選煤廠消防給水系統設計分析

萬方

（大地工程開發（集團）有限公司，北京 100102）

0.引言

選煤廠是煤礦的重要生產單元，主要包含棧橋、筒倉、封閉儲煤場、主廠房等建（構）筑物。選煤廠生產、儲存的物質，主要可分為原煤、洗后煤、煤矸石、洗后矸石四類。《建筑設計防火規范》（GB50016-2014，2018年版）（以下簡稱《建火規》）及《煤炭工業建筑結構設計標準》（GB50582-2020）（以下簡稱《煤建規》）將生產、儲存原煤及煤矸石的建（構）筑物火災危險性規定為丙類，生產、儲存洗后煤及洗后矸石的建（構）筑物火災危險性規定為戊類。本文就選煤廠主要建（構）筑物及其生產、儲存不同火災危險性物質的情況分別進行分析，根據國家、行業規范，對選煤廠各主要建（構）筑物消防用水量、消防給水系統設計等問題提出思考和建議。

1.棧橋

1.1 消防用水量

棧橋消防用水量計算的關鍵因素主要是對棧橋高度的認定。棧橋本體為箱型結構，以只含一條輸煤皮帶的棧橋舉例，其寬×高在4m×3m左右。作為連接2個廠房的輸煤廊道，棧橋一端一般貼地甚至處于地下，另一端高出地面可高達50m以上。《建火規》附錄A規定其建筑高度宜計算為室外地面至最高點屋面與最低點屋面高度平均值的距離，《論選煤廠特殊構筑物消火栓用水量的確定問題》[1]中即以此方法計算棧橋高度和體積后得出消防用水量。實際上棧橋是架空的，其底板與地面之間使用混凝土或鋼結構支腿支撐，不屬于室內空間，發生火災時，可能的過火區域主要為棧橋箱型斷面在長度上的延伸空間。因此，筆者認為，棧橋高度宜按照屋面與底板之間的距離確定，以此計算體積后，按照《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB50974-2014）（以下簡稱《消規》）表3.3.2確定室外消火栓用水量。

煤炭行業規范對棧橋室內消火栓用水量的規定也體現了對棧橋消防體量認定的偏向。根據《煤炭工業給水排水設計規范》（GB50810-2012）（以下簡稱《煤水規》）第2.6.7款和2.6.8款的規定，“原煤輸送機棧橋室內消火栓用水量5L/s，同時使用水槍數1支”“原煤輸送機棧橋室內消火栓的間距不應超過50m”，都低于《消規》的相關規定。

綜上，筆者認為以棧橋的實際體積對照《消規》計算室外消火栓用水量，根據《煤水規》計算室內消火栓用水量，并以此進行消防給水系統設計。

1.2 消防給水系統

輸送原煤的棧橋火災危險性為丙類，應設室內消火栓。同時，《煤水規》第2.6.5.2款規定了2種例外情況，“不通行的封閉罩帶式原煤輸送機棧橋、場地范圍外的帶式原煤輸送機棧橋”可不設置室內消火栓。該條的條文解釋為“不通行的封閉罩帶式原煤輸送機棧橋，由于其中沒有人員停留，通行不便，而且實際生產中也沒有火災案例，所以規定可不設室內消防給水”，明確了其可不設室內消火栓的原因，且在實際工程中封閉罩內部也無法設置消火栓，因此此種例外情況爭議不大。針對場地范圍外的原煤輸送機棧橋可不設置室內消火栓的例外情況，行業內部聲音較多。究其原因：（1）根據《建火規》，占地面積300m2以上的丙類廠房應設置室內消火栓。（2）《煤水規》第2.6.5.2款的條文解釋只說明了“不通行的封閉罩帶式原煤輸送機棧橋”可不設室內消火栓的原因，未涉及任何“場地范圍外的帶式原煤輸送機棧橋”的內容，理論依據稍欠充分。（3）當煤炭行業規范與國家規范的重大原則有矛盾時，地方消防部門更認可國家層面的規范。例如筆者參與的陜西某工程，一條2.5km長的場地范圍外原煤輸送機棧橋由于起初未設置室內消火栓給水系統而被當地消防部門列入重大消防安全隱患名單，增補室內消火栓后才通過消防驗收。因此，在條件允許時場地范圍外的原煤輸送機棧橋應盡量考慮設置室內消火栓給水系統。當確有困難時，應與當地消防部門溝通，并以當地消防部門的最終意見為準。

