雙酚A／聚碳酸酯項(xiàng)目的消防設(shè)計(jì)簡介

黃昌義

（德希尼布天辰化學(xué)工程（天津）有限公司上海分公司，上海 200031）

雙酚A／聚碳酸酯項(xiàng)目的消防設(shè)計(jì)簡介

黃昌義

（德希尼布天辰化學(xué)工程（天津）有限公司上海分公司，上海 200031）

石油化工類廠房的消防往往由多個(gè)消防系統(tǒng)組成，消防水炮、泡沫噴淋系統(tǒng)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等常常在同一個(gè)建筑物里同時(shí)被設(shè)計(jì)，這就對設(shè)計(jì)者提出了更高的要求。精心設(shè)計(jì)，不僅要符合規(guī)范要求，更要使消防系統(tǒng)安全、可靠。本文介紹雙酚A／聚碳酸酯項(xiàng)目的消防設(shè)計(jì)。

消防系統(tǒng)；消防水炮；泡沫噴淋系統(tǒng)；自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)；消防設(shè)計(jì)

1 工程概況

某國家級綜合化學(xué)工業(yè)園區(qū)擁有23.4平方公里的土地面積，目前，已有諸多世界著名的跨國公司來園區(qū)投資建設(shè)先進(jìn)的、具有世界級經(jīng)濟(jì)規(guī)模的化工項(xiàng)目。某跨國外資公司擬在該化學(xué)工業(yè)園區(qū)建立一體化基地，基地總占地面積約150公頃。根據(jù)該公司規(guī)劃，將基地劃分為30個(gè)塊區(qū)，塊區(qū)自北向南編號為 A、B、C、D、E，自西向東編號為l000、2000、3000……6000。 每個(gè)塊區(qū)約 2.88 公頃（120 m×240 m），塊區(qū)之間通道間距為30 m～45 m。聚碳酸酯（簡稱PC）項(xiàng)目為該公司一體化基地第一期建設(shè)的主要項(xiàng)目，PC產(chǎn)品是以碳酸二苯酯（簡稱DPC）和雙酚A（簡稱BPA）為主要原料，而雙酚A由苯酚、丙酮在催化劑（縮合劑）作用下合成，BPA／PC生產(chǎn)裝置主要生產(chǎn)過程都在一個(gè)七層半敞開式（局部封閉）甲類廠房中進(jìn)行，此廠房占地面積為 35×98 m2， 建筑高度為 27.4 m，最大局部層高為8 m，建筑總體積為95900 m3。消防系統(tǒng)由室外消火栓、室內(nèi)消火栓、室外消防水炮、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、泡沫噴淋系統(tǒng)及滅火器組成。本文僅對雙酚A／聚碳酸酯項(xiàng)目（簡稱BPA／PC項(xiàng)目）的消防設(shè)計(jì)作簡介。

2 基地消防設(shè)施的設(shè)置

根據(jù)規(guī)劃，一體化基地集中設(shè)計(jì)公用工程，統(tǒng)一建設(shè)道路、圍墻、消防設(shè)施等，為一體化基地內(nèi)的所有工程項(xiàng)目提供服務(wù)。為此，消防系統(tǒng)部不僅要服務(wù)BPA／PC項(xiàng)目，還要服務(wù)于整個(gè)PC項(xiàng)目，同時(shí)還應(yīng)滿足整個(gè)一體化基地將來發(fā)展的需要。

2.1 消防水量及消防泵房

2.1.1 消防水量

根據(jù) 《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160－2008） 及 《建 筑 設(shè) 計(jì) 防 火 規(guī) 范 》（GB50016－2006），各主要建、構(gòu)筑物消防水量見下表：

注：噴淋系統(tǒng)的持續(xù)時(shí)間取1h。

根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160－2008）第8.4.3條并參考國內(nèi)其它工藝裝置的消防水量，BPA／PC裝置為中型石油化工裝置，所需要的消防水量為300L／S。調(diào)配廠房及倉庫噴淋系統(tǒng)采用早期抑制快速響應(yīng)噴頭。罐區(qū)消防用水量計(jì)算根據(jù) 《石油化工設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50160－2008。

根據(jù)上表，整個(gè)PC項(xiàng)目的最大消防用水量為300 L／S，所需消防儲水量為3240 m3。考慮到將來隨著一體化基地內(nèi)二苯基甲烷二異氰酸酯項(xiàng)目（簡稱MDI）和甲苯二異氰酸酯項(xiàng)目（簡稱TDI）的上馬，工藝裝置可能會(huì)更加大型化、復(fù)雜化。經(jīng)與消防部門協(xié)商，整個(gè)基地消防設(shè)計(jì)水量取600 L／S，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為3h，所需消防儲水量為600×3.6×3＝6480m3， 基地消防設(shè)施的設(shè)置需要滿足整個(gè)一體化基地將來發(fā)展的需要。

