通过消防验收。
使用可调式稳压减压阀,需同时安装过滤器和蝶阀。该阀进出口腔各装有一压力表,不需另装压力表。其安装、管理及现场调试都很简便,不需经常维护,此工程使用一年多来,效果良好。
2 自动喷水灭火系统中的压力开关
丰联广场大厦工程在验收调试中发现,低区自动喷水管网末端试验装置试水时,压力开关几分钟后才动作启动消防喷淋泵。事实上手动控制或其它传感信号已发出命令,先行启动了消防喷淋泵。
事后分析发现,丰联大厦工程采用的压力开关为美国Honeywell公司产品,产品型号L604A、LM。这种压力开关不同于国内常用的膜片驱动式压力开关,其内部反映压力波动的是一个内装水银泡的玻璃球,由其引出导线与触点相连。而国内常用的压力开关设在报警阀通往水力警铃的报警管上。当报警阀阀瓣开启后,一部分压力水流通过报警管进入压力开关阀体内,开关膜片受压,触点闭合,发出电信号。
Honeywell公司生产的这类压力开关通常设置在水泵出水总管上,事先对压力开关设定好压力上下限值。当管网压力下降达到下限值时,水银泡受压力波动,触点闭合,启动消防喷水泵。也就是说,该压力开关必须在管网产生压降并达到其设定值时才能动作。这样就产生了如下问题:无稳压装置的喷水管网,当少量喷头动作时,屋顶水箱通过其接至报警阀前的连接管及时给整个喷水管网补水和补压。在没有消火栓启动的情况下,水箱内的水量足够维持少数喷头的初期用水量,使得系统压力不会很快降下来,压力开关不能及时动作,造成延误报警和不能使消防喷淋泵及时投入运行。
由此看出,在设有水箱而无稳压装置的喷淋系统中,使用这种形式的压力开关不能起到及时启动消防喷淋泵的作用。那么,有没有其它报警和设置方式能而迅速的启动消防泵呢-我们认为方法有三。
2.1 改变压力开关设置的位置或压力开关的形式
压力开关不设在水泵出水总管上,而设在报警阀通往警铃的报警管路上,并相应设置延时器。压力开关的压力下限值可调整得较低些。一旦报警阀瓣开启后,压力水流能很快达到设定值,使其动作,发生电信号。
采用膜片驱动式压力开关,并装在报警管上,同样能起到动作迅速,及时启动消防泵的作用。
2.2 水流指示器的控制
在喷淋系统每层干管或水力报警阀后与管网的连接管上设置水流指示器,利用水流指示器将水流转换成电信号报警。为防止因水压瞬时波动引起误报警,可在水流指示器上附带延时装置,延迟时间可根据设计要求调整。将水流指示器与火灾探测器配合使用,以两种装置均发生报警作为启动消防喷淋泵的控制信号,同样可起到防止误报警的作用。
2.3 稳压泵控制
在稳压泵或稳压泵加气压罐的稳压系统中,利用系统压力控制稳压泵、消防泵启停的方法来设置稳压泵的切换、稳压泵联动消防泵和消防泵的切换或并用。
上述讨论的几种方法均能弥补此类压力开关的不足,而且后两种方式同样能起到压力开关启动消防泵的作用。这几种控制方式可使消防泵的启动及时,减少出现故障的环节,使系统更加。
3 水池放空管
在设计中,水池的放空一般采用两种方法,一是利用消防泵将水池水通过排水管路打到室外雨水管网;二是在水池底部集水坑内设置放空管,通过放空管将水池水排入地面排水明沟内。在本工程交付使用时发现,在水池底部集水坑内设置放空管存在以下问题:水池集水坑低于室内地坪,从水池集水坑接出的放空管及放水阀只能置于地面排水沟内。由于地面污水的流入,放空管及放水阀会经常处在潮湿及不洁净的环境中。这不仅会大大影响阀门的寿命,而且当阀门关闭不严时,地沟污水及浊气会造成水池的水质污染。
改进方法一是将水池连通管的位置设在齐地面以上,每个格的连通出水管用三通管件接一放空短管,并设放空阀门,如图3所示。因连通管位置靠近水池底部,放空时水池的大部分水都能排走,只有连通管以下部分的少量存水需借助临时设置潜污泵排出。
二是直接采用消防泵机械排水方式。
消防给水设计研究:浅谈煤炭工程消防给水系统设计
摘要:本文结合现行的国家和行业规范,根据对《煤规》和《建规》关于煤炭工程消防给水有关条文规定,针对煤炭工程消防给水系统设计,通过对消防水量、消防制度的分析理解,提出在工程设计规范执行中的困惑,阐明消防给水系统的设计观点。希望通过本文对设计同行有所启迪。