《煤水規》第2.6.5.2款規定“矸石輸送機棧橋、運矸地道”可不設置室內消火栓。實際生產過程中，經干選后的煤矸石單位發熱量在1500kcal左右，仍具有可燃性，因此《煤建規》將其歸為丙類可燃物。對照參考《建火規》和《煤建規》，筆者建議未經洗選處理的煤矸石仍宜參照原煤考慮消防給水系統。

洗后煤和洗后矸石的含水量較高，其棧橋火災危險性屬于戊類，可不設置室內消火栓。

2.筒倉

2.1 消防用水量

筒倉上部為配煤棧橋，中部為封閉儲煤倉體，下部為錐形漏斗，同時具有生產和存儲的功能。根據《建火規》第3.1.1款的條文說明，“煤、焦炭、油母頁巖的篩分、轉運工段和棧橋或儲倉”屬于丙類廠房，因此筒倉應按照廠房計算消防用水量。

筒倉一般采用多個聯建，筆者有過最多6個筒倉共用一套倉上配煤系統的設計案例。但其室外消防用水量宜按照單個倉體體積與倉上建筑體積之和確定。《煤水規》對其解釋為“倉上建筑是一個連通的整體”“每個筒倉倉壁均采用鋼筋混凝土結構，倉壁上無洞口，可阻止火勢蔓延至其他倉體”。考慮煤炭雖屬丙類可燃固體，但燃燒特點主要為隱燃，不會形成迅速蔓延的火焰，因此《煤水規》第2.6.4款對筒倉室外消防用水量的規定合乎行業現實。

筒倉雖然高度、體積較大，但其大部分為封閉式儲煤倉體，無法在倉內布置任何消防設施，也無法進入倉體內部進行消防作業。因此，筒倉發生火災時，可進行消防滅火的部位主要為倉上棧橋和倉下廊道，《煤水規》表2.6.7規定其室內消火栓用水量為10L/s，符合行業實際。

2.2 消防給水系統

根據《煤水規》，筒倉的消防采用消火栓的方式。電力行業的《火力發電廠與變電站設計防火標準》（GB50229-2019）（以下簡稱《電火規》）中表7.1.8對300MW以上燃煤電廠的原煤倉明確提出了惰性氣體的滅火要求，安全系數高、可實現自動控制，值得借鑒。筆者建議有條件的選煤廠可以考慮采用水滅火系統與惰性氣體滅火系統聯用的方式，提高抗火災風險等級。

根據《煤水規》第2.6.5.2款第2條的規定，儲存洗后煤的筒倉可不設置室內消防給水系統。但筆者在實際工作中常遇到由于業主要求產品的靈活性，一個筒倉即可儲存洗后煤，也可儲存干煤的情況。此種情形下，筆者均按照最不利情況給出了消防用水量和消防給水系統的設計。

3.封閉儲煤場

3.1 消防用水量

《煤水規》第2.6.4款明確“封閉儲煤場宜根據其儲量按室外堆場計算室外消防水量”，此條規定符合行業現狀。

《煤水規》第2.6.6款規定，封閉儲煤場采用消火栓系統保護時室內用水量按10L/s計。當消火栓系統無法滿足消防要求時，應設置自動消防炮滅火系統。根據《固定消防炮滅火系統設計規范》（GB50338-2003）的規定，工業建筑消防炮用水量不小于60L/s，且滿足2股水柱同時到達被保護區域的任一部位，《選煤廠封閉式圓形儲煤場的消防設計》[2]也是沿用的此觀點。但《電火規》第7.5.6款規定設置在儲煤場內的固定滅火水炮系統應符合“保證至少一門水炮的水柱到達煤場內任意點，每門水炮的流量不宜小于20L/s”。此條文的解釋為“日常生產中，消防炮實際使用或自動動作的都不多見”“鑒于煤的燃燒特性，水炮的額定流量無需過大”“基于煤場內煤的自燃特點，在布置時，煤場內任意一點能有一門水炮對應提供保護即可”。根據《火力發電廠封閉煤場消防水炮的設計》[3]，電力行業之前也按照2股水柱考慮消防炮系統。但《電火規》最新版本自2019年實施以后，電力行業已有按照1股水柱進行消防炮設計的實例。例如黑龍江某電廠的封閉儲煤場，尺寸380m×130m×46.5m，消防系統采用14門防爆電控消防炮，消防炮布置保證至少一門水炮的水柱到達煤場內任意點。筆者認為，在電力行業已有先例的情況下，煤炭行業封閉儲煤場的消防炮設計可以參考電力行業標準，既滿足消防要求，又節省相應投資。

