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    化工企業(yè)消防水站設(shè)計(jì)分析

    2020-01-14 13:04:16曹亞東
    化工設(shè)計(jì)通訊 2020年6期
    關(guān)鍵詞:消防用水泵房穩(wěn)壓

    曹亞東

    (神華工程技術(shù)有限公司安徽分公司,安徽合肥 230000)

    1 消防給水系統(tǒng)概述

    根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范,消防給水系統(tǒng)主要分為以下四種形式:高壓消防給水系統(tǒng)、穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)、臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)和低壓消防給水系統(tǒng),結(jié)合以往化工企業(yè)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),絕大部分采用的是穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)或臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)。

    首先,要了解這兩種系統(tǒng)的設(shè)置方式。穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)是指系統(tǒng)平時(shí)采用穩(wěn)壓設(shè)施維持管網(wǎng)消防水壓力大于或等于0.70MPa,但不能滿足消防時(shí)消防用水量要求的供水系統(tǒng),系統(tǒng)需設(shè)置有消防水泵、穩(wěn)壓泵及穩(wěn)壓罐等,火災(zāi)時(shí)消防水泵依靠壓力開關(guān)傳遞的管網(wǎng)壓降信號(hào)自動(dòng)啟動(dòng),以滿足水滅火設(shè)施所需的工作壓力和流量的供水系統(tǒng),其設(shè)置原則主要參見《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》GB50160以及《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》GB51283等,可用于占地面積較大,危險(xiǎn)性較高的大、中型化工企業(yè)。

    而臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)是指系統(tǒng)平時(shí)不能滿足水滅火設(shè)施所需的工作壓力和流量,系統(tǒng)設(shè)置有消防水泵,但是不一定設(shè)置有穩(wěn)壓措施(僅在設(shè)局部穩(wěn)壓設(shè)施時(shí)才要求設(shè)置),火災(zāi)時(shí)能通過壓力開關(guān)或消火栓按鈕自動(dòng)啟動(dòng)消防水泵,以滿足水滅火設(shè)施所需的工作壓力和流量的供水系統(tǒng),其設(shè)置原則主要參見《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50160等,可用于占地面積較小,危險(xiǎn)性較低的小型化工企業(yè),或大中型化工企業(yè)的辦公區(qū)、生活區(qū)等。

    其次,一些大中型化工企業(yè)因自身生產(chǎn)用水量巨大,或者所在園區(qū)市政供水系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定,為了確保生產(chǎn)安全。也會(huì)考慮設(shè)置生活、生產(chǎn)及消防供水系統(tǒng)合用的綜合水泵房,以及包含消防水量的合用清水池。這種綜合泵房的設(shè)計(jì)在滿足規(guī)范的前提下,更需要注意其設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性、合理性。

    因此,化工企業(yè)消防給水系統(tǒng)的設(shè)置形式,在項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)階段就需要結(jié)合其自身的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。本文通過工程實(shí)例分析化工企業(yè)消防水站在設(shè)計(jì)中值得關(guān)注的地方。

    2 消防水站工程實(shí)例分析

    2.1 工程實(shí)例一

    項(xiàng)目概況:某化工企業(yè),項(xiàng)目位于西北某省份,占地面積約100畝,項(xiàng)目包含廠前區(qū)、生產(chǎn)區(qū)及罐區(qū)等,根據(jù)規(guī)范,其同一時(shí)間火災(zāi)處數(shù)為一處,為主生產(chǎn)裝置區(qū),消防用水量約120L/s,火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3h,消防用水總量為1 296m3。

    本項(xiàng)目企業(yè)自建消防水站,系統(tǒng)采用穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng),通過穩(wěn)壓泵及穩(wěn)壓罐作為穩(wěn)壓措施,消防管網(wǎng)平時(shí)由小流量穩(wěn)壓泵組維持系統(tǒng)壓力,火災(zāi)時(shí)管網(wǎng)壓力下降,由管網(wǎng)壓力自動(dòng)控制消防泵啟動(dòng)向消防水管網(wǎng)系統(tǒng)供水,其設(shè)置情況如下。

