基于NFPA標(biāo)準(zhǔn)孟加拉某電廠配套煤碼頭消防設(shè)計(jì)

卿小飛，李華平

(中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200032)

1 工程概況

電廠位于孟加拉南部、巴里薩爾區(qū)西南側(cè)，孟加拉灣北側(cè)Payra河入海口處。該電廠建設(shè)規(guī)模為2×350 MW的燃煤電站，設(shè)計(jì)煤種年耗煤量為199.28萬t，校核煤種年耗煤量為216.8萬t。配套煤碼頭工程包含8 000 t級(jí)卸煤泊位、引橋、輸煤皮帶機(jī)、棧橋、T0轉(zhuǎn)運(yùn)站及采制樣樓，碼頭長140 m，引橋長207 m；1#AB棧橋位于碼頭上，鋼結(jié)構(gòu)，開敞式，長120 m，其上面的輸煤皮帶機(jī)露天安裝；T0轉(zhuǎn)運(yùn)站位于碼頭上，鋼結(jié)構(gòu)，共2層，建筑高度10.8 m，建筑面積約313.2 m2，建筑體積約1691.3 m3；2#AB棧橋位于引橋和后方陸域上，鋼結(jié)構(gòu)，開敞式，長405 m，其上面的輸煤皮帶機(jī)封閉式罩殼安裝；采制樣樓位于2#AB棧橋中的某段區(qū)間，鋼結(jié)構(gòu)，共2層，建筑高度16 m，建筑面積約322 m2，建筑體積約2 476 m3；T1轉(zhuǎn)運(yùn)站非碼頭工程范圍(圖1)。

電廠配套碼頭的消防水源均接自后方場區(qū)，根據(jù)后方場區(qū)提供的資料，本工程消火栓系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和自動(dòng)噴霧滅火系統(tǒng)合用一套管網(wǎng)，管道呈環(huán)狀布置，消防水泵主要參數(shù)：Q=155.5 Ls，H=135 m，一用一備；穩(wěn)壓泵主要參數(shù)：Q=4.17 Ls，H=140 m，一用一備。

圖1 孟加拉某電廠配套煤碼頭平面布置

2 基于境內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)該煤碼頭消防設(shè)計(jì)研究對比

2.1 消防設(shè)施的選取

NFPA850《發(fā)電站和高壓直流變電站防火推薦規(guī)范》[1]第7.4.6條規(guī)定，輸煤系統(tǒng)建筑物內(nèi)和對維持持續(xù)發(fā)電有重要作用的皮帶機(jī)，宜設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)或水噴霧系統(tǒng)，對于有爬坡的皮帶機(jī)，其火災(zāi)蔓延迅速，宜采用水噴霧系統(tǒng)。本工程只在2#AB棧橋上的皮帶機(jī)有一小段爬坡，其余為平坡，而1#AB棧橋上的皮帶機(jī)為開敞式，因此在T0轉(zhuǎn)運(yùn)站、采制樣樓和2#A皮帶機(jī)以及2#B皮帶機(jī)內(nèi)設(shè)置噴淋系統(tǒng)。

NFPA850第6.4.2條規(guī)定，在建筑物內(nèi)宜設(shè)置室內(nèi)消火栓。由于2#AB棧橋上的皮帶機(jī)為封閉式罩殼安裝且設(shè)置有自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，因此只在1#AB棧橋上、T0轉(zhuǎn)運(yùn)站和采制樣樓內(nèi)設(shè)置室內(nèi)消火栓。

國內(nèi)規(guī)范GB 50229—2019《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[2](簡稱“火規(guī)”)第7.1節(jié)規(guī)定，應(yīng)在T0轉(zhuǎn)運(yùn)站和采制樣樓與棧橋連接處設(shè)置水幕。由于T0轉(zhuǎn)運(yùn)站和采制樣樓為封閉式鋼結(jié)構(gòu)建筑，因此在這2個(gè)建筑物內(nèi)設(shè)置噴淋系統(tǒng)(2006年版的火規(guī)第7.1.10條的要求，2019年版的火規(guī)廢除了此條，本工程始于2017年，同時(shí)為了增加系統(tǒng)安全性，在這2個(gè)單體設(shè)置噴淋系統(tǒng))。

