上海浦鋼COREX爐煉鐵工程消防設計特點淺析

張 琨，陳 坤，邵麗娜

（中冶賽迪工程技術股份有限公司,重慶 400013）

1 前言

上海浦鋼COREX爐為我國引進的熔融還原非高爐煉鐵，年產量150×104t/a,COREX爐用地面積15.54×104m2,由于COREX爐煉鐵工程在國內尚屬首次設計，其消防設計與傳統的高爐煉鐵又有所不同。

2 建、構筑物火災危險性分析

COREX煉鐵區域內冷媒氣加壓間火災危險性類別為甲類，耐火等級為二級；塔上爐頂液壓站、地面液壓站、柴油發電機房、電氣室火災危險性類別為丙類，耐火等級為二級；其他建、構筑物為丁、戊類。

熔融氣化爐系統塔體高約118 m，由熔融氣化爐爐殼、COREX下部塔架及平臺、電梯及電纜井組成，均采用鋼結構,共22層鋼平臺。屬于高層工業建筑。按照《建筑設計防火規范GB50016-2006》[1]來劃分，則屬于高層廠房，火災危險類別為丁類，耐火等級為二級

COREX煉鐵區域旁邊設有1座直徑為64.6 m，30萬m3COREX煤氣柜，側板高度107 m.儲存介質為COREX爐產生的煤氣。屬于可燃氣體儲罐。COREX爐30萬m3煤氣柜區域內的煤氣加壓站類別為甲類，耐火等級為二級。

3 室外消火栓系統

根據《建筑設計防火規范GB50016-2006》[1],基地面積≤100 ha，居住區人數≤1.5萬人，同一時間內的火災次數為1次，COREX爐區域面積為15.54 ha，附近無居住人口，火災次數按照1次考慮。

區域內最大建構筑物為COREX塔體鋼結構，出鐵場面積為5300 m2，層高10 m，出鐵場體積為53000 m3,上部鋼平臺面積為361 m2,總高度100 m，鋼結構體積為36100 m3,COREX塔體鋼結構總體積為89100 m3。按照《建筑設計防火規范GB50016-2006》[1],室外消防用水量為20 L/s。室外管網布置成環狀,兩路獨立水源。

COREX爐30萬m3煤氣柜為COREX爐的配套設置，在COREX爐工程區域旁邊單獨建設，由于總儲量V＞20萬m3，按照《建筑設計防火規范GB50016-2006》[1]，30 萬 m3煤氣柜區域的室外消防用水量為35 L/s。

4 室內消火栓系統

冷媒氣加壓間火災危險性類別為甲類，耐火等級為二級，高度為10 m，體積1500 m3,按照《建筑設計防火規范GB50016-2006》[1],室內消防用水量：5 L/s。

設置室內型消火栓2只，每只5 L/s。

COREX爐30萬m3煤氣柜區域內的煤氣加壓站類別為甲類，耐火等級為二級，高度為9 m，體積2500 m3,《建筑設計防火規范 GB50016-2006》[1],室內消防用水量：5 L/s。

設置室內型消火栓4只，每只5 L/s

5 室內二氧化碳滅火系統

COREX塔上液壓站、柴油發電機房、火災危險性類別為丙類，耐火等級為二級，按照《鋼鐵冶金企業設計防火規范》[2]應設置自動滅火系統，此處設置CO2自動滅火系統，COREX爐頂液壓站設一套組合分配式高壓CO2全淹沒自動報警、自動滅火系統，并分別配備手提式干粉滅火器。設計選用70 LCO2鋼瓶共18瓶，鋼瓶設于主液壓站旁的儲瓶間內，儲瓶間面積約為4.5m×5m。柴油發電機房及其儲油間設一套組合分配式高壓CO2全淹沒自動報警、自動滅火系統,并分別配備手提式干粉滅火器

其他房間如電氣室等配置手提式滅火器.