    消防泵房:包含配電室、工具間、檢修平臺(tái)、樓梯間及地下泵房,總長(zhǎng)25m,寬8m,建筑面積216.75m2,地上建筑高度4.5m,地下部分4.2m,泵房?jī)?nèi)設(shè)置有集水井及潛污泵、手動(dòng)葫蘆等。

    消防水泵:2臺(tái),主泵為電動(dòng)泵,備泵為柴油機(jī)泵,流量120L/s,揚(yáng)程80m。

    穩(wěn)壓泵:2臺(tái),電動(dòng)泵,1用1備,流量5L/s,揚(yáng)程85m,穩(wěn)壓罐有效容積450L。

    消防水池:總有效容積1 300m3,分2座,單座水池平面尺寸24m×12m,高度3.7m,全地下式,池頂覆土1m。

    結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)施過程,分享以下幾點(diǎn)值得關(guān)注的內(nèi)容:

    (1)本項(xiàng)目位于西北較寒冷地區(qū),冬季氣溫低,凍土深度1.5m,消防水池考慮防凍,采用了全地下式,為了減少地下泵房的深度,并考慮到現(xiàn)場(chǎng)地下水位較高,最終設(shè)計(jì)方案為池頂?shù)孛纨R平,池頂再覆土1m,確保覆土頂距離消防水池正產(chǎn)水位液面高度不下于1.5m的凍土深度。

    (2)本項(xiàng)目消防控制柜的設(shè)備參數(shù)要求包括:定時(shí)巡檢,控制柜帶雙電源接口,機(jī)械應(yīng)急啟泵功能,帶遠(yuǎn)程通信接口,顯示各消防水泵運(yùn)行狀態(tài)、消防水池液位,防護(hù)等級(jí)IP55等,通過以上參數(shù),可以進(jìn)一步了解控制柜的選擇要求。

    首先,消防控制柜需要收集消防水泵、穩(wěn)壓泵組以及水池液位計(jì)等的設(shè)備傳輸?shù)膮?shù)信號(hào),并根據(jù)不同的狀況向各設(shè)備反饋不同的指令,因此,為了確保消防給水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,其相關(guān)設(shè)備與控制系統(tǒng)建議由供應(yīng)商統(tǒng)一提供,因?yàn)槌商坠?yīng)商可以提供配套驅(qū)動(dòng)裝置以及成套控制裝置,提供為泵組實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡檢功能所需的所有控制儀表、閥門、線、纜、管道、配件等,有利于消防給水系統(tǒng)順利驗(yàn)收及正常投用。

    其次,本項(xiàng)目中消防供水系統(tǒng)控制柜控與消防水泵放置在一個(gè)房間時(shí),所以防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于IP55,當(dāng)消防水泵控制柜設(shè)置在專用控制室內(nèi)的時(shí)候,其防護(hù)等級(jí)可以低于IP55,但不能低于IP30。

    最后,建議電動(dòng)消防泵采用獨(dú)立的自動(dòng)巡檢柜及聯(lián)絡(luò)柜,并滿足《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB 50974中相關(guān)自動(dòng)巡檢的規(guī)定,柴油消防泵則利用柴油機(jī)控制柜來實(shí)現(xiàn)巡檢功能。

    (3)對(duì)于設(shè)置了大型消防設(shè)備的地下式泵房,因?yàn)樗梅康慕Y(jié)構(gòu)底板為整體澆筑,要盡量避免二次開孔或植筋對(duì)其防水、抗?jié)B結(jié)構(gòu)的破壞。這就需要EPC方或業(yè)主方的采購(gòu)工作及時(shí)開展,盡早獲得廠家提供的訂貨資料,以便在設(shè)計(jì)文件中明確消防水泵的基礎(chǔ)形式及尺寸,也有利于配管設(shè)計(jì)和套管的預(yù)埋。

