選煤廠消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

萬(wàn)方

（大地工程開發(fā)（集團(tuán)）有限公司，北京 100102）

0.引言

選煤廠是煤礦的重要生產(chǎn)單元，主要包含棧橋、筒倉(cāng)、封閉儲(chǔ)煤場(chǎng)、主廠房等建（構(gòu)）筑物。選煤廠生產(chǎn)、儲(chǔ)存的物質(zhì)，主要可分為原煤、洗后煤、煤矸石、洗后矸石四類?！督ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2014，2018年版）（以下簡(jiǎn)稱《建火規(guī)》）及《煤炭工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50582-2020）（以下簡(jiǎn)稱《煤建規(guī)》）將生產(chǎn)、儲(chǔ)存原煤及煤矸石的建（構(gòu)）筑物火災(zāi)危險(xiǎn)性規(guī)定為丙類，生產(chǎn)、儲(chǔ)存洗后煤及洗后矸石的建（構(gòu)）筑物火災(zāi)危險(xiǎn)性規(guī)定為戊類。本文就選煤廠主要建（構(gòu)）筑物及其生產(chǎn)、儲(chǔ)存不同火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)的情況分別進(jìn)行分析，根據(jù)國(guó)家、行業(yè)規(guī)范，對(duì)選煤廠各主要建（構(gòu)）筑物消防用水量、消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)等問(wèn)題提出思考和建議。

1.棧橋

1.1 消防用水量

棧橋消防用水量計(jì)算的關(guān)鍵因素主要是對(duì)棧橋高度的認(rèn)定。棧橋本體為箱型結(jié)構(gòu)，以只含一條輸煤皮帶的棧橋舉例，其寬×高在4m×3m左右。作為連接2個(gè)廠房的輸煤廊道，棧橋一端一般貼地甚至處于地下，另一端高出地面可高達(dá)50m以上。《建火規(guī)》附錄A規(guī)定其建筑高度宜計(jì)算為室外地面至最高點(diǎn)屋面與最低點(diǎn)屋面高度平均值的距離，《論選煤廠特殊構(gòu)筑物消火栓用水量的確定問(wèn)題》[1]中即以此方法計(jì)算棧橋高度和體積后得出消防用水量。實(shí)際上棧橋是架空的，其底板與地面之間使用混凝土或鋼結(jié)構(gòu)支腿支撐，不屬于室內(nèi)空間，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可能的過(guò)火區(qū)域主要為棧橋箱型斷面在長(zhǎng)度上的延伸空間。因此，筆者認(rèn)為，棧橋高度宜按照屋面與底板之間的距離確定，以此計(jì)算體積后，按照《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）（以下簡(jiǎn)稱《消規(guī)》）表3.3.2確定室外消火栓用水量。

煤炭行業(yè)規(guī)范對(duì)棧橋室內(nèi)消火栓用水量的規(guī)定也體現(xiàn)了對(duì)棧橋消防體量認(rèn)定的偏向。根據(jù)《煤炭工業(yè)給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50810-2012）（以下簡(jiǎn)稱《煤水規(guī)》）第2.6.7款和2.6.8款的規(guī)定，“原煤輸送機(jī)棧橋室內(nèi)消火栓用水量5L/s，同時(shí)使用水槍數(shù)1支”“原煤輸送機(jī)棧橋室內(nèi)消火栓的間距不應(yīng)超過(guò)50m”，都低于《消規(guī)》的相關(guān)規(guī)定。

綜上，筆者認(rèn)為以棧橋的實(shí)際體積對(duì)照《消規(guī)》計(jì)算室外消火栓用水量，根據(jù)《煤水規(guī)》計(jì)算室內(nèi)消火栓用水量，并以此進(jìn)行消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1.2 消防給水系統(tǒng)

