化工企業消防水站設計分析

曹亞東

（神華工程技術有限公司安徽分公司，安徽合肥 230000）

1 消防給水系統概述

根據現行國家規范，消防給水系統主要分為以下四種形式：高壓消防給水系統、穩高壓消防給水系統、臨時高壓消防給水系統和低壓消防給水系統，結合以往化工企業的設計經驗，絕大部分采用的是穩高壓消防給水系統或臨時高壓消防給水系統。

首先，要了解這兩種系統的設置方式。穩高壓消防給水系統是指系統平時采用穩壓設施維持管網消防水壓力大于或等于0.70MPa，但不能滿足消防時消防用水量要求的供水系統，系統需設置有消防水泵、穩壓泵及穩壓罐等，火災時消防水泵依靠壓力開關傳遞的管網壓降信號自動啟動，以滿足水滅火設施所需的工作壓力和流量的供水系統，其設置原則主要參見《石油化工企業設計防火標準》GB50160以及《精細化工企業工程設計防火標準》GB51283等，可用于占地面積較大，危險性較高的大、中型化工企業。

而臨時高壓消防給水系統是指系統平時不能滿足水滅火設施所需的工作壓力和流量，系統設置有消防水泵，但是不一定設置有穩壓措施（僅在設局部穩壓設施時才要求設置），火災時能通過壓力開關或消火栓按鈕自動啟動消防水泵，以滿足水滅火設施所需的工作壓力和流量的供水系統，其設置原則主要參見《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50160等，可用于占地面積較小，危險性較低的小型化工企業，或大中型化工企業的辦公區、生活區等。

其次，一些大中型化工企業因自身生產用水量巨大，或者所在園區市政供水系統運行不穩定，為了確保生產安全。也會考慮設置生活、生產及消防供水系統合用的綜合水泵房，以及包含消防水量的合用清水池。這種綜合泵房的設計在滿足規范的前提下，更需要注意其設計的經濟性、合理性。

因此，化工企業消防給水系統的設置形式，在項目的方案設計階段就需要結合其自身的特點進行選擇。本文通過工程實例分析化工企業消防水站在設計中值得關注的地方。

2 消防水站工程實例分析

2.1 工程實例一

項目概況：某化工企業，項目位于西北某省份，占地面積約100畝，項目包含廠前區、生產區及罐區等，根據規范，其同一時間火災處數為一處，為主生產裝置區，消防用水量約120L/s，火災延續時間3h，消防用水總量為1 296m3。

本項目企業自建消防水站，系統采用穩高壓消防給水系統，通過穩壓泵及穩壓罐作為穩壓措施，消防管網平時由小流量穩壓泵組維持系統壓力，火災時管網壓力下降，由管網壓力自動控制消防泵啟動向消防水管網系統供水，其設置情況如下。

消防泵房：包含配電室、工具間、檢修平臺、樓梯間及地下泵房，總長25m，寬8m，建筑面積216.75m2，地上建筑高度4.5m，地下部分4.2m，泵房內設置有集水井及潛污泵、手動葫蘆等。

消防水泵：2臺，主泵為電動泵，備泵為柴油機泵，流量120L/s，揚程80m。

穩壓泵：2臺，電動泵，1用1備，流量5L/s，揚程85m，穩壓罐有效容積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。

結合本項目的實施過程，分享以下幾點值得關注的內容：

（1）本項目位于西北較寒冷地區，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，并考慮到現場地下水位較高，最終設計方案為池頂地面齊平，池頂再覆土1m，確保覆土頂距離消防水池正產水位液面高度不下于1.5m的凍土深度。

（2）本項目消防控制柜的設備參數要求包括：定時巡檢，控制柜帶雙電源接口，機械應急啟泵功能，帶遠程通信接口，顯示各消防水泵運行狀態、消防水池液位，防護等級IP55等，通過以上參數，可以進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、穩壓泵組以及水池液位計等的設備傳輸的參數信號，并根據不同的狀況向各設備反饋不同的指令，因此，為了確保消防給水系統的穩定性和可靠性，其相關設備與控制系統建議由供應商統一提供，因為成套供應商可以提供配套驅動裝置以及成套控制裝置，提供為泵組實現自動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順利驗收及正常投用。