火規(guī)第7.3節(jié)規(guī)定，T0轉(zhuǎn)運(yùn)站和采制樣樓內(nèi)應(yīng)設(shè)置室內(nèi)消火栓，輸煤棧橋上可不設(shè)置室內(nèi)消火栓。

上述分析如表1所示。從表1可知，在消防設(shè)施的選取方面，NFPA和國標(biāo)存在較大的差異，即NFPA要求設(shè)計(jì)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和室內(nèi)消火栓的場所較多。從這方面考慮，NFPA嚴(yán)于國標(biāo)。

表1 基于NFPA和國標(biāo)該煤碼頭消防設(shè)施比較

注：√代表有消防設(shè)施。

2.2 消火栓系統(tǒng)

NFPA850第6.2.1條規(guī)定，消火栓流量為31.6 Ls。NFPA24《專用消防干管及其附件安裝規(guī)范》[3]規(guī)定，室外消火栓最小流量為31.7 Ls，最小余壓為0.14 MPa。NFPA14《消防立管及水龍帶系統(tǒng)安裝規(guī)范》[4]規(guī)定，以一級(jí)系統(tǒng)計(jì)，水力最遠(yuǎn)處立管最小流量為31.6 Ls，室內(nèi)消火栓最小余壓為0.69 MPa。因此，筆者認(rèn)為，按照NFPA規(guī)范設(shè)計(jì)時(shí)，在計(jì)算消火栓流量時(shí)，只須取室外消火栓流量和室內(nèi)消火栓流量兩者中的最大值。本工程消火栓流量為31.6 Ls。

火規(guī)第7.2和7.3節(jié)規(guī)定，以采制樣樓計(jì)，室外消火栓流量為15 Ls，水力最不利點(diǎn)栓口壓力從地面算起不應(yīng)小于0.1 MPa；室內(nèi)消火栓流量為10 Ls，水槍充實(shí)水柱長度不宜小于7 m；國內(nèi)規(guī)范中消火栓流量通常為室外和室內(nèi)消火栓流量的總和，因此以國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)，本工程消火栓流量為25 Ls。

相對于NFPA設(shè)定的消火栓流量的最小值，國標(biāo)則根據(jù)建筑物的等級(jí)、類型和規(guī)模有不同的用水標(biāo)準(zhǔn)，相對復(fù)雜；在用水壓力要求方面，NFPA高于國標(biāo)的設(shè)定。

2.3 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

NFPA850第7.4.6條規(guī)定，噴淋系統(tǒng)噴水強(qiáng)度不小于10.2 mmmin，建筑物最小作用面積為232 m2，皮帶機(jī)最小作用面積為186 m2。T0轉(zhuǎn)運(yùn)站和采制樣樓單層建筑面積均小于232 m2，皮帶機(jī)為狹長形構(gòu)筑物，因此噴淋系統(tǒng)流量以作用面積內(nèi)的實(shí)際噴頭數(shù)計(jì)。采用K80快速響應(yīng)閉式噴頭，經(jīng)計(jì)算，T0轉(zhuǎn)運(yùn)站和采制樣樓的噴淋流量均為34 Ls，2#AB皮帶機(jī)的噴淋流量為70 Ls。

國內(nèi)規(guī)范GB 50084—2017《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[5](簡稱“自噴”)規(guī)定，轉(zhuǎn)運(yùn)站和采制樣樓中危II 級(jí)噴水強(qiáng)度為8 L(min·m2)，作用面積160 m2；防火分隔水幕噴水強(qiáng)度2 L(s·m)，水幕寬度不小于6 m，采用開式灑水噴頭時(shí)，噴頭不應(yīng)少于2排；系統(tǒng)流量應(yīng)按同時(shí)啟用的噴淋系統(tǒng)和水幕系統(tǒng)的用水量計(jì)算。T0轉(zhuǎn)運(yùn)站和采制樣樓采用K80快速響應(yīng)閉式噴頭，經(jīng)計(jì)算，兩者噴淋流量均為28 Ls；水幕系統(tǒng)采用K80開式噴頭，經(jīng)計(jì)算，T0轉(zhuǎn)運(yùn)站水幕流量為38 Ls，采制樣樓流量為33 Ls。因此，T0轉(zhuǎn)運(yùn)站自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)最大流量為66 Ls，采制樣樓自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)最大流量為61 Ls。

