高層乙類廠房室內消防工程的設計實例

石寶明(山東中天科技工程有限公司，山東 淄博 255000)

1 工程概況

某化工企業的聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)干燥包裝廠房，主要危險物料為PMMA成品。PMMA易燃，其粉塵與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。因生產工藝特點，廠房內可形成PMMA粉塵環境，存在粉塵爆炸的危險，因此PMMA干燥包裝廠房按乙類廠房設計。

PMMA干燥包裝廠房建筑層數14層，建筑高度64.80m，建筑占地面積3480.00m2，建筑面積15592.60m2,其中一層分為干燥包裝區和臨時存儲區，干燥包裝區層高6.0m，局部層高12.0m，臨時存儲區層高31.50m。

根據GB 50016—2014(2018年版)《建筑設計防火規范》[2](簡稱《建規》)中“高層建筑”的定義(建筑高度大于27m的住宅建筑和建筑高度大于24m的非單層廠房、倉庫和其他民用建筑)以及結合本廠房的火災危險性特點，PMMA干燥包裝廠房屬高層乙類廠房。

因本廠房生產工藝特點，本廠房生產操作均在一層完成，二層及以上樓層僅為檢修及設備平臺，根據《建規》[2]第3.3.1及3.3.1注6條的規定，二層及以上樓層面積作為設備平臺不計入防火分區的建筑面積內，因此本廠房總防火分區面積等于一層建筑面積，即3480.00m2。根據《建規》[2]3.3.1條及3.3.3條的規定，耐火等級一級的高層乙類廠房每個防火分區的最大允許建筑面積為2000m2；當廠房內設置自動滅火系統時，每個防火分區的最大允許建筑面積可按《建規》[2]3.3.1條的規定增加1.0倍，即每個防火分區的最大允許建筑面積可擴大到4000m2。

本文主要針對本工程的特點，主要從室內外消火栓系統、自動滅火系統、干式消防豎管以及建筑滅火器等消防系統設計進行闡述，以供探討。

2 消防系統設計

2.1 消火栓系統

本廠房所在廠區消火栓系統設計采用室內外合用的臨時高壓消防給水系統，廠區設置有總效容積為1300m3的消防水池2座。水泵房內設置2臺消火栓消防泵(一用一備)和1套消火栓系統穩壓裝置。消火栓消防水泵Q=80L/s，H=120m，N=200kW。室外消防管道采用DN250無縫鋼管，環狀布置。高位消防水箱(水箱有效調節容積18m3)設置在PMMA干燥包裝廠房屋頂消防水箱間，消防水箱最低有效水位64.00m。

2.1.1 室外消火栓系統

本廠房占地面積3480m2，建筑高度：64.8m，建筑體積約126000m3；根據GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統技術規范》[3](簡稱《消水規》)表3.3.2和表3.6.2的規定，本廠房室外消火栓消防給水系統設計流量Q1=35L/s，火災延續時間t=3h，一次火災室外滅火用水量為378m3。室外消防管網布置成環狀，在本建筑周圍布置4組地上式室外消火栓。室外消火栓距路邊2.0m。

2.1.2 室內消火栓系統

本廠房為高層乙類廠房，建筑高度：64.8m，根據《消水規》[3]表3.5.2和表3.6.2的規定，本廠房室內消火栓消防給水系統設計流量Q2=30L/s，火災延續時間t=3h，一次火災室外滅火用水量為324m3。每根豎管最小流量為15L/s，每支水槍最小流量為5L/s，水槍充實水柱長度不小于13m。本廠房室內消火栓系統設計入口壓力為1.1MPa，本廠房0～53m層采用減壓穩壓型消火栓(SNW65-Ⅲ)，其余樓層采用SN65消火栓，栓口動壓大于等于0.35MPa。室外設2組SQS150-A型(單組)消防水泵接合器，用于消防車向室內消火栓管網供水。

本廠房各層共設置97套室內消火栓。

2.2 自動滅火系統

本廠房防火分區面積3480.00m2,大于《建規》[2]3.3.1條及3.3.3條，耐火等級一級的高層乙類廠房每個防火分區的最大允許建筑面積為2000m2的規定。因此本廠房須設置自動滅火系統，以擴大防火分區最大允許建筑面積。本廠房本生產操作均在一層完成，二層及以上樓層僅為檢修及設備平臺，可燃物很少，因此只須在底層設置自動滅火系統。一層根據使用功能，分為干燥包裝區和臨時存儲區。干燥包裝區部分區域層高6m，凈空高度5.5m，其余部分區域上部凈空，凈空高度11.5m；臨時存儲區為高大空間場所，凈空高度31.00m。適用于工業廠房高大空間場所的常用的自動滅火系統有自動噴水滅火系統、自動消防炮滅火系統、自動跟蹤定位智能主動滅火系統等。表1為幾種自動滅火系統結合本廠房情況經初步計算后的技術經濟比較表。