輸送原煤的棧橋火災(zāi)危險(xiǎn)性為丙類，應(yīng)設(shè)室內(nèi)消火栓。同時(shí)，《煤水規(guī)》第2.6.5.2款規(guī)定了2種例外情況，“不通行的封閉罩帶式原煤輸送機(jī)棧橋、場(chǎng)地范圍外的帶式原煤輸送機(jī)棧橋”可不設(shè)置室內(nèi)消火栓。該條的條文解釋為“不通行的封閉罩帶式原煤輸送機(jī)棧橋，由于其中沒(méi)有人員停留，通行不便，而且實(shí)際生產(chǎn)中也沒(méi)有火災(zāi)案例，所以規(guī)定可不設(shè)室內(nèi)消防給水”，明確了其可不設(shè)室內(nèi)消火栓的原因，且在實(shí)際工程中封閉罩內(nèi)部也無(wú)法設(shè)置消火栓，因此此種例外情況爭(zhēng)議不大。針對(duì)場(chǎng)地范圍外的原煤輸送機(jī)棧橋可不設(shè)置室內(nèi)消火栓的例外情況，行業(yè)內(nèi)部聲音較多。究其原因：（1）根據(jù)《建火規(guī)》，占地面積300m2以上的丙類廠房應(yīng)設(shè)置室內(nèi)消火栓。（2）《煤水規(guī)》第2.6.5.2款的條文解釋只說(shuō)明了“不通行的封閉罩帶式原煤輸送機(jī)棧橋”可不設(shè)室內(nèi)消火栓的原因，未涉及任何“場(chǎng)地范圍外的帶式原煤輸送機(jī)棧橋”的內(nèi)容，理論依據(jù)稍欠充分。（3）當(dāng)煤炭行業(yè)規(guī)范與國(guó)家規(guī)范的重大原則有矛盾時(shí)，地方消防部門更認(rèn)可國(guó)家層面的規(guī)范。例如筆者參與的陜西某工程，一條2.5km長(zhǎng)的場(chǎng)地范圍外原煤輸送機(jī)棧橋由于起初未設(shè)置室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)而被當(dāng)?shù)叵啦块T列入重大消防安全隱患名單，增補(bǔ)室內(nèi)消火栓后才通過(guò)消防驗(yàn)收。因此，在條件允許時(shí)場(chǎng)地范圍外的原煤輸送機(jī)棧橋應(yīng)盡量考慮設(shè)置室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)。當(dāng)確有困難時(shí)，應(yīng)與當(dāng)?shù)叵啦块T溝通，并以當(dāng)?shù)叵啦块T的最終意見(jiàn)為準(zhǔn)。

《煤水規(guī)》第2.6.5.2款規(guī)定“矸石輸送機(jī)棧橋、運(yùn)矸地道”可不設(shè)置室內(nèi)消火栓。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)干選后的煤矸石單位發(fā)熱量在1500kcal左右，仍具有可燃性，因此《煤建規(guī)》將其歸為丙類可燃物。對(duì)照參考《建火規(guī)》和《煤建規(guī)》，筆者建議未經(jīng)洗選處理的煤矸石仍宜參照原煤考慮消防給水系統(tǒng)。

洗后煤和洗后矸石的含水量較高，其棧橋火災(zāi)危險(xiǎn)性屬于戊類，可不設(shè)置室內(nèi)消火栓。

2.筒倉(cāng)

2.1 消防用水量

筒倉(cāng)上部為配煤棧橋，中部為封閉儲(chǔ)煤倉(cāng)體，下部為錐形漏斗，同時(shí)具有生產(chǎn)和存儲(chǔ)的功能。根據(jù)《建火規(guī)》第3.1.1款的條文說(shuō)明，“煤、焦炭、油母頁(yè)巖的篩分、轉(zhuǎn)運(yùn)工段和棧橋或儲(chǔ)倉(cāng)”屬于丙類廠房，因此筒倉(cāng)應(yīng)按照廠房計(jì)算消防用水量。

筒倉(cāng)一般采用多個(gè)聯(lián)建，筆者有過(guò)最多6個(gè)筒倉(cāng)共用一套倉(cāng)上配煤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)案例。但其室外消防用水量宜按照單個(gè)倉(cāng)體體積與倉(cāng)上建筑體積之和確定。《煤水規(guī)》對(duì)其解釋為“倉(cāng)上建筑是一個(gè)連通的整體”“每個(gè)筒倉(cāng)倉(cāng)壁均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，倉(cāng)壁上無(wú)洞口，可阻止火勢(shì)蔓延至其他倉(cāng)體”?？紤]煤炭雖屬丙類可燃固體，但燃燒特點(diǎn)主要為隱燃，不會(huì)形成迅速蔓延的火焰，因此《煤水規(guī)》第2.6.4款對(duì)筒倉(cāng)室外消防用水量的規(guī)定合乎行業(yè)現(xiàn)實(shí)。

筒倉(cāng)雖然高度、體積較大，但其大部分為封閉式儲(chǔ)煤倉(cāng)體，無(wú)法在倉(cāng)內(nèi)布置任何消防設(shè)施，也無(wú)法進(jìn)入倉(cāng)體內(nèi)部進(jìn)行消防作業(yè)。因此，筒倉(cāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可進(jìn)行消防滅火的部位主要為倉(cāng)上棧橋和倉(cāng)下廊道，《煤水規(guī)》表2.6.7規(guī)定其室內(nèi)消火栓用水量為10L/s，符合行業(yè)實(shí)際。

2.2 消防給水系統(tǒng)