其次，本項目中消防供水系統控制柜控與消防水泵放置在一個房間時，所以防護等級不應低于IP55，當消防水泵控制柜設置在專用控制室內的時候，其防護等級可以低于IP55，但不能低于IP30。

最后，建議電動消防泵采用獨立的自動巡檢柜及聯絡柜，并滿足《消防給水及消火栓系統技術規范》GB 50974中相關自動巡檢的規定，柴油消防泵則利用柴油機控制柜來實現巡檢功能。

（3）對于設置了大型消防設備的地下式泵房，因為水泵房的結構底板為整體澆筑，要盡量避免二次開孔或植筋對其防水、抗滲結構的破壞。這就需要EPC方或業主方的采購工作及時開展，盡早獲得廠家提供的訂貨資料，以便在設計文件中明確消防水泵的基礎形式及尺寸，也有利于配管設計和套管的預埋。

（4）對于地下式消防水池，在設置取水口（井）時，根據《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50160中4.3.7條的要求，其吸水高度不應大于6.0m，應注意消防車1m的高度，因此取水井連通管的標高應該小于等于5.0m，且管頂應低于水池最低有效水位。

（5）對于地下式消防水池，其溢流井的設置形式應根據工程實際情況選用，當溢流喇叭口溢流邊緣低于設計地面500mm或項目處于寒冷地區時，需將溢流井改為隔離井，并在設置潛水泵或自吸泵，通過液位聯鎖啟停進行間接排水。

2.2 工程實例二

工程概況：某化工企業，項目位于西北某省份，其總占地面積＞100公頃，根據規范，其同一時間火災處數為二處，一處為生產裝置區，消防用水量約300L/s，火災延續時間3h，消防用水總量為3 240m3，一處為罐區，消防用水量約220L/s，火災延續時間6h，消防用水總量為4 800m3，消防用水總量10 000m3。

本項目企業自建消防水站，系統采用穩高壓消防給水系統，通過穩壓泵及穩壓罐作為穩壓措施，消防管網平時由小流量穩壓泵組維持系統壓力，火災時管網壓力下降，由管網壓力自動控制消防泵啟動向消防水管網系統供水，其設置情況如下：

綜合泵房：包含消防泵房、給水泵房、配電室、柴油間、檢修平臺等，總長98m，寬15m，建筑面積1 473m2，地上建筑高度10m，地下部分5m，泵房內設置有集水井及潛污泵、電動葫蘆等。

消防水泵：3臺，主泵為2臺電動泵，備泵為1臺柴油機泵，流量300L/s，揚程125m。

穩壓泵：2臺，電動泵，1用1備，流量15L/s，揚程125m，穩壓罐調節容積850L。

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

結合本項目的實施過程，分享以下幾點值得關注的內容：

（1）本項目位于西北較嚴寒、水資源較匱乏的荒漠干旱地區，凍土深度1.6m，企業屬于大型煤化工企業，占地面積大，用水量多，功能區多，生活區與生產區分區域布置，對供水系統的要求更為嚴格，因此本項目在設計時將消防水泵站與給水泵站合建設，且考慮了多套獨立的給水系統，包含穩高壓消防給水、生產給水、生活給水等系統。對于此類合建的綜合泵房及清水池，要滿足規范中對于泵房布置的相關要求，其次需要設置消防水量不被挪用的措施。

首先，本項目在設計時，將消防水泵房與給水泵房用隔墻分開，并在消防水泵房設置排水、通風、排煙和阻火等設施，以確保消防水泵房的相對獨立性，提高其在可能出現安全事故時的可靠性與安全性。

其次，本項目在確保消防用水量方面，主要依靠在清水池中設置液位聯鎖及報警設施，具體設置如下：根據液位防止消防儲水被動用，當共用吸水池液位達到溢流液位時，聯鎖關停補水電動閥，當液位低于水池正常液位300mm時，聯鎖打開補水電動閥。非消防系統水泵運行過程中，當共用吸水池液位降至消防水液位時，聯鎖停非消防系統水泵，并報警。當液位低于消防水液位50mm時報警，DCS信號傳給消防值班室；消防水泵運行過程中，當吸水池液位降至消防水泵啟泵水位時報警，DCS信號傳給消防值班室進行手動停泵。另外，在非消防系統水泵吸水管上設置真空破壞孔，使其成為最后的一道保險和屏障。

