关于热源厂消防给水设计的探讨

王春妹，张伯镇，霍晓鹏，翟 渺

（1.上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司西安分公司，陕西 西安 710000；2.西安国际陆港产业发展有限公司，陕西 西安 710000）

目前国内城市供热的主要热源有：热电厂、区域锅炉房、分散锅炉房以及工业余热、地热和核能等。其中，热电厂、锅炉房主要以煤、重油、天燃气为燃料，本文着重讨论以煤为燃料的锅炉房及附属构筑物的消防给水设计。

某热源厂采用集中供热锅炉房为主要热源，建设装机容量为1 台116 MW 的循环流化床锅炉，并配套建设煤库、渣库、输煤栈桥、破碎楼、引风机房、业务用房、消防泵房及烟气在线检测室、变配电室、门卫室和地磅房等附属建筑物。本文重点讨论该热源厂内通过输煤栈桥连接在一起的锅炉房、煤库、破碎楼的消防给水设计。锅炉房、煤库、破碎楼工程概况如表1所示。

表1 单体概况

煤库、破碎楼、锅炉房是3 座独立的建筑，煤库、锅炉房分别通过输煤栈桥与破碎楼相连，煤库与输煤栈桥、锅炉房与输煤栈桥连接处采用防火卷帘隔开，并设置消防水幕。虽然煤库、锅炉房、破碎楼通过输煤栈桥相连，但3 座建筑在连接处设有防火卷帘和消防水幕，故不需按照3 座建筑体积之和考虑室、内外消防用水量，按照体积最大的1 座建筑物计算室内、外消防用水量即可。煤库、破碎料、锅炉房位置示意图如图1 所示。

厂区内最高的建筑为锅炉房，建筑高度为42.3 m，室内消火栓工作压力为0.35 MPa，为保证整个室内消火栓工作压力，厂区内敷设的室内消火栓管网压力较高，约0.8 MPa。室外消火栓工作压力为0.1 MPa，室外消火栓管网压力较低，约0.3 MPa，室内、外消火栓管网压力相差较大，从经济的角度考虑，厂区内室内、外消火栓管网分别敷设更为合理。室内、外消火栓系统均采用临时高压系统，保证火灾时消防用水量。

厂区内建筑共用室内消火栓给水系统，水量按照最大用水量计算。虽然煤库、锅炉房、破碎楼通过输煤栈桥相连，但3 座建筑在连接处设有防火卷帘和消防水幕，故认为煤库、破碎楼、锅炉房是3 座独立的建筑。按照同时作用的室外消防给水最大用水量考虑，本次选取煤库的室外消防用水量，煤库属于丙类仓库，体积＞50 000 m3，故室外消火栓设计流量为45 L/s，火灾延续时间3 h。

2.3.1 煤库室内消火栓系统

煤库建筑面积为5 822.6 m2，占地面积为5 822.6 m2，建筑高度为18.85 m，为单层丙类仓库。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974—2014）3.5.2条，煤库建筑高度＜24 m，体积＞5 000 m3，故室内消火栓设计流量为25 L/s，火灾延续时间3 h。

考虑煤库在实际使用过程中地面会堆满煤，没有人行通道，故消火栓不能按照常规距地面1.1 m 的高度来布置，煤库内堆煤高度约为5.6 m，考虑在煤库高度8 m 处设置走道板，在走道板上方1.1 m 处布置消火栓，发生火灾时，消防员在走道板上操作消火栓，以达到发生火灾时灭火的需求[1]。

2.3.2 锅炉房室内消火栓系统设计

锅炉房建筑面积为8625.1m2，占地面积为3475.3 m2，建筑高度为42.3 m，为丁类厂房，根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974—2014）3.5.2 条，24 m＜建筑高度＜50 m，室内消火栓设计流量为25 L/s，火灾延续时间2 h。

锅炉房内锅炉间整个高度为42 m，分为两层，一层层高为8 m，二层层高为34 m，标高12.5 m 及28.5 m处设有检修平台。由于锅炉间高度过高，除了在一层、二层设置消火栓外，在标高12.5 m 及28.5 m 检修平台均设置消火栓。

2.3.3 破碎楼及输煤栈桥

破碎楼建筑面积为538.68 m2，占地面积为179.56 m2，建筑高度为12.3 m，为多层戊类厂房。《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014（2018 年））8.2.2条，符合该规范8.2.1 条规定的建筑或场所：即耐火等级为一、二级且可燃物较少的单、多层丁、戊类厂房（仓库），可不设置室内消火栓系统，但宜设置消防软管卷盘或轻便消防水龙。根据该条规范，破碎楼可不设置消火栓，仅设置消防软管卷盘或轻便消防水龙即可，但考虑破碎楼通过输煤栈桥与煤库、锅炉房相连，虽然连接处设有防火卷帘、消防水幕，但输煤栈桥内设有易燃的传送带，火灾发生时蔓延迅速，为确保有效控制火灾蔓延，破碎楼及输煤栈桥设置消火栓更为妥当[2]。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974—2014）3.5.2 条，建筑高度＜24 m，破碎楼室内消火栓设计流量为10 L/s，火灾延续时间2 h。

煤库、锅炉房与输煤栈桥连接处因设有传送带而无法设置防火墙，采用防火卷帘进行防火分区的分隔，发生火灾时，火灾蔓延迅速，防火卷帘不能迅速放下起到隔离的作用，且由于设有传送带的原因，防火卷帘与传送带间会有缝隙，不能保证完全隔离，会导致火灾蔓延。为了保证火灾发生时能够及时有效扑灭，故在煤库、锅炉房与输煤栈桥连接处设置消防水幕系统。