关键词:消防水量 消防制度 消防给水系统
消防给水系统设计是煤炭工程设计的重要组成部分,随着煤炭基本建设和科学技术的发展,消防系统要求日趋严格,国家颁布的建筑防火规范不断更新,而煤炭行业设计规范更新相对滞后,设计中经常出现规范标准选用的混乱。本文结合现行的国家和行业规范,针对煤炭工程消防给水系统设计,指出规范执行的差异性,阐明消防给水系统的设计观点。
1 消防水量
1.1 室内消防水量
《煤炭工业给水排水设计规范》-MT/T5014-96(以下简称《煤规》)对室内消火栓用水量有明确规定,对原煤系统的建筑物设置消防给水,对洗后煤系统可不设消防给水,2.3.5条对室内消火栓水量做出了具体规定。
《煤规》规定的室内消防水量较《建筑设计防火规范》-GBJ16-87 2001版(以下简称《建规》)有较大降低,在规范的实际执行中,笔者认为存在以下问题:⑴原煤输送机栈桥室内消防水量为5L/s,消火栓布置间距≤50m,笔者认为由于输煤走廊与各建筑物相连,虽然有水幕与建筑物进行分隔,但水幕分隔处下方是可燃皮带,水幕在消防实战中很难起到分区作用,建议将原煤栈桥的室内消防水量统一为10 L/s。⑵《煤规》中在2.3.4的条文解释中规定选煤厂水洗工艺主厂房当在任何情况下均不存在干煤时,不设室内消防,在具体工程设计中主厂房上部原煤输送、入料环节是不可避免的,而《建规》8.4.1条注的条文解释明确规定,设有消火栓的建筑物每层均应设置消火栓,笔者认为主厂房的消防问题应类比《锅炉房设计规范》设计,在主厂房上部设置局部消防给水,消防水量按10L/s计,而顶层以下不设置消防给水。
1.2 室外消防水量
《煤规》对煤矿工业场地室外消防水量没有明确规定,室外消火栓用水量确定按《建规》8.2.2条执行,水量按较大一座建筑物或一个防火分区计算。《煤规》2.3.4条规定,选煤厂洗后煤生产系统不设室内消防,往往出现室外消防水量根据不设室内消防的产品仓确定,而产品仓一般高度>24m,体积>20000m3,造成确定室外消防水量在35L/s以上。笔者认为室外消防水量应按设室内消防的较大一座建筑物选取室外消防水量。
1.3 水池消防储量
《建规》8.3.4明确规定消防水池的容量应满足火灾延续时间内室内外消防用水总量的要求,《煤规》2.3.3也有类似的规定,但由于煤炭建筑消防要求的特殊性,最不利室内外消防水量及消防历时经常发生在不同的工业建筑或煤炭堆场,消防储量按最不利的室内和室外消防水量叠加大于同一时间的火灾次数按一次计(只考虑某一个建筑物的火灾)的消防用水量,笔者认为规范应明确水池的消防储量应按室内外消防用水量叠加较大的建筑物计算,同时储存水幕1h消防用水量。
2 高层工业建筑室内消防系统
煤炭工程高层工业建筑室内消防设计可采用管道泵分区供水系统和独立设置的高区消防系统,而是否设置独立的高区消防系统值得商榷。
《煤规》对高层工业建筑是否独立设置室内消防系统没有明确要求,《建规》8.1.2条规定宜设置独立系统,目前在煤炭工程设计中更多没有独立设置,均采用消防生活合用供水系统,工业场地设置水塔或高位水箱,消防方式为管道泵分区,消防主泵扬程按低区消防压力设计,高层建筑消防时初期10min通过消防启动按钮启动增压管道泵满足火灾初期高区消防压力,同时启动泵房内消防主泵通过高区管道泵接力加压保障高区室内消防。
上述消防给水系统目前采用较多,与独立消防系统相比优点是节约了高区消防主泵、消防水箱和室外管道,技术上也是可行的,存在的问题是:
⑴与《建规》8.1.2条相悖,室内消防管道可独立设置,但此系统室外必须是合用管道。
⑵对于工业场地单一的高层建筑,只需设一组管道泵,若存在多个高层建筑则每个室内均分别设置管道泵,无法设置区域高位水箱及稳压装置。