（2）通過本項目消防泵組的壓力聯鎖值的設置，來了解通過管網壓力聯鎖控制的方式：本項目消防管網壓力平時由穩壓泵組維持，通過穩壓泵控制柜來實現控制穩壓泵組的開停。當管網壓力上升至P1=1.25MPa時，穩壓泵停止運行；當管網壓力下降至P2=1.05MPa時，穩壓泵啟動。火災發生時，當管網壓力下降至P3=0.95MPa時，系統自動啟動一臺電動消防水泵；20S（可調）后管網壓力未達到1.20MPa時，系統自動啟動另一臺電動消防水泵。當電動消防水泵中任意一臺發生故障，自動切換至柴油消防水泵，壓力表安裝在任意一臺消防泵出水管上且壓力聯鎖的設定值P1、P2、P3均可調。斷電狀態應能直接啟動柴油消防水泵。消防水泵啟動后，自動停止穩壓泵組的運行并向控制室發出火警信號。

（3）根據規范要求，柴油機水泵作為消防水泵，其油料的儲備量應能滿足機組連續運轉6h的要求，因此，對于大型的柴油機水泵來說，是需要配備柴油儲罐和柴油間的，建議柴油間的設置獨立于泵房之外，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，一般都建有大型的甲、乙、丙類罐區，罐區的消防冷卻系統和泡沫消防系統對于消防供水的流量與壓力均有要求，在設計消防水站時，應充分對消防水進行核算，避免出現罐區消防用水量小于其他單體水量，但是由于罐區的消防延續時間長，導致罐區在消防事故時的總用水量反而較大的情況出現。

（5）本項目消防水站在設計時將生產裝置區與廠前區進行了統一考慮，共用一套穩高壓消防給水系統進行供水。由于廠前區的行政辦公設施屬于民用建筑，也可以根據項目的實際情況和總圖布置，考慮在廠前區等區域采用局部的臨時高壓消防給水系統。

2.3 工程實例三

項目概況：某化工企業，項目位于華南某省份，占地面積約35畝，項目包含廠前區、主車間、倉庫及公用工程等，根據規范，其同一時間火災處數為一處，為主車間，消防用水量約50L/s，火災延續時間3h，消防用水總量為540m3。

本項目企業自建消防水站，系統采用臨時高壓消防給水系統，主車間上設置消防水箱及局部穩壓措施，火災時能通過壓力開關及消火栓按鈕自動啟動消防水泵向消防水管網系統供水，其設置情況如下。

消防泵房：包含泵房、配電間及柴油機房，總長15m，寬12m，建筑面積180m2，建筑高度6.5m，泵房內設置有手動葫蘆等。

消防水泵：2臺，電動泵，流量50L/s，揚程60m。

消防水罐：設計采用2座地上式300m3水罐，總有效容積540m3。

消防水箱及局部增壓穩壓設備：消防水箱有效容積12m3，穩壓泵為電動泵，1用1備，流量5L/s，揚程30m，穩壓罐有效容積300L。

結合本項目的實施過程，分享以下幾點值得關注的內容：

（1）該化工企業屬于典型的精細化工企業，主要生產醫藥中間體，占地面積小，生產工藝簡短，因此可以采用臨時高壓消防給水系統，在廠區室內消火栓箱內設置消防按鈕，并在廠區最高處設置消防水箱、局部增壓穩壓設備及流量開關，以滿足啟動消防水泵及最不利水壓和初期滅火水量的需要。

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

（3）本項目消防水泵均為電動水泵，由于廠區不能滿足消防用電負荷的要求，因此單獨設置了柴油發電機，為電動水泵提供另一路電源，相較于備用泵采用柴油機水泵，這也是一種可以考慮的方案。

3 結語

通過工程實例的分析可看出，防水站的設計并不復雜，但是為了滿足現代化化工企業消防用水的要求，對消防水站的設計也提出了更高更細的要求。結合化工企業的特點，選擇合適的消防給水系統，設計合適的消防水站方案，使其既滿足規范要求，又能夠適應企業發展。