整個(gè)基地設(shè)一套獨(dú)立的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)，壓力維持在 0.8 ～ 1.0 MPa。 全廠的消防給水由該化學(xué)工業(yè)區(qū)的工業(yè)給水管接入，引入管為兩根DN300管線。2.1.2 消防泵房

消防水泵房設(shè)在一體化基地C3000地塊內(nèi)，基本位于整個(gè)基地中心地帶，泵房內(nèi)設(shè)有消防泵四臺：兩臺流量為720 m3／h的電動(dòng)消防主泵，兩臺流量為720 m3／h的柴油消防備用泵，壓力為l.0 MPa，兩開兩備；設(shè)穩(wěn)壓泵兩臺，一開一備，流量為 3 L／S，壓力為 0.8 MPa。 在正常情況下，穩(wěn)壓泵維持管網(wǎng)0.8 Mpa的壓力。兩個(gè)消防儲水罐，每個(gè)儲水量為2500 m3，兩個(gè)儲水罐設(shè)管道相互連接，其中工業(yè)儲水量為1000 m3，一期消防儲水量為4000 m3，該消防設(shè)施能滿足BPA／PC項(xiàng)目乃至整個(gè)PC項(xiàng)目對消防水量和水壓的要求。同時(shí)消防泵房內(nèi)預(yù)留一臺720 m3／h的電動(dòng)消防泵和一臺720 m3／h的柴油消防泵的安裝位置，室外預(yù)留2500 m3的消防水罐的安裝位置，待二、三期工程實(shí)施時(shí)，可再增加兩臺消防泵和一個(gè)消防水罐，消防水泵將增至為六臺，三用三備，設(shè)計(jì)流量為 600 L／S，消防儲水量可達(dá)到 6500 m3，能滿足整個(gè)一體化基地的消防水量及水壓要求。

2.2 消防給水管網(wǎng)

整個(gè)一體化基地的消防給水管網(wǎng)由消防泵房引出，在每個(gè)塊區(qū)外成環(huán)狀布置，整個(gè)消防給水管網(wǎng)成網(wǎng)狀布置，管徑為DN500。每個(gè)工藝裝置、罐區(qū)、倉庫、生產(chǎn)服務(wù)樓等的消防給水接自該塊區(qū)外的環(huán)狀消防給水管網(wǎng)。

2.3 消防站

該化學(xué)工業(yè)區(qū)建立了4個(gè)消防站。消防站的消防隊(duì)員24小時(shí)輪流值勤。消防站的消防設(shè)備可滿足整個(gè)化工區(qū)的消防要求。消防站設(shè)置布局合理，滿足在接到化工區(qū)任何地方火災(zāi)報(bào)警5分鐘內(nèi)趕到火災(zāi)現(xiàn)場的要求。

本工程在一體化基地內(nèi)建設(shè)自己的消防站。消防站的消防隊(duì)員按市消防局對消防人員及車輛的有關(guān)規(guī)定設(shè)置，設(shè)置有一輛載水5.5噸的水罐消防車和兩輛德國進(jìn)口的大型泡沫消防車，泡沫液為3%抗溶水成膜泡沫濃縮液。

消防隊(duì)由本工程一體化基地健康環(huán)保安全消防部門和該市化工消防支隊(duì)共同領(lǐng)導(dǎo)，消防人員將遵守一體化基地的環(huán)境安全衛(wèi)生規(guī)定，加強(qiáng)隊(duì)伍的管理和建設(shè)。

消防隊(duì)的執(zhí)勤人員由隊(duì)長、指導(dǎo)員、班長、消防員和駕駛員組成。執(zhí)勤隊(duì)長由隊(duì)長、指導(dǎo)員輪流擔(dān)任。

消防站的消防人員配置，管理人員3人：1名消防隊(duì)長、一名消防指導(dǎo)員、1名排長；駕駛員3人，班長2人，消防隊(duì)員6人，共計(jì)14人。

隨著一體化基地項(xiàng)目陸續(xù)實(shí)施，消防站的消防車輛及人員也將不斷增加，以滿足整個(gè)一體化基地的消防要求。

消防隊(duì)人員保持臨戰(zhàn)狀態(tài)，一旦接到事故警報(bào)，按預(yù)案迅速出動(dòng)搶險(xiǎn)救災(zāi)。

3 室外消防

在建筑物外設(shè)置環(huán)狀消防給水管網(wǎng)，供室外消火栓、消防水炮和室內(nèi)消火栓等的消防用水，管徑為DN350，能滿足整個(gè)生產(chǎn)裝置300 L／S消防用水量的要求。

