化工企業(yè)消防水站設(shè)計(jì)分析

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。