    (4)對(duì)于地下式消防水池,在設(shè)置取水口(井)時(shí),根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50160中4.3.7條的要求,其吸水高度不應(yīng)大于6.0m,應(yīng)注意消防車1m的高度,因此取水井連通管的標(biāo)高應(yīng)該小于等于5.0m,且管頂應(yīng)低于水池最低有效水位。

    (5)對(duì)于地下式消防水池,其溢流井的設(shè)置形式應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況選用,當(dāng)溢流喇叭口溢流邊緣低于設(shè)計(jì)地面500mm或項(xiàng)目處于寒冷地區(qū)時(shí),需將溢流井改為隔離井,并在設(shè)置潛水泵或自吸泵,通過液位聯(lián)鎖啟停進(jìn)行間接排水。

    2.2 工程實(shí)例二

    工程概況:某化工企業(yè),項(xiàng)目位于西北某省份,其總占地面積>100公頃,根據(jù)規(guī)范,其同一時(shí)間火災(zāi)處數(shù)為二處,一處為生產(chǎn)裝置區(qū),消防用水量約300L/s,火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3h,消防用水總量為3 240m3,一處為罐區(qū),消防用水量約220L/s,火災(zāi)延續(xù)時(shí)間6h,消防用水總量為4 800m3,消防用水總量10 000m3。

    本項(xiàng)目企業(yè)自建消防水站,系統(tǒng)采用穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng),通過穩(wěn)壓泵及穩(wěn)壓罐作為穩(wěn)壓措施,消防管網(wǎng)平時(shí)由小流量穩(wěn)壓泵組維持系統(tǒng)壓力,火災(zāi)時(shí)管網(wǎng)壓力下降,由管網(wǎng)壓力自動(dòng)控制消防泵啟動(dòng)向消防水管網(wǎng)系統(tǒng)供水,其設(shè)置情況如下:

    綜合泵房:包含消防泵房、給水泵房、配電室、柴油間、檢修平臺(tái)等,總長(zhǎng)98m,寬15m,建筑面積1 473m2,地上建筑高度10m,地下部分5m,泵房?jī)?nèi)設(shè)置有集水井及潛污泵、電動(dòng)葫蘆等。

    消防水泵:3臺(tái),主泵為2臺(tái)電動(dòng)泵,備泵為1臺(tái)柴油機(jī)泵,流量300L/s,揚(yáng)程125m。

    穩(wěn)壓泵:2臺(tái),電動(dòng)泵,1用1備,流量15L/s,揚(yáng)程125m,穩(wěn)壓罐調(diào)節(jié)容積850L。

    清水池:總有效容積20 000m3,分2座,每座獨(dú)立運(yùn)行,其中保證不被動(dòng)用的消防水容積10 000m3,半地下式,池深8m,地上部分1.5m,地下部分6.5m,池頂設(shè)置了保溫層,保溫層深度做至凍土層以下300mm。

    結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)施過程,分享以下幾點(diǎn)值得關(guān)注的內(nèi)容:

    (1)本項(xiàng)目位于西北較嚴(yán)寒、水資源較匱乏的荒漠干旱地區(qū),凍土深度1.6m,企業(yè)屬于大型煤化工企業(yè),占地面積大,用水量多,功能區(qū)多,生活區(qū)與生產(chǎn)區(qū)分區(qū)域布置,對(duì)供水系統(tǒng)的要求更為嚴(yán)格,因此本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)將消防水泵站與給水泵站合建設(shè),且考慮了多套獨(dú)立的給水系統(tǒng),包含穩(wěn)高壓消防給水、生產(chǎn)給水、生活給水等系統(tǒng)。對(duì)于此類合建的綜合泵房及清水池,要滿足規(guī)范中對(duì)于泵房布置的相關(guān)要求,其次需要設(shè)置消防水量不被挪用的措施。