消防給水管網(wǎng)，在正常情況下，維持在0.8 MPa的壓力。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，消防泵自動(dòng)啟動(dòng)，消防泵出口壓力不低于l.0 MPa。消防環(huán)狀管網(wǎng)上設(shè)有閥門，將消防管網(wǎng)分成若干獨(dú)立段，當(dāng)一個(gè)管段發(fā)生事故時(shí)，消防給水管道的其余獨(dú)立管段仍能通過l00%的消防水量，每個(gè)獨(dú)立管段上的消火栓數(shù)量不超過5個(gè)。

室外消火栓沿道路設(shè)置，其間距不大于60 m，消火栓的保護(hù)半徑不大于120 m。室外消火栓配備消火栓箱，消火栓箱內(nèi)設(shè)置兩支可噴射直流水及霧化水的水槍，兩盤水帶及閥門扳手等，以方便消防人員使用。

4 室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)

根據(jù) 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016－2006）第 8.4.1條，本建筑室內(nèi)外消防水量為 25 L／s，同時(shí)使用水槍數(shù)為 5只，每只水槍最小流量為 5 L／s，每根立管的流量為 15 L／s。

根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016－2006）第 8.4.3.7 條，高層廠房（倉庫）、高架倉庫，水槍的充實(shí)水柱不應(yīng)小于13 m。

水槍充實(shí)水柱長度Sk取13 m，消火栓保護(hù)半徑R

R＝Ld＋ Ls＝ 0.8×25＋0.71×13＝29.23m

取消火栓的保護(hù)半徑29 m。

此建筑物雖說是廠房，但實(shí)際上是一框架結(jié)構(gòu)，絕大多數(shù)地方是敞開的，所以布置室內(nèi)消火栓不像其它封閉建筑物那樣有更多的地方選擇。此建筑物的特點(diǎn)是，它的四面中部都有一個(gè)封閉樓梯間，我們在每個(gè)樓梯間設(shè)置一根消防立管，每根立管每一層分別設(shè)兩根支管接兩個(gè)消火栓，消火栓分別設(shè)置在該封閉樓梯間對建筑物那兩面的墻上，管道布置在封閉的樓梯間內(nèi)，以免消防管道在寒冷天氣被凍壞。消火栓選用減壓穩(wěn)壓型消火栓，消防水槍為直流－水霧兩用槍，出口壓力控制為0.25 mPa ～ 0.5 mPa。 屋頂成環(huán)的消防水管采用電伴熱系統(tǒng)保溫，以保護(hù)消防管道系統(tǒng)安全。

5 消防水炮

根據(jù) 《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50160－2008）第 8.7.2 條，“甲、乙類可燃?xì)怏w、可燃液體設(shè)備的高大框架和設(shè)備群應(yīng)設(shè)置水炮保護(hù)?！?/p>

由于BPA／PC生產(chǎn)裝置內(nèi)主要物料為雙酚A、苯酚、丙酮和DPC，按《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》火災(zāi)危險(xiǎn)性屬甲類?？紤]到消防水炮流量大、射程遠(yuǎn)、易操作等優(yōu)點(diǎn)，在建筑物周圍設(shè)置足夠數(shù)量的消防水炮。消防水炮的額定流量為60 L／s，額定工作壓力為 0.8 mPa，射程為 65 m。 水炮噴嘴采用美國TFT炮頭，可方便調(diào)換直流－水霧兩種噴射方式，具有射程遠(yuǎn)、流量大、噴霧角大、流量可控等優(yōu)點(diǎn)。本裝置消防水炮保護(hù)半徑按36 m設(shè)置，在本裝置的南面設(shè)置一門消防水炮，東面設(shè)置兩門消防水炮，距被保護(hù)對象15 m。本裝置的西面與北面布置有18 m高管架，如果將水炮布置在管架之外，由于管架阻擋，地面布置消防水炮不能有效地保護(hù)裝置區(qū)的設(shè)備；如果將水炮布置在裝置和管架之間，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，操作人員又無法靠近消防水炮進(jìn)行有效的操作。為了能更好地控制或撲滅火災(zāi)，在這兩面布置四門高架遙控水炮，位于裝置與管架之間，炮塔高25 m。高架遙控水炮由電動(dòng)消防水炮、控制柜和遙控器組成，可遠(yuǎn)距離操縱水炮水平、垂直旋轉(zhuǎn)及直流與水霧轉(zhuǎn)換。這樣，三門地面消防水炮加四門高架遙控水炮能滿足裝置區(qū)域內(nèi)每一點(diǎn)至少有一門水炮保護(hù)，可以保證在火災(zāi)初期能向火場提供大量的消防水。高架遙控水炮的電氣部分均防爆，且消防水炮均采取了防凍措施。

