封閉煤場(chǎng)工程給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

王 帥

（國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100095）

根據(jù)我國(guó)有關(guān)環(huán)保法規(guī)，對(duì)粉塵超標(biāo)實(shí)行收取排污費(fèi)和處罰，近些年國(guó)家對(duì)的環(huán)保要求不斷提高，許多露天煤場(chǎng)因揚(yáng)塵污染問(wèn)題被關(guān)?；蛉【?，包括燃煤發(fā)電廠在內(nèi)的工礦企業(yè)的露天堆煤場(chǎng)相繼開(kāi)展封閉改造。煤場(chǎng)封閉后可有效減少由雨水沖刷和大風(fēng)引起的損失，有效降低粉塵污染，減輕煤場(chǎng)區(qū)域雨水對(duì)環(huán)境的污染，改善煤場(chǎng)周圍環(huán)境，增加儲(chǔ)煤量，改善煤場(chǎng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行條件，降低設(shè)備維修量，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和較高的環(huán)境、社會(huì)效益。

煤場(chǎng)封閉后為相對(duì)的密閉空間，與露天煤場(chǎng)相比，場(chǎng)內(nèi)通風(fēng)條件差，煤炭中會(huì)揮發(fā)出氫氣、甲烷等可燃?xì)怏w，在運(yùn)輸、裝卸過(guò)程中產(chǎn)生的大量粉塵會(huì)懸浮于空氣中，嚴(yán)重?fù)p害工作人員的身體健康，還可能引發(fā)煤粉、可燃?xì)怏w爆炸事故，存在消防安全風(fēng)險(xiǎn)[1-3]。同時(shí)，煤場(chǎng)封閉后區(qū)域內(nèi)的雨水徑流系數(shù)增大，下游雨水排水設(shè)施的排水能力不足，導(dǎo)致排水不暢，對(duì)此，煤場(chǎng)封閉改造工程應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。

封閉煤場(chǎng)的給水排水及消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括室內(nèi)噴霧降塵給水、室內(nèi)外消防給水、室外雨水排水和滅火器等。

1 室內(nèi)噴霧降塵給水系統(tǒng)

煤塵不僅會(huì)加速機(jī)械設(shè)備、儀表?yè)p壞，還會(huì)給人的健康帶來(lái)較大的傷害，煤塵達(dá)到一定濃度后，還會(huì)遇火星爆炸[3]，因此室內(nèi)噴霧除塵措施對(duì)封閉煤場(chǎng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。降塵給水系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)原則如下：（1）在煤場(chǎng)四周設(shè)置降塵噴霧裝置（噴灑水管及灑水噴槍），其配置規(guī)格和數(shù)量滿足煤場(chǎng)堆料范圍全覆蓋。定時(shí)向煤堆灑水，有效控制煤塵污染；（2）斗輪堆取料機(jī)上安裝噴水裝置，堆取作業(yè)時(shí)自動(dòng)噴水；（3）在落差大于4m的轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)安裝緩沖鎖氣器，在帶式輸送機(jī)頭部漏斗和導(dǎo)料槽出口處安裝噴霧抑塵裝置。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮用水水質(zhì)要求，合理利用生產(chǎn)污水或中水等，做到梯級(jí)用水，節(jié)約水資源；必要時(shí)需要設(shè)置增壓泵以滿足灑水噴槍的水壓要求。另外，需要結(jié)合工程具體情況合理設(shè)置防凍措施。

2 室內(nèi)外消防給水系統(tǒng)

封閉煤場(chǎng)消防給水系統(tǒng)包括室外消火栓系統(tǒng)和室內(nèi)消防水炮系統(tǒng)，根據(jù)《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50229—2019）[4]要求，煤場(chǎng)周圍的消防給水管網(wǎng)設(shè)為環(huán)狀，室外消火栓間距不大于120m；在機(jī)組容量為300MW及以上的燃煤電廠室內(nèi)貯煤場(chǎng)設(shè)置固定消防水炮系統(tǒng)，要求至少1門水炮的水柱到達(dá)煤場(chǎng)內(nèi)任一點(diǎn)，每門水炮的流量不小于20L/s，并應(yīng)具有直流和水霧兩種噴射方式。規(guī)范的條文說(shuō)明中明確，鑒于煤的燃燒特性，認(rèn)為水炮的額定流量無(wú)需過(guò)大；另外，基于煤場(chǎng)內(nèi)煤的自燃特點(diǎn)，布置時(shí)能有一門水炮對(duì)煤場(chǎng)內(nèi)任意一點(diǎn)提供保護(hù)即可。機(jī)組容量300MW以下的燃煤電廠室內(nèi)貯煤場(chǎng)未要求設(shè)置固定消防水炮系統(tǒng)，由于室內(nèi)貯煤場(chǎng)消防安全風(fēng)險(xiǎn)高，因此在實(shí)際工程中建議設(shè)置固定消防水炮系統(tǒng)。另外，結(jié)冰地區(qū)的濕式供水管應(yīng)設(shè)置防凍保護(hù)措施，建議采用干式供水系統(tǒng)，其充水時(shí)間不大于5min[5]。