⑶管道泵设在室内,其作用为高区消防主泵,由于初期火灾10min消防水量必须通过开启管道泵才可以实现,而在煤炭工业建筑通常不设置自动报警的前提下,无论是通过远距离控制还是通过启动消防按钮与管道泵联动,在实战均有可能贻误灭火时机,并且必需同时启动消防主泵,致使高层工业建筑的消防必需两次启动消防泵,不能形成快速灭火。
⑷管道泵设在高层建筑内,远离消防控制中心,维护管理均不易引起重视,管道泵年久失修可能造成重大安全隐患。
综上所述,笔者认为煤炭高层工业建筑应设置独立的消防给水系统。
3 消防给水系统
《煤规》未详细规定煤炭工业建筑可采用的室外消防制度,笔者根据多年的设计经验,结合煤炭工程设计特点,提出如下观点。
3.1 常高压给水系统
合用系统节约管道投资,是《建规》推荐采用的供水系统(8.1.2条),对于可采用常高压消防系统的矿区,笔者认为应采用消防外网合用管道系统,室内消防与生产生活给水系统分开,室内生产生活给水采用减压阀减压。
3.2 临时高压给水系统
临时高压消防给水系统是矿区主要采用的消防形式,设计一般采用以下几种形式:
⑴消防与生产、生活合用管道系统
①临时高压消防系统
在高层工业建筑与多层并存的矿区工业场地,临时高压消防分系统设置,低区消防与一般生产、生活管网合用,形成水池、水泵、水塔(高位水箱)供水系统,水池及水塔(高位水箱)均为消防生活合用,管网布置为环状,按消防泵流量确定管径,布置室外消火栓。低区消防泵流量按低区室内消防水量(含水幕消防水量)+工业场地室外消防水量+较大生产生活用水量合计选取,扬程按低区室内最不利消火栓所需压力选取。
高区消防与生活管网合用,形成水池、水泵、高位水箱供水系统,高位水箱消防生活合用设置稳压装置,其供水由高区生活泵供给,高区消防系统为多个或单个高层工业建筑的室内临时高压给水系统,室外不布置消火栓,消防水泵流量按高区室内最不利消防水量(含水幕消防水量)选取,扬程按高区最不利消火栓所需压力选取。
②变频高压消防系统
变频高压给水系统的特点是取消高位水箱,低区消防与生活共用一组水泵,按流量匹配选择同型号变频泵,消防时消防泵随着用水量的增加逐次启动;高区消防采用消防主泵与稳压泵联合供水方式,稳压泵带气压罐保持管网消防压力并兼供生活用水,消防时启动消防主泵供水。
在露天矿设计中,由于矿区无高层建筑,地面建筑设置分散,地形变化又比较大,设置水塔或高位水箱均有困难,采用变频高压消防系统比较合理,该系统无室内10min消防储量,不满足《建规》8.6.3条强制性条文要求,需得到地方消防管理部门认可。
⑵消防与生产、生活分设系统
消防与生产、生活分开设置在煤炭行业较少采用,原因是投资大,但随着国家对生活用水水质要求越来越严格,在管材采用方面的不断限制,合用供水系统在工程设计中遇到了很多问题,归纳为:
①水质保障问题
合用给水系统水池、水箱、管道均消防生活合用,水池、水箱中储备大量的消防用水且不得动用,日常室外环状供水管网内水流速度很慢,造成死水,影响生活用水水质。
②管材选用问题
室内消防给水管材要求采用金属管,不允许使用塑料管材,而生活用水管材在冷镀锌钢管禁止使用后,可采用的金属管材只有不锈钢管、铜管、热浸镀锌钢管等,上述管材造价较高,导致室内给水系统造价增高。
采用分设系统避免了上述问题,其系统形式采用生活供水变频,枝装布置;低区消防采用水池、水泵、水箱联合供水方式,满足室内外消防水量及压力,局部高区独立形成临时高压室内消防给水系统,高低区水箱由变频生活泵供给,高区水箱采用管道泵加压。
3.3 低压消防系统
当矿区设有消防站且5min内消防车能够到达时,矿区消防可采用低压制消防系统,在矿区消防设计中,即便消防车5min内可以到达,消防设计亦很少设计成低压消防系统,原因是除非矿区毗邻市政,依靠市政供水,不需独立设置水池、泵房,生活消防合用系统才有可能实现。而矿区一般远离市区,必须独立设计消防系统,消防时就需启动消防泵而不构成低压制消防系统。
在消防生活联合变频供水系统中可实现低压制供水,但在设计中供水泵的扬程一般按最不利消火栓所需压力选取,从而形成变频高压消防系统,若扬程按最不利生活用水点选取,则矿区在设置消防站的前提下可实现低压制消防系统。