根據(jù)《煤水規(guī)》，筒倉(cāng)的消防采用消火栓的方式。電力行業(yè)的《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB50229-2019）（以下簡(jiǎn)稱《電火規(guī)》）中表7.1.8對(duì)300MW以上燃煤電廠的原煤倉(cāng)明確提出了惰性氣體的滅火要求，安全系數(shù)高、可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，值得借鑒。筆者建議有條件的選煤廠可以考慮采用水滅火系統(tǒng)與惰性氣體滅火系統(tǒng)聯(lián)用的方式，提高抗火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

根據(jù)《煤水規(guī)》第2.6.5.2款第2條的規(guī)定，儲(chǔ)存洗后煤的筒倉(cāng)可不設(shè)置室內(nèi)消防給水系統(tǒng)。但筆者在實(shí)際工作中常遇到由于業(yè)主要求產(chǎn)品的靈活性，一個(gè)筒倉(cāng)即可儲(chǔ)存洗后煤，也可儲(chǔ)存干煤的情況。此種情形下，筆者均按照最不利情況給出了消防用水量和消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

3.封閉儲(chǔ)煤場(chǎng)

3.1 消防用水量

《煤水規(guī)》第2.6.4款明確“封閉儲(chǔ)煤場(chǎng)宜根據(jù)其儲(chǔ)量按室外堆場(chǎng)計(jì)算室外消防水量”，此條規(guī)定符合行業(yè)現(xiàn)狀。

《煤水規(guī)》第2.6.6款規(guī)定，封閉儲(chǔ)煤場(chǎng)采用消火栓系統(tǒng)保護(hù)時(shí)室內(nèi)用水量按10L/s計(jì)。當(dāng)消火栓系統(tǒng)無(wú)法滿足消防要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置自動(dòng)消防炮滅火系統(tǒng)。根據(jù)《固定消防炮滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50338-2003）的規(guī)定，工業(yè)建筑消防炮用水量不小于60L/s，且滿足2股水柱同時(shí)到達(dá)被保護(hù)區(qū)域的任一部位，《選煤廠封閉式圓形儲(chǔ)煤場(chǎng)的消防設(shè)計(jì)》[2]也是沿用的此觀點(diǎn)。但《電火規(guī)》第7.5.6款規(guī)定設(shè)置在儲(chǔ)煤場(chǎng)內(nèi)的固定滅火水炮系統(tǒng)應(yīng)符合“保證至少一門水炮的水柱到達(dá)煤場(chǎng)內(nèi)任意點(diǎn)，每門水炮的流量不宜小于20L/s”。此條文的解釋為“日常生產(chǎn)中，消防炮實(shí)際使用或自動(dòng)動(dòng)作的都不多見(jiàn)”“鑒于煤的燃燒特性，水炮的額定流量無(wú)需過(guò)大”“基于煤場(chǎng)內(nèi)煤的自燃特點(diǎn)，在布置時(shí)，煤場(chǎng)內(nèi)任意一點(diǎn)能有一門水炮對(duì)應(yīng)提供保護(hù)即可”。根據(jù)《火力發(fā)電廠封閉煤場(chǎng)消防水炮的設(shè)計(jì)》[3]，電力行業(yè)之前也按照2股水柱考慮消防炮系統(tǒng)。但《電火規(guī)》最新版本自2019年實(shí)施以后，電力行業(yè)已有按照1股水柱進(jìn)行消防炮設(shè)計(jì)的實(shí)例。例如黑龍江某電廠的封閉儲(chǔ)煤場(chǎng)，尺寸380m×130m×46.5m，消防系統(tǒng)采用14門防爆電控消防炮，消防炮布置保證至少一門水炮的水柱到達(dá)煤場(chǎng)內(nèi)任意點(diǎn)。筆者認(rèn)為，在電力行業(yè)已有先例的情況下，煤炭行業(yè)封閉儲(chǔ)煤場(chǎng)的消防炮設(shè)計(jì)可以參考電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，既滿足消防要求，又節(jié)省相應(yīng)投資。

3.2 消防給水系統(tǒng)

封閉儲(chǔ)煤場(chǎng)的消防給水系統(tǒng)主要疑問(wèn)集中在消防炮系統(tǒng)上。

（1）防炮系統(tǒng)和消火栓系統(tǒng)是否需要同時(shí)設(shè)置。根據(jù)《煤水規(guī)》第2.6.6款“封閉式儲(chǔ)煤場(chǎng)應(yīng)設(shè)置固定滅火器、消火栓或自動(dòng)消防炮滅火系統(tǒng)”，以及該條條文解釋“當(dāng)消火栓系統(tǒng)無(wú)法滿足消防要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置自動(dòng)消防炮滅火系統(tǒng)”，明確了消火栓系統(tǒng)和自動(dòng)消防炮系統(tǒng)為二選一的關(guān)系，且實(shí)際工程中很多封閉儲(chǔ)煤場(chǎng)并不具備就地操作消火栓的條件，因此，筆者認(rèn)為消火栓系統(tǒng)和消防炮系統(tǒng)僅需設(shè)置一種，能夠滿足消防要求即可。