另外，在《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50229—2019）實(shí)施前，均按照《固定消防炮滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50338—2003）[5]要求，工業(yè)建筑的消防用水量不應(yīng)小于60L/s，室內(nèi)消防炮的布置數(shù)量不應(yīng)少于2門，應(yīng)能使2門水炮的水射流同時(shí)到達(dá)被保護(hù)區(qū)域的任一部位，其要求的消防用水量大且水炮的數(shù)量多。

封閉煤場(chǎng)新建或改造工程，都應(yīng)注意水炮在實(shí)際工作壓力下的射程和流量同額定工作壓力的關(guān)系。露天煤場(chǎng)封閉改造工程中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有消防水泵的參數(shù)，結(jié)合消防水炮的選型、煤場(chǎng)尺寸和所需的消防用水量和壓力等條件綜合評(píng)估，必要時(shí)需設(shè)置消防增壓泵。根據(jù)《室內(nèi)固定消防炮選用及安裝》（08S208）[6]中的消防水炮性能參數(shù)，在一定額定工作壓力下，額定流量越大，其額定射程越大，因此，當(dāng)消防給水壓力偏小時(shí)，可采用額定流量較大的消防水炮來(lái)降低對(duì)消防給水管網(wǎng)的壓力要求。水炮的設(shè)計(jì)射程和設(shè)計(jì)流量按下式確定：

式中：DS為水炮的設(shè)計(jì)射程，m；DS0為水炮額定工作壓力時(shí)的射程，m；Qs為水炮的設(shè)計(jì)流量，L/s；QS0為水炮的額定工作壓力時(shí)的流量，L/s；Pe為水炮的設(shè)計(jì)工作壓力，MPa；P0為水炮的額定工作壓力，MPa。

消防水炮按控制方式分為手動(dòng)消防水炮、遠(yuǎn)控消防水炮、自動(dòng)消防水炮和數(shù)碼編程消防水炮，根據(jù)《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50229—2019）要求，宜采用就地手動(dòng)控制，實(shí)際工程中常采用電動(dòng)遠(yuǎn)控消防水炮和自動(dòng)消防水炮，均具有就地手動(dòng)控制的功能，且為優(yōu)先控制。

3 滅火器

根據(jù)2019年發(fā)布的《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50229—2019）要求，室內(nèi)煤場(chǎng)應(yīng)配置滅火器，配置場(chǎng)所為裝卸設(shè)備和堆取料機(jī)處，其火災(zāi)類別為A級(jí)，中危險(xiǎn)等級(jí)。通常采用手提式磷酸銨鹽干粉滅火器，單具滅火器的最低配置基準(zhǔn)為2A，滅火劑充裝量為3kg即滿足要求，滅火器最大保護(hù)距離為20m。由于煤場(chǎng)內(nèi)設(shè)置了固定消防水炮系統(tǒng)，因此滅火器配置設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)的修正系數(shù)K可取0.7。

4 雨水排水系統(tǒng)

煤場(chǎng)排水系統(tǒng)主要為室外雨水排水系統(tǒng)，露天煤場(chǎng)的雨水徑流系數(shù)為0.15～0.30，且為含煤廢水，需經(jīng)含煤廢水處理設(shè)施處理達(dá)標(biāo)后排至雨水排水系統(tǒng)；而封閉煤場(chǎng)收集的主要是屋面雨水，其徑流系數(shù)為0.85～0.95，且雨水不含煤，無(wú)需設(shè)置含煤廢水處理設(shè)施，直接排至雨水排水系統(tǒng)，屋面雨水的收集系統(tǒng)需根據(jù)屋面的形式確定，但收集的雨水量大幅增加，需根據(jù)當(dāng)?shù)乇┯陱?qiáng)度公式復(fù)核現(xiàn)有室外雨水排水系統(tǒng)的能力，露天煤場(chǎng)封閉改造工程中應(yīng)重點(diǎn)予以關(guān)注，若不滿足要求，需進(jìn)行改造，避免因排水不暢影響煤場(chǎng)的正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致雨水倒灌而污染環(huán)境。

5 結(jié)論

（1）封閉煤場(chǎng)室內(nèi)噴霧降塵措施對(duì)封閉煤場(chǎng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮用水水質(zhì)要求，合理利用生產(chǎn)污水或中水等，做到梯級(jí)用水，節(jié)約水資源。

（2）封閉煤場(chǎng)應(yīng)設(shè)置室內(nèi)固定消防水炮系統(tǒng)，結(jié)合消防水炮的選型、煤場(chǎng)尺寸和所需的消防用水量和壓力等條件，優(yōu)化布置，減小系統(tǒng)改造工程量，節(jié)約投資。

（3）露天煤場(chǎng)封閉改造工程中，雨水排水量大幅增加，為此需根據(jù)當(dāng)?shù)乇┯陱?qiáng)度公式復(fù)核現(xiàn)有室外雨水排水系統(tǒng)的能力，不滿足時(shí)需進(jìn)行改造，避免因排水不暢而影響煤場(chǎng)的正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致雨水倒灌而污染環(huán)境。