3.2 消防給水系統

封閉儲煤場的消防給水系統主要疑問集中在消防炮系統上。

（1）防炮系統和消火栓系統是否需要同時設置。根據《煤水規》第2.6.6款“封閉式儲煤場應設置固定滅火器、消火栓或自動消防炮滅火系統”，以及該條條文解釋“當消火栓系統無法滿足消防要求時，應設置自動消防炮滅火系統”，明確了消火栓系統和自動消防炮系統為二選一的關系，且實際工程中很多封閉儲煤場并不具備就地操作消火栓的條件，因此，筆者認為消火栓系統和消防炮系統僅需設置一種，能夠滿足消防要求即可。

（2）洗后煤的封閉儲煤場是否需要設置消防給水系統。洗后煤為戊類，根據規范可不設置消防給水系統，《論選煤廠特殊構筑物消火栓用水量的確定問題》中也按照室內消防用水量為零考慮。筆者在實際工作中也遇到過此類情形。內蒙某封閉儲煤場用于儲存洗后煤，設計儲存周期為3d。考慮水分的可能散失量較大，存在火災危險性由戊類轉為丙類的可能。且儲煤場體量大，內部常有人員作業，從消防安全角度考慮，筆者仍設計了消防炮滅火系統。

4.主廠房

4.1 消防用水量

選煤廠主廠房消防用水量計算的關鍵因素在于對火災危險性的把握。洗選主廠房存在干、濕并存的情況，干煤區域占建筑面積的比例雖然較少但也通常大于5%，根據《建火規》第3.1.2款，洗選主廠房應按照丙類考慮。但《煤建規》表2.2.1明確提出洗選工藝的主廠房按照戊類確定火災危險性。考慮《煤建規》編制人員對煤炭行業實際情況更為了解，且《煤建規》為2020年版，編制時必然已經考慮了2018年版的《建火規》的有關規定，因此，在實際設計過程中均以戊類計算洗選主廠房的室內、外消火栓用水量。

4.2 消防給水系統

根據《煤水規》第2.6.5.2款的規定，選煤廠主廠房水洗部分可不設置室內消火栓。筆者認為，此條規范的實施需要視具體情況而定。若主廠房的干、濕部分通過防火墻、防火卷簾、防火分隔水幕等措施完全劃分開來，可以只在干煤部分設置消火栓，水洗部分可不設置消火栓。但在實際工作中，筆者尚未遇到過干、濕區域可以完全獨立的情況。由于吊裝孔及皮帶機等設備的存在，選煤廠干、濕區域很難做到完全分割。因此，由于空間的連通，每個有干煤的防火分區范圍內均需布置室內消火栓，基本覆蓋了主廠房全部范圍。筆者在山東、內蒙古等項目上也是這樣設計的。對《煤炭洗選加工規范》第15.2.5條的探討[4]文章中也有類似的消防給水系統設計觀點。

5.結論

（1）煤炭雖然屬于丙類火災危險性物品，但它的燃燒有特殊性。在工程設計中，應準確認識煤炭燃燒主要為隱燃的特性，并在“安全第一”前提下，開展消防設計工作。

（2）選煤廠各建（構）筑物消防用水量計算可參考的依據包括《消規》《煤水規》《電火規》等國家和行業規范。建議根據選煤廠不同的建構（筑）物的體量、生產特點和消防需求，理性選擇適當的設計依據，在切合煤炭行業實際的同時也避免消防系統的過度投入。

（3）選煤廠各建（構）筑物消防給水系統設計宜同時結合國家標準、行業標準、相近行業標準考慮，確定安全、有效、經濟的設計方案，實現選煤廠消防保護安全與高效。