6 電纜隧道細水霧滅火系統

COREX爐煉鐵區域內設有電纜隧道，電纜隧道斷面寬×高：2500×3800mm,按照《鋼鐵冶金企業設計防火規范GB50414-2007》[2]應設置自動滅火系統，選擇噴霧滅火系統。

電纜橋架雙側布置，單側橋架斷面尺寸寬×高：700×3000mm ，共有8個滅火分區，電纜隧道如采用水噴霧滅火系統，現有產品受噴頭有效射程的限制，對斷面大的電纜隧道布置困難。電纜隧道斷面需雙排布置噴頭，噴頭數量比細水霧噴頭多40%，噴頭布置對人行通道有影響，工程實施困難。

細水霧滅火是對保護對象或空間為全淹沒，受空間的限制少。一個分區內噴頭的安裝高度只要小于8.0 m，體積不大于4500 m3即可。電纜隧道體其中一段分區體積約為1200 m3，交叉處最大高度為5.5 m。為滿足電纜隧道所有斷面的滅火需求，此處采用細水霧滅火系統,并設有專門電纜隧道消防水池、細水霧供水泵、雨淋閥以及相關配套設施。消防水源由廠區生產消防供水管網供給。泵場內設有三臺消防水泵，兩臺工作，一臺備用。

消防水泵性能參數為：Q=75～94～115 m3/h，H=133～130～127 m，N=75 kW。

消防泵具有遠程手動、就地手動、自動三種啟動方式。

電纜橋架周長為：3＋0.7×2＝4.4m（單面）單位長度面積為：4.4 m2/m（單面）,由于細水霧滅火系統無國家規范，暫參考地方標準《中、低壓單流體細水霧滅火系統設計、施工及驗收規范》DB21/1235－2003[3]規定:

電纜設計噴霧強度為2.0L/min.m2

保護對象全淹沒時最小為2.2 L/min.m2

保護空間全淹沒時最小為2.0 L/min.m2

設計強度?。?.2 L/min.m2

選用開式細水霧噴頭，保護空間或保護對象全淹沒。開式噴頭布置間距為2 m。

7 COREX爐塔體消火栓系統

熔融氣化爐系統塔體高約118 m，由熔融氣化爐爐殼、COREX下部塔架及平臺、電梯及電纜井組成，均采用鋼結構,共22層鋼平臺。

COREX塔高度超過50 m，按照《建筑設計防火規范GB50016-2006》[1],塔內消火栓用水量為30L/s。

在塔下0.00 m平臺設置消防泵房專門供給COREX爐塔體消火栓系統，塔體高度較高，靜壓力已經超過80 m，因此分為高區和低區消防，低區采用減壓閥減壓，在高區和低區分別形成環狀管網，每個平臺設置2只5 L/s的室內消火栓，箱體采用不銹鋼材質，消防泵1用1備，出水管道分為2路。如附圖1、2所示。

高區66.5～94.5 m平臺的消火栓栓口動壓采用減壓孔板減壓，減壓至50 m以內,低區的10.1 m平臺～26.2 m平臺的消火栓栓口采用動壓力用減壓孔板減壓，減壓至50 m以內，,減壓孔板計算見表1。

COREX塔下設有2個水泵接合器，可供消防車車上水泵接入供給，消防泵房設置專門的消防車道與主管道連接。

表1 減壓孔板計算

圖1 高區消防系統圖

圖2 低區消防系統圖

8 COREX爐30萬m3煤氣柜柜體消防

關于COREX爐30萬m3煤氣柜是否設置柜體消防噴淋冷卻水，《建筑設計防火規范GB50016-2006》上未明確，由于儲存介質為COREX爐煤氣，一旦煤氣柜柜體內部發生火災，短時間內將會引起爆炸等可能，如果在柜體上設置消防噴淋冷卻水，意義不是太大，因此就此問題專門報告上海市消防局，上海消防局批示如下：“根據國家消防技術規范新修訂的相關條文和本市現有30萬m3煤氣柜的運行情況，COREX煤氣柜可不設置固定噴淋冷卻滅火系統”。