    首先,本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí),將消防水泵房與給水泵房用隔墻分開,并在消防水泵房設(shè)置排水、通風(fēng)、排煙和阻火等設(shè)施,以確保消防水泵房的相對(duì)獨(dú)立性,提高其在可能出現(xiàn)安全事故時(shí)的可靠性與安全性。

    其次,本項(xiàng)目在確保消防用水量方面,主要依靠在清水池中設(shè)置液位聯(lián)鎖及報(bào)警設(shè)施,具體設(shè)置如下:根據(jù)液位防止消防儲(chǔ)水被動(dòng)用,當(dāng)共用吸水池液位達(dá)到溢流液位時(shí),聯(lián)鎖關(guān)停補(bǔ)水電動(dòng)閥,當(dāng)液位低于水池正常液位300mm時(shí),聯(lián)鎖打開補(bǔ)水電動(dòng)閥。非消防系統(tǒng)水泵運(yùn)行過程中,當(dāng)共用吸水池液位降至消防水液位時(shí),聯(lián)鎖停非消防系統(tǒng)水泵,并報(bào)警。當(dāng)液位低于消防水液位50mm時(shí)報(bào)警,DCS信號(hào)傳給消防值班室;消防水泵運(yùn)行過程中,當(dāng)吸水池液位降至消防水泵啟泵水位時(shí)報(bào)警,DCS信號(hào)傳給消防值班室進(jìn)行手動(dòng)停泵。另外,在非消防系統(tǒng)水泵吸水管上設(shè)置真空破壞孔,使其成為最后的一道保險(xiǎn)和屏障。

    (2)通過本項(xiàng)目消防泵組的壓力聯(lián)鎖值的設(shè)置,來了解通過管網(wǎng)壓力聯(lián)鎖控制的方式:本項(xiàng)目消防管網(wǎng)壓力平時(shí)由穩(wěn)壓泵組維持,通過穩(wěn)壓泵控制柜來實(shí)現(xiàn)控制穩(wěn)壓泵組的開停。當(dāng)管網(wǎng)壓力上升至P1=1.25MPa時(shí),穩(wěn)壓泵停止運(yùn)行;當(dāng)管網(wǎng)壓力下降至P2=1.05MPa時(shí),穩(wěn)壓泵啟動(dòng)?;馂?zāi)發(fā)生時(shí),當(dāng)管網(wǎng)壓力下降至P3=0.95MPa時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)消防水泵;20S(可調(diào))后管網(wǎng)壓力未達(dá)到1.20MPa時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)另一臺(tái)電動(dòng)消防水泵。當(dāng)電動(dòng)消防水泵中任意一臺(tái)發(fā)生故障,自動(dòng)切換至柴油消防水泵,壓力表安裝在任意一臺(tái)消防泵出水管上且壓力聯(lián)鎖的設(shè)定值P1、P2、P3均可調(diào)。斷電狀態(tài)應(yīng)能直接啟動(dòng)柴油消防水泵。消防水泵啟動(dòng)后,自動(dòng)停止穩(wěn)壓泵組的運(yùn)行并向控制室發(fā)出火警信號(hào)。

    (3)根據(jù)規(guī)范要求,柴油機(jī)水泵作為消防水泵,其油料的儲(chǔ)備量應(yīng)能滿足機(jī)組連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)6h的要求,因此,對(duì)于大型的柴油機(jī)水泵來說,是需要配備柴油儲(chǔ)罐和柴油間的,建議柴油間的設(shè)置獨(dú)立于泵房之外,可一面與泵房貼鄰,以提高消防水站的安全可靠性。

    (4)大型的化工企業(yè),一般都建有大型的甲、乙、丙類罐區(qū),罐區(qū)的消防冷卻系統(tǒng)和泡沫消防系統(tǒng)對(duì)于消防供水的流量與壓力均有要求,在設(shè)計(jì)消防水站時(shí),應(yīng)充分對(duì)消防水進(jìn)行核算,避免出現(xiàn)罐區(qū)消防用水量小于其他單體水量,但是由于罐區(qū)的消防延續(xù)時(shí)間長(zhǎng),導(dǎo)致罐區(qū)在消防事故時(shí)的總用水量反而較大的情況出現(xiàn)。