根据《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084—2017）9.1.4 条，消防水幕设计流量为消防水幕长度×喷水强度，煤库、锅炉房与输煤栈桥连接处均为6 m，消防水幕布置长度为6 m，防火分隔水幕喷水强度为2 L/（s·m），故煤库、锅炉房与输煤栈桥连接处消防水幕设计流量均为2×6=12 L/s，火灾延续时间3 h。

根据《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084—2017），高大空间建筑可理解为以下建筑：最大净空高度＞8 m 的民用建筑和工业厂房、最大净空高度＞9 m的仓库、最大净空高度＞13.5 m 的采用早期抑制快速响应喷头的仓库、最大净空高度＞12 m 的非仓库类高大净空场所。本工程锅炉房的锅炉间、煤库均属于大空间建筑。

在大空间建筑中，由于建筑层高大，消火栓充实水柱无法到达高处着火部位，消火栓能起到的作用有限，若提高消火栓压力，增加充实水柱高度，过大的压力则会增加消防员操作难度，实施起来灭火效果并不理想。考虑到消火栓灭火的局限性，在高大空间布置消防炮来提高灭火安全性[3]。

2.5.1 锅炉房消防炮灭火系统设计

锅炉房内锅炉间整个高度为42 m，分为两层，一层层高为8 m，二层层高为34 m，标高12.5 m 及28.5 m处设有检修平台，在二层楼板位置设有洞口保证锅炉设备的安装，锅炉间整体是贯通的，属于大空间。二层层高高达34 m，在一、二层及检修平台布置消火栓难以保证灭火需求，故需增加消防炮灭火系统，提高灭火安全性。

锅炉房选用PSKD20 型电动消防水炮，单个消防炮额定喷射量为20 L/s，额定工作压力0.8 MPa，额定射程为50 m，接口直径为65 mm，供电电压为24 V DC，输入功率为60 W。

锅炉房设置3 套消防炮，保证2 门水炮的水射流同时到达被保护区域的任一部位。锅炉房消防炮系统同时开启数量为2 个，消防炮系统流量为20×2=40L/s，《固定消防炮灭火系统设计规范》（GB50338—2003）4.3.4 条规定，工业建筑的用水量不应小于60 L/s，故本次设计固定消防水炮灭火系统用水量为60 L/s，火灾延续时间1 h。

2.5.2 煤库消防炮灭火系统设计

煤库占地面积5 822.6 m2，层高为18.85 m，根据《建筑设计防火规范》（GB50016—2014（2018 年））8.3.2 条，应设置自动灭火系统，并宜采用自动喷水灭火系统。在自动喷水灭火系统中，喷头不宜布置在过高的位置，否则无法保证喷头的启动，灭火效果也不理想。煤库屋面为轻钢屋面，难以安装喷头，故不适合采用自动喷水灭火系统。《建筑设计防火规范》（GB50016—2014（2018 年））8.3.5 条规定，难以设置自动喷水灭火系统的高大空间场所，应设置其他自动灭火系统，并宜采用固定消防炮等灭火系统。结合煤库层高及轻钢屋面特性，设置固定消防炮灭火系统。

煤库选用PSKD20 型电动消防水炮，单个消防炮额定喷射量为20 L/s，额定工作压力0.8 MPa，额定射程为50 m，接口直径为65 mm，供电电压为24 V DC，输入功率为60 W。

煤库设置8 套消防炮，保证2 门水炮的水射流同时到达被保护区域的任一部位。煤库消防炮系统同时开启数量为2 个，消防炮系统流量为20×2=40 L/s，《固定消防炮灭火系统设计规范》（GB50338—2003）4.3.4 条规定，工业建筑的用水量不应小于60 L/s，故本次设计固定消防水炮灭火系统用水量为60 L/s，火灾延续时间1 h。

本项目最大一栋建筑室内消火栓给水设计流量为25 L/s，在锅炉房水箱间设置有效容积为18 m3的消防水箱一座。高位消防水箱的最低有效水位不能满足室内消火栓系统、消防水幕系统、室内消防系统水灭火设施最不利点处的静水压力，水箱间内设置3 套稳压罐、6 套增压稳压泵分别与室内消火栓系统、消防水幕系统、消防炮系统连接，保证火灾初期灭火用水量及压力。

本项目仅有一条入户引入管，且室外消火栓设计流量＞20 L/s，故本项目需设置消防水池。

消防水池的有效容积应满足火灾延续时间内室外消防用水量、室内消防用水量之和，则V=3.6×45×3+3.6×25×3+3.6×12×3+3.6×60×1=1101.6 m3，需新建2 座有效容积为586 m3消防水池，总容积为1 172 m3。

消防泵房与消防水池相连设置，泵房内设置2 套室外消防泵、1 套稳压罐、2 套增压稳压泵与室外消火栓系统连接，2 套室内消防泵与室内消火栓系统连接，2 套消防炮泵与消防炮系统连接，2 套消防水幕泵与雨淋报警阀组连接后与消防水幕系统连接。

本项目的高层工业建筑室内消火栓系统、消防水幕系统、固定消防炮系统需设置消防水泵接合器。消防水泵接合器的给水流量宜按每个10～15 L/s 计算。

锅炉房室内消火栓系统设置2 套水泵接合器，消防水幕系统设置1 套水泵接合器，固定消防炮系统设置4 套水泵接合器。

煤库消防水幕系统设置1 套水泵接合器，固定消防炮系统设置4 套水泵接合器。

目前，热电厂、锅炉房主要以煤、重油、天燃气为燃料，消防系统设计是热源厂非常重要的部分。热源厂内单体情况较为复杂，尤其是锅炉房、煤库通过输煤栈桥与破碎楼连接，锅炉房内锅炉间高大空间的特点，设计人员应根据项目特点，仔细分析单体情况，合理设置消防系统，选择适合的给水形式，确保火灾发生时能够及时有效地扑灭。