9 區域內火災報警系統

在中控室、各電氣室、液壓站、柴油發電機房、電纜隧道等重要部位處均設置火災自動報警裝置。各防火分區內均設有聲光報警裝置和手動報警按鈕。

火災自動報警系統設置在中控室內。

10 自動滅火系統控制

10.1 細水霧噴淋系統

細水霧滅火系統設自動控制、遠程按鈕手動控制和應急操作三種方法，并設自動控制和遠程按鈕手動控制轉換開關。

中控室可根據火災報警信號，自動啟動消防主泵，也可在中控室手動啟動消防主泵。

壓力開關和水流指示器的開閉狀態、進口信號蝶閥和出口信號蝶閥的開閉狀態均在消防監控室顯示。

10.1.1 自動控制（分兩種自動控制）

(1)當消防監控室接到來自任一防火分區的煙感和溫感信號時，自動打開該分區雨淋閥上的電磁閥并連鎖啟動消防水泵，同時在操作室用聲光報警。

(2)當管網的壓力低于設計值時，穩壓裝置會輸出一個信號，根據該信號連鎖啟動細水霧消防泵。

10.1.2 手動控制

當消防監控室接到來自任一防火分區的火災報警信號，經確認是火災后，在防火分區外的控制柜上手動打開雨淋閥上的電磁閥，并連鎖啟動消防供水泵，同時在操作室用聲光報警。

10.1.3 應急操作

雨淋閥的壓力開關動作或水流指示器發出水流信號后，由消防監控室緊急啟動消防供水泵，也可在雨淋閥室手動按鈕啟動消防泵，同時在操作室用聲光報警。

10.2 COREX爐塔體消火栓系統

COREX爐頂消防系統有消防泵、穩壓泵、穩壓罐、消防控制柜及管道系統組成。消防系統投入運行后，設備處在自動狀態，管道的泄漏和損失由穩壓泵和穩壓罐來補償.

當消防主泵或者穩壓主泵出現故障時自動切換到備用泵運行。消防主泵及穩壓主泵有兩種操作方式：手動方式和自動方式

10.2.1 手動方式：

人工到現場手動啟動控制箱按鈕。

10.2.2 自動方式

消防主泵在管網壓力低于設計值時自動啟動，消防泵處在自動方式下一旦啟動后必須人到現場就地停止。

10.3 CO2自動滅火系統

COREX塔上主液壓站和柴油機房內設有火災報警系統，一旦火災報警信號發出后，自動啟動二氧化碳滅火系統進行滅火控制。

二氧化碳滅火系統設有自動控制、手動控制和機械應急操作三種啟動方式；

10.3.1 自動控制

當中控室接到來自任一防火分區的火災報警信號時，自動連鎖該分區的CO2滅火系統，同時在操作室聲光報警。

10.3.2 手動控制

當中控室接到來自任一防火分區的火災報警信號，經確認是火災后，在防護區外手動按鈕啟動CO2滅火系統，同時在操作室聲光報警。

10.3.3 應急操作

當中控室接到來自任一防火分區的火災報警信號，經確認是火災后，中控室用手動按鈕啟動CO2滅火系統，同時在操作室聲光報警。

11 小結

COREX爐煉鐵工程消防設計的重點和難點在于COREX爐塔體消防的設計、大型電纜隧道的噴霧系統選擇以及超大型煤氣柜柜體的消防系統的判斷。對于超過100 m的高層工業建筑，可參照《建筑設計防火規范GB50016-2006》和《高層民用建筑設計防火規范GB50045-1995》的相關條例，并結合高層工業建筑的自身特點進行設計。大型電纜隧道的斷面尺寸大，需根據水噴霧和細水霧自身的特點以及現有的產品，綜合比較后選擇。

[1]中華人民共和國公安部.《建筑設計防火規范GB50016-2006》[M].北京：中國計劃出版社,2006.

[2]中國冶金建設協會、公安部主編.《鋼鐵冶金企業設計防火規范GB50414-2007》,2007年10月1日.

[3]《中、低壓單流體細水霧滅火系統設計、施工及驗收規范》（DB21/1235－2003）(遼寧省公安廳)