    (5)本項(xiàng)目消防水站在設(shè)計(jì)時(shí)將生產(chǎn)裝置區(qū)與廠前區(qū)進(jìn)行了統(tǒng)一考慮,共用一套穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)進(jìn)行供水。由于廠前區(qū)的行政辦公設(shè)施屬于民用建筑,也可以根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況和總圖布置,考慮在廠前區(qū)等區(qū)域采用局部的臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)。

    2.3 工程實(shí)例三

    項(xiàng)目概況:某化工企業(yè),項(xiàng)目位于華南某省份,占地面積約35畝,項(xiàng)目包含廠前區(qū)、主車間、倉(cāng)庫(kù)及公用工程等,根據(jù)規(guī)范,其同一時(shí)間火災(zāi)處數(shù)為一處,為主車間,消防用水量約50L/s,火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3h,消防用水總量為540m3。

    本項(xiàng)目企業(yè)自建消防水站,系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng),主車間上設(shè)置消防水箱及局部穩(wěn)壓措施,火災(zāi)時(shí)能通過壓力開關(guān)及消火栓按鈕自動(dòng)啟動(dòng)消防水泵向消防水管網(wǎng)系統(tǒng)供水,其設(shè)置情況如下。

    消防泵房:包含泵房、配電間及柴油機(jī)房,總長(zhǎng)15m,寬12m,建筑面積180m2,建筑高度6.5m,泵房?jī)?nèi)設(shè)置有手動(dòng)葫蘆等。

    消防水泵:2臺(tái),電動(dòng)泵,流量50L/s,揚(yáng)程60m。

    消防水罐:設(shè)計(jì)采用2座地上式300m3水罐,總有效容積540m3。

    消防水箱及局部增壓穩(wěn)壓設(shè)備:消防水箱有效容積12m3,穩(wěn)壓泵為電動(dòng)泵,1用1備,流量5L/s,揚(yáng)程30m,穩(wěn)壓罐有效容積300L。

    結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)施過程,分享以下幾點(diǎn)值得關(guān)注的內(nèi)容:

    (1)該化工企業(yè)屬于典型的精細(xì)化工企業(yè),主要生產(chǎn)醫(yī)藥中間體,占地面積小,生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)短,因此可以采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng),在廠區(qū)室內(nèi)消火栓箱內(nèi)設(shè)置消防按鈕,并在廠區(qū)最高處設(shè)置消防水箱、局部增壓穩(wěn)壓設(shè)備及流量開關(guān),以滿足啟動(dòng)消防水泵及最不利水壓和初期滅火水量的需要。

    (2)對(duì)于征地面積較小且處于溫暖地區(qū)的化工企業(yè),建議可以選擇消防水罐作為存儲(chǔ)消防水源的設(shè)施,可節(jié)省占地面積,水泵也可充分滿足自灌的要求。

    (3)本項(xiàng)目消防水泵均為電動(dòng)水泵,由于廠區(qū)不能滿足消防用電負(fù)荷的要求,因此單獨(dú)設(shè)置了柴油發(fā)電機(jī),為電動(dòng)水泵提供另一路電源,相較于備用泵采用柴油機(jī)水泵,這也是一種可以考慮的方案。

    3 結(jié)語(yǔ)

    通過工程實(shí)例的分析可看出,防水站的設(shè)計(jì)并不復(fù)雜,但是為了滿足現(xiàn)代化化工企業(yè)消防用水的要求,對(duì)消防水站的設(shè)計(jì)也提出了更高更細(xì)的要求。結(jié)合化工企業(yè)的特點(diǎn),選擇合適的消防給水系統(tǒng),設(shè)計(jì)合適的消防水站方案,使其既滿足規(guī)范要求,又能夠適應(yīng)企業(yè)發(fā)展。

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