封閉煤場工程給排水及消防系統設計要點分析

王 帥

（國核電力規劃設計研究院有限公司，北京 100095）

根據我國有關環保法規，對粉塵超標實行收取排污費和處罰，近些年國家對的環保要求不斷提高，許多露天煤場因揚塵污染問題被關停或取締，包括燃煤發電廠在內的工礦企業的露天堆煤場相繼開展封閉改造。煤場封閉后可有效減少由雨水沖刷和大風引起的損失，有效降低粉塵污染，減輕煤場區域雨水對環境的污染，改善煤場周圍環境，增加儲煤量，改善煤場機械設備運行條件，降低設備維修量，具有一定的經濟效益和較高的環境、社會效益。

煤場封閉后為相對的密閉空間，與露天煤場相比，場內通風條件差，煤炭中會揮發出氫氣、甲烷等可燃氣體，在運輸、裝卸過程中產生的大量粉塵會懸浮于空氣中，嚴重損害工作人員的身體健康，還可能引發煤粉、可燃氣體爆炸事故，存在消防安全風險[1-3]。同時，煤場封閉后區域內的雨水徑流系數增大，下游雨水排水設施的排水能力不足，導致排水不暢，對此，煤場封閉改造工程應重點關注。

封閉煤場的給水排水及消防系統設計主要包括室內噴霧降塵給水、室內外消防給水、室外雨水排水和滅火器等。

1 室內噴霧降塵給水系統

煤塵不僅會加速機械設備、儀表損壞，還會給人的健康帶來較大的傷害，煤塵達到一定濃度后，還會遇火星爆炸[3]，因此室內噴霧除塵措施對封閉煤場的安全運行至關重要。降塵給水系統主要設計原則如下：（1）在煤場四周設置降塵噴霧裝置（噴灑水管及灑水噴槍），其配置規格和數量滿足煤場堆料范圍全覆蓋。定時向煤堆灑水，有效控制煤塵污染；（2）斗輪堆取料機上安裝噴水裝置，堆取作業時自動噴水；（3）在落差大于4m的轉運點安裝緩沖鎖氣器，在帶式輸送機頭部漏斗和導料槽出口處安裝噴霧抑塵裝置。

系統設計時應充分考慮用水水質要求，合理利用生產污水或中水等，做到梯級用水，節約水資源；必要時需要設置增壓泵以滿足灑水噴槍的水壓要求。另外，需要結合工程具體情況合理設置防凍措施。

2 室內外消防給水系統

封閉煤場消防給水系統包括室外消火栓系統和室內消防水炮系統，根據《火力發電廠與變電站設計防火標準》（GB 50229—2019）[4]要求，煤場周圍的消防給水管網設為環狀，室外消火栓間距不大于120m；在機組容量為300MW及以上的燃煤電廠室內貯煤場設置固定消防水炮系統，要求至少1門水炮的水柱到達煤場內任一點，每門水炮的流量不小于20L/s，并應具有直流和水霧兩種噴射方式。規范的條文說明中明確，鑒于煤的燃燒特性，認為水炮的額定流量無需過大；另外，基于煤場內煤的自燃特點，布置時能有一門水炮對煤場內任意一點提供保護即可。機組容量300MW以下的燃煤電廠室內貯煤場未要求設置固定消防水炮系統，由于室內貯煤場消防安全風險高，因此在實際工程中建議設置固定消防水炮系統。另外，結冰地區的濕式供水管應設置防凍保護措施，建議采用干式供水系統，其充水時間不大于5min[5]。

另外，在《火力發電廠與變電站設計防火標準》（GB 50229—2019）實施前，均按照《固定消防炮滅火系統設計規范》（GB 50338—2003）[5]要求，工業建筑的消防用水量不應小于60L/s，室內消防炮的布置數量不應少于2門，應能使2門水炮的水射流同時到達被保護區域的任一部位，其要求的消防用水量大且水炮的數量多。

封閉煤場新建或改造工程，都應注意水炮在實際工作壓力下的射程和流量同額定工作壓力的關系。露天煤場封閉改造工程中應根據現有消防水泵的參數，結合消防水炮的選型、煤場尺寸和所需的消防用水量和壓力等條件綜合評估，必要時需設置消防增壓泵。根據《室內固定消防炮選用及安裝》（08S208）[6]中的消防水炮性能參數，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，當消防給水壓力偏小時，可采用額定流量較大的消防水炮來降低對消防給水管網的壓力要求。水炮的設計射程和設計流量按下式確定：

式中：DS為水炮的設計射程，m；DS0為水炮額定工作壓力時的射程，m；Qs為水炮的設計流量，L/s；QS0為水炮的額定工作壓力時的流量，L/s；Pe為水炮的設計工作壓力，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消防水炮、遠控消防水炮、自動消防水炮和數碼編程消防水炮，根據《火力發電廠與變電站設計防火標準》（GB 50229—2019）要求，宜采用就地手動控制，實際工程中常采用電動遠控消防水炮和自動消防水炮，均具有就地手動控制的功能，且為優先控制。

3 滅火器

根據2019年發布的《火力發電廠與變電站設計防火標準》（GB 50229—2019）要求，室內煤場應配置滅火器，配置場所為裝卸設備和堆取料機處，其火災類別為A級，中危險等級。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為2A，滅火劑充裝量為3kg即滿足要求，滅火器最大保護距離為20m。由于煤場內設置了固定消防水炮系統，因此滅火器配置設計計算時的修正系數K可取0.7。

4 雨水排水系統

煤場排水系統主要為室外雨水排水系統，露天煤場的雨水徑流系數為0.15～0.30，且為含煤廢水，需經含煤廢水處理設施處理達標后排至雨水排水系統；而封閉煤場收集的主要是屋面雨水，其徑流系數為0.85～0.95，且雨水不含煤，無需設置含煤廢水處理設施，直接排至雨水排水系統，屋面雨水的收集系統需根據屋面的形式確定，但收集的雨水量大幅增加，需根據當地暴雨強度公式復核現有室外雨水排水系統的能力，露天煤場封閉改造工程中應重點予以關注，若不滿足要求，需進行改造，避免因排水不暢影響煤場的正常運行，甚至導致雨水倒灌而污染環境。

5 結論

（1）封閉煤場室內噴霧降塵措施對封閉煤場的安全運行至關重要，系統設計時應充分考慮用水水質要求，合理利用生產污水或中水等，做到梯級用水，節約水資源。

（2）封閉煤場應設置室內固定消防水炮系統，結合消防水炮的選型、煤場尺寸和所需的消防用水量和壓力等條件，優化布置，減小系統改造工程量，節約投資。

（3）露天煤場封閉改造工程中，雨水排水量大幅增加，為此需根據當地暴雨強度公式復核現有室外雨水排水系統的能力，不滿足時需進行改造，避免因排水不暢而影響煤場的正常運行，甚至導致雨水倒灌而污染環境。