6 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

PBA／PC項(xiàng)目一層有600 m2局部區(qū)域是封閉的，室外消防水炮不能對此區(qū)域進(jìn)行有效保護(hù)。根據(jù)工藝資料，此區(qū)域內(nèi)的可燃物主要是固體可燃物。根據(jù) 《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50160－2008）第 8.6.3 條，“工藝裝置內(nèi)固定水炮不能有效保護(hù)的特殊危險(xiǎn)設(shè)備及場所，宜設(shè)水噴淋或水噴霧系統(tǒng)。”

在此局部區(qū)域設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，系統(tǒng)按中危險(xiǎn)Ⅱ級設(shè)計(jì)，噴水強(qiáng)度為8 L／min·m2，作用面積為160 m2，經(jīng)水力計(jì)算設(shè)計(jì)流量為30 L／S，最不利點(diǎn)噴頭處的壓力不低于 0.05 MPa，系統(tǒng)持續(xù)噴水時(shí)間為l h。

此區(qū)域內(nèi)溫度控制在4～30°C之間，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)采用濕式系統(tǒng)，噴頭的公稱動(dòng)作溫度高于環(huán)境最高溫度30℃，選用68℃玻璃球噴頭；報(bào)警閥距離地面的高度為1.2 m；附近設(shè)有排水設(shè)施；連接報(bào)警閥及水流指示器的控制閥采用信號蝶閥，系統(tǒng)采用減壓孔板減壓，保證配水管入口的壓力控制在0.4 mPa以下。

7 泡沫噴淋系統(tǒng)

PBA／PC項(xiàng)目三層有250 m2局部區(qū)域是PC反應(yīng)場所，也是全封閉的，室外消防水炮不能對此區(qū)域進(jìn)行有效保護(hù)，根據(jù)工藝資料，此區(qū)域內(nèi)的可然物主要是液體可燃物，屬于非水溶性甲類液體火災(zāi)，消防水系統(tǒng)不能有效地?fù)錅绱藚^(qū)域內(nèi)液體火災(zāi)。

此區(qū)域采用半固定式泡沫噴淋系統(tǒng)，泡沫源來自一體化基地內(nèi)消防站的泡沫消防車，這樣既可以節(jié)約投資，也可以有效地保護(hù)B類火災(zāi)。泡沫噴淋系統(tǒng)作用面積為250 m2，噴液強(qiáng)度為8 L／min·m2；噴頭采用吸氣型泡沫噴頭 ZPTX70，額定流量為 70 L／min，K＝35；泡沫為抗溶性水成膜泡沫，混合比為97：3，泡沫混合液的供給時(shí)間為10 min。

根據(jù)計(jì)算，系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為47 L／s；消防時(shí)，一次泡沫混合液供給量為28 m3，泡沫濃縮液用量為 0.85 m3；管道總?cè)莘e為 0.35 m3，管道總長為90 m，消防后泡沫液回收。

8 滅火器

根據(jù) 《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50140－2005），本建筑物按嚴(yán)重危險(xiǎn)級B類火災(zāi)配置滅火器。

滅火器選用儲壓式磷酸銨鹽手提式滅火器MF／ABC8和推車式磷酸銨鹽滅火器MFT50。手提式滅火器的最大保護(hù)距離不超過9 m，推車式滅火器的最大保護(hù)距離不超過18 m，每個(gè)配置點(diǎn)的滅火器數(shù)量不應(yīng)少于兩具。

9 消防排水

當(dāng)消防發(fā)生后，消防排水將由雨水管網(wǎng)收集，自流到雨水泵房，這時(shí)，雨水泵兼作消防排水泵，通過雨水泵提升至基地的西北端13，000 m3的回收水池。通過預(yù)處理后提升至該化工區(qū)污水處理廠進(jìn)行最終處理。

10 結(jié)束語

BPA／PC項(xiàng)目最后非常成功地通過了市消防局的驗(yàn)收，并取得好評，隨后開工的MDI及TDI項(xiàng)目也完全延用一期的基地消防設(shè)施，避免了基地消防設(shè)施需擴(kuò)容而增加的費(fèi)用。

化工行業(yè)的高層工業(yè)廠房消防系統(tǒng)內(nèi)容復(fù)雜，涉及的方面較多。設(shè)計(jì)時(shí)首先立足于規(guī)范，同時(shí)也應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的可靠性、實(shí)際的可操作性、經(jīng)濟(jì)的合理性綜合考慮，使消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理。

10.3969／j.issn.1007－2217.2011.01.012

2010－12－15