表1 工業廠房高大空間場所常用自動滅火系統技術經濟比較

根據本廠房一層建筑功能及最大凈高情況，經技術經濟比較后，確定干燥包裝區自動滅火系統采用自動噴水滅火系統(濕式系統)，臨時存儲區采用自動掃描射水高空水炮滅火裝置(簡稱“高空水炮滅火系統”)。

2.2.1 自動噴水滅火系統

本廠房為PMMA干燥包裝廠房，由于干燥設備散熱等因素，即使在冬季室內最低溫度也不會低于10℃。干燥包裝區自動噴水滅火系統設計采用濕式系統。由于干燥包裝區局部層高12m，最大凈空高度11.8m，根據GB 50084—2017《自動噴水滅火系統設計規范》[4](簡稱《噴規》)5.0.2條，本廠房干燥包裝區自動噴水滅火系統按照廠房高大空間場所設計，噴水強度20L/(min·m2)，作用面積160m2，持續噴水時間按1.0h。噴頭采用流量系數K=115直立型標準覆蓋面灑水噴頭，動作溫度68℃。經計算，自動噴水滅火系統設計流量79.7L/s，一次消防用水量287m3。本廠房自動噴水滅火系統包括：消防水池、噴淋消防泵、噴淋管網、高位消防水箱、報警閥、噴頭及水泵接合器等。消防水池為廠區有效容積1300m3的消防水池，噴淋消防泵設置在消防泵房，數量2臺(一用一備)，Q=80L/s，H=75m，N=110kW。高位消防水箱與消火栓系統合用，設置在本廠房屋頂消防水箱間，消防水箱最低液位與最不利噴頭高差約52m，滿足最不利點處噴頭壓力要求；報警閥采用DN150濕式報警閥；廠區室外設置環狀噴淋管網，材質為無縫鋼管，管徑DN200，廠房入口水壓0.6MPa。自動噴水滅火系統在室外設置6組SQS150-A型(單組)消防水泵接合器，在濕式報警閥前和噴淋管網相連。

2.2.2 高空水炮滅火系統

根據CECS263:2009《大空間智能型主動噴水滅火系統技術規程》[5]，本項目高空水炮選用ZDMS0.6/5S-30 型自動掃描射水高空水炮滅火裝置：工作電壓220V,射水流量5L/s,標準工作壓力0.6MPa,保護半徑30m，安裝高度12.0m。系統工作原理：ZDMS0.6/5S-30水炮為探測器、水炮一體化設置，當探測器探測到火災后發出指令聯動打開相應的電磁閥，啟動消防水泵進行滅火，驅動現場的聲光報警器進行報警。并將火災信號送到火災報警控制器。撲滅火源后，若有新火源，則系統重新上述動作。本系統中高空水炮布置采用2行4列形式，設計同時開啟水炮數量為6，系統設計流量30L/s，火災延續時間按1h，一次最大滅火用水量108m3。高空水炮滅火系統與自動噴水滅火系統合用室外噴淋管網。高空水炮滅火系統在室外設置2組SQS150-A型(單組)消防水泵接合器，和高空水炮滅火系統管網連接。

2.3 消防豎管

根據GB50160—2008(2018年版)《石油化工企業設計防火標準》[1]8.11.2條規定，在廠房樓梯間設置DN100干式消防豎管，以供消防人員火災時使用。

2.4 滅火器

本廠房火災危險性類別為乙類，廠房內主要可燃物為粉狀PMMA，依據GB 50140—2005《建筑滅火器配置設計規范》[6]，本廠房屬嚴重危險級的A類火災場所，單具滅火器最小配置滅火級別為3A，滅火器選用手提式磷酸銨鹽干粉滅火器(MF/ABC8)和推車式磷酸銨鹽干粉滅火器(MFT/ABC20)，保護半徑分別為15m和30m。手提式滅火器放置于滅火器箱內，推車式滅火器在消火栓箱附近就近放置。滅火器設置在位置明顯和便于取用的地點，且不得影響安全疏散。

3 結語

本項目消防系統設計的特點：(1)廠房建筑高度大，體量大，火災危險性高，設置了包括消火栓系統、自動噴水滅火系統、高空水炮滅火系統、消防豎管和滅火器系統等多種消防滅火系統；(2)廠房占地面積大，須設置自動滅火系統，以擴大防火分區最大允許建筑面積；(3)廠房不同區域的自動滅火系統分別采用了自動噴水滅火系統和高空水炮滅火系統。本廠房消防系統設計的重點為自動滅火系統的選擇和工程設計，本案例采用了自動噴水滅火系統和高空水炮滅火系統兩種自動滅火系統，滿足不同凈高區域的自動滅火系統要求。隨著工業生產的需要，更高更大的工業建筑會更多的出現，消防措施也將會變得更復雜，更多更先進、更智能的消防產品和技術也會不斷出現，工程設計人員須在不斷的學習和實踐中選用更加可靠、有效、經濟的設計方案。