通過上述數(shù)據(jù)，基于NFPA和國標(biāo)設(shè)計(jì)的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，其流量較接近。

2.4 火災(zāi)延續(xù)時(shí)間和消防用水量

NFPA850第6.2節(jié)規(guī)定，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為2 h，消防用水量為最大固定消防設(shè)施的用水量和消火栓用水量的總和。國內(nèi)規(guī)范對不同系統(tǒng)的火災(zāi)延續(xù)時(shí)間有不同的要求，根據(jù)GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》[6](簡稱“消規(guī)”)和自噴的規(guī)定，本工程室外、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為3 h，噴淋、水幕為1 h，消防用水量為室外和室內(nèi)消防用水量之和。

計(jì)算值如表2和表3所示。從表2可知，基于NFPA設(shè)計(jì)時(shí)，最大消防總流量為101.6 Ls，消防用水量為732 m3；基于國標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí)，最大消防總流量為91 Ls，消防用水量為508 m3。對于本工程，最大消防流量和最大一次消防滅火用水量均為NFPA標(biāo)準(zhǔn)高于國標(biāo)。

表2 基于NFPA的煤碼頭消防用水量

表3 基于國標(biāo)的煤碼頭消防用水量

2.5 消防水源和交接點(diǎn)壓力

NFPA850第6.2.2條和消規(guī)均要求消防水源須有可靠的保證。根據(jù)國內(nèi)類似項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，由于碼頭引橋?yàn)楠M長建筑物，一般設(shè)置1個(gè)消防給水交接點(diǎn)，將管網(wǎng)布置成枝狀。本工程后方場區(qū)設(shè)置有消防泵房和消防水池，消防主管為環(huán)狀，因此從消防用水點(diǎn)和造價(jià)方面考慮，基于NFPA和國內(nèi)規(guī)范分別進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，均分別在引橋根部和T1轉(zhuǎn)運(yùn)站設(shè)置消防給水交接點(diǎn)，將管網(wǎng)布置成枝狀(圖2)。

圖2 煤碼頭消防原理

通過水力計(jì)算，分別基于NFPA和國內(nèi)規(guī)范設(shè)計(jì)時(shí)，各交接點(diǎn)壓力要求如表4所示。由于NFPA對栓口壓力要求較高，基于NFPA設(shè)計(jì)的交接點(diǎn)處壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國標(biāo)計(jì)算值，由此可引申思考，對于同一項(xiàng)目，基于NFPA設(shè)計(jì)的消防泵出口壓力要大于國標(biāo)設(shè)計(jì)壓力。

表4 基于NFPA和國標(biāo)設(shè)計(jì)的煤碼頭交接點(diǎn)壓力 MPa

3 結(jié)語

1)在消防設(shè)施的選取方面，NFPA要求設(shè)計(jì)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和室內(nèi)消火栓的場所較多，NFPA對固定消防設(shè)施的要求高于國內(nèi)規(guī)范。

2)在確定消火栓流量時(shí)，NFPA只須取室外消火栓流量和室內(nèi)消火栓流量兩者中的最大值，而國內(nèi)規(guī)范消火栓流量通常為室外和室內(nèi)消火栓流量的總和。在確定自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)流量時(shí)，NFPA和國內(nèi)規(guī)范具有相同的原則，即根據(jù)噴水強(qiáng)度和作用面積或?qū)挾葋泶_定。

3)由于NFPA要求設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和室內(nèi)消火栓的場所多于國內(nèi)規(guī)范，因此基于NFPA設(shè)計(jì)的消防總流量高于國內(nèi)規(guī)范；NFPA和國內(nèi)規(guī)范對火災(zāi)延續(xù)時(shí)間有不同的要求，本工程基于NFPA設(shè)計(jì)的最大一次消防滅火用水量高于國內(nèi)規(guī)范。

4)NFPA對室內(nèi)消火栓栓口余壓的要求遠(yuǎn)高于國內(nèi)規(guī)范，因此基于NFPA設(shè)計(jì)的消防系統(tǒng)壓力明顯高于國內(nèi)規(guī)范。