（2）洗后煤的封閉儲(chǔ)煤場(chǎng)是否需要設(shè)置消防給水系統(tǒng)。洗后煤為戊類，根據(jù)規(guī)范可不設(shè)置消防給水系統(tǒng)，《論選煤廠特殊構(gòu)筑物消火栓用水量的確定問(wèn)題》中也按照室內(nèi)消防用水量為零考慮。筆者在實(shí)際工作中也遇到過(guò)此類情形。內(nèi)蒙某封閉儲(chǔ)煤場(chǎng)用于儲(chǔ)存洗后煤，設(shè)計(jì)儲(chǔ)存周期為3d?？紤]水分的可能散失量較大，存在火災(zāi)危險(xiǎn)性由戊類轉(zhuǎn)為丙類的可能。且儲(chǔ)煤場(chǎng)體量大，內(nèi)部常有人員作業(yè)，從消防安全角度考慮，筆者仍設(shè)計(jì)了消防炮滅火系統(tǒng)。

4.主廠房

4.1 消防用水量

選煤廠主廠房消防用水量計(jì)算的關(guān)鍵因素在于對(duì)火災(zāi)危險(xiǎn)性的把握。洗選主廠房存在干、濕并存的情況，干煤區(qū)域占建筑面積的比例雖然較少但也通常大于5%，根據(jù)《建火規(guī)》第3.1.2款，洗選主廠房應(yīng)按照丙類考慮。但《煤建規(guī)》表2.2.1明確提出洗選工藝的主廠房按照戊類確定火災(zāi)危險(xiǎn)性?？紤]《煤建規(guī)》編制人員對(duì)煤炭行業(yè)實(shí)際情況更為了解，且《煤建規(guī)》為2020年版，編制時(shí)必然已經(jīng)考慮了2018年版的《建火規(guī)》的有關(guān)規(guī)定，因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中均以戊類計(jì)算洗選主廠房的室內(nèi)、外消火栓用水量。

4.2 消防給水系統(tǒng)

根據(jù)《煤水規(guī)》第2.6.5.2款的規(guī)定，選煤廠主廠房水洗部分可不設(shè)置室內(nèi)消火栓。筆者認(rèn)為，此條規(guī)范的實(shí)施需要視具體情況而定。若主廠房的干、濕部分通過(guò)防火墻、防火卷簾、防火分隔水幕等措施完全劃分開來(lái)，可以只在干煤部分設(shè)置消火栓，水洗部分可不設(shè)置消火栓。但在實(shí)際工作中，筆者尚未遇到過(guò)干、濕區(qū)域可以完全獨(dú)立的情況。由于吊裝孔及皮帶機(jī)等設(shè)備的存在，選煤廠干、濕區(qū)域很難做到完全分割。因此，由于空間的連通，每個(gè)有干煤的防火分區(qū)范圍內(nèi)均需布置室內(nèi)消火栓，基本覆蓋了主廠房全部范圍。筆者在山東、內(nèi)蒙古等項(xiàng)目上也是這樣設(shè)計(jì)的。對(duì)《煤炭洗選加工規(guī)范》第15.2.5條的探討[4]文章中也有類似的消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)觀點(diǎn)。

5.結(jié)論

（1）煤炭雖然屬于丙類火災(zāi)危險(xiǎn)性物品，但它的燃燒有特殊性。在工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)煤炭燃燒主要為隱燃的特性，并在“安全第一”前提下，開展消防設(shè)計(jì)工作。

（2）選煤廠各建（構(gòu)）筑物消防用水量計(jì)算可參考的依據(jù)包括《消規(guī)》《煤水規(guī)》《電火規(guī)》等國(guó)家和行業(yè)規(guī)范。建議根據(jù)選煤廠不同的建構(gòu)（筑）物的體量、生產(chǎn)特點(diǎn)和消防需求，理性選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)依據(jù)，在切合煤炭行業(yè)實(shí)際的同時(shí)也避免消防系統(tǒng)的過(guò)度投入。

（3）選煤廠各建（構(gòu)）筑物消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)宜同時(shí)結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、相近行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)考慮，確定安全、有效、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)選煤廠消防保護(hù)安全與高效。