大型硫黃倉庫消防設施設計探討及實例

李 星，王 杰

（長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南長沙 410019）

硫黃作為工業原料，廣泛應用于制酸、化肥、瀝青等工業領域[1]。硫黃是一種活潑物質，其閃點約為261 ℃，為易燃固體。在堆積溫度大于等于自燃點（232 ℃）時，還會產生自燃[2-3]。因此，用于儲存和轉運硫黃的硫黃倉庫消防設施設計極為重要。

國內某大型鋅冶煉廠采用氧壓浸出濕法煉鋅工藝，在產出鋅錠的同時，還產出大量顆粒狀硫黃副產品。考慮到硫黃的儲存與轉運，廠區配套設計有大型硫黃倉庫1座。筆者以此硫黃倉庫為例，對大型硫黃倉庫消防設施設計進行探討。

1 火災危險性分類

該硫黃倉庫為單層廠房，建筑占地面積2 916 m2（54 m×54 m），建筑高度16.5 m，建筑耐火等級為二級。儲存物品為散裝工業成型硫黃顆粒，粒徑2～6 mm，無明火作業，由上游車間通過膠帶運輸機直接輸送進入庫房，無人員裝卸，不屬于勞動密集型車間。

根據GB 50016—2014（2018年版）《建筑設計防火規范》（以下簡稱《建規》）儲存物品火災危險性分類舉例，粒徑大于等于2 mm的工業成型硫黃屬丙類物質。且國內有學者研究表明，當硫黃顆粒粒徑大于等于2 mm時不易點燃，也不具有爆炸性[4]。故該車間按丙類倉庫考慮消防設施設計。

2 設計重點與難點

該項目為硫黃儲存倉庫，車間無人值守，根據以往消防事故經驗，對于無24 h值守的廠房及倉庫，采用自動滅火系統將火情消滅在初期階段是控制火災的最有效手段，故車間自動消防系統的設計最為關鍵。然而查閱現行規范，沒有一項規范明確規定硫黃倉庫該采用何種形式的自動滅火系統。硫黃燃燒有其獨特性，即燃燒火焰溫度較低，火焰呈淡藍色，不易被發現，燃燒過程中無明顯濃煙產生。而且，為保證硫黃倉庫的自然通風，防止熱量堆積引發硫黃自燃，硫黃倉庫多為高大凈空廠房。基于上述原因，傳統煙感溫感監測不能有效探測火災[5]。

硫黃密度小于水，大量消防用水將會導致硫黃顆粒隨消防排水流失，故應防止消防系統誤噴且火災撲滅后系統應能夠自動停止噴水。此外，因硫黃具有自燃性，火災撲滅后短時間內存在復燃或其他地方燃燒的可能，這就要求自動滅火系統動作停止后短時間內能夠再次啟動。

綜上所述，尋找一種能夠有效探測硫黃倉庫火情并自動啟動滅火設施，滅火后能及時停止噴水，并根據火災情況隨時啟動的自動滅火系統是硫黃倉庫消防設計的重點與難點。

3 消防設施設計

3.1 室內及室外消火栓系統

根據《建規》、GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統技術規范》及SH/T 3175—2013《固體工業硫磺儲存輸送設計規范》（以下簡稱《磺規》）要求，該車間室內外消防設計流量分別為25 L/s和45 L/s，火災延續時間3 h。

車間大門附近及沿廠房柱適當位置設置室內消火栓，消火栓間距小于30 m，且保證室內任意一處至少有兩支消防水槍覆蓋。在硫黃倉庫兩側主要道路附近，均勻布置室外消火栓4處，單栓流量15 L/s，布置間距不大于120 m。

3.2 自動滅火系統

根據《建規》要求，占地面積大于1 500 m2的丙類物品倉庫需配置自動滅火系統。

3.2.1 自動滅火系統選型

一般情況下，自動噴水滅火系統是使用最多的自動滅火系統形式。該系統造價低，管理維護簡單，適用于撲救絕大多數的初期火災，應用廣泛。然而根據硫黃燃燒的特點，自動噴水滅火系統無法有效探測硫黃倉庫的初期火災，因此不能使用。

根據國內相關研究，圖像探測型自動跟蹤消防水炮可以利用紅外溫度和火災圖像探測系統有效探測早期火災火焰，并且該系統有多重探測機制，能有效防止外界干擾因子引發的火災誤報。系統啟動后可準確定位火災位置，實施精準滅火，并可自動追蹤著火點。根據圖像探測結果，火災撲滅后可自動停止噴水，并根據復燃情況再次啟動。故該車間使用圖像探測型自動消防炮作為車間自動滅火系統。

3.2.2 設計流量確定

根據《磺規》相關條文要求，當采用固定消防炮滅火系統時，消防水炮應具有水霧噴射功能，設計流量不宜大于30 L/s。但根據GB 51427—2021《自動跟蹤定位射流滅火系統技術標準》（以下簡稱《炮規》）要求，自動消防炮滅火系統用于撲救工業建筑火災時，單臺炮的流量應大于等于30 L/s，且設計按同時開啟2臺確定，即設計流量不小于60 L/s。根據新標準優先老標準，國標優先原則，該項目設計流量采用60 L/s。

3.2.3 火災延續時間確定

根據硫黃設計規范相關條文要求，消防炮火災延續時間不應小于2 h。《炮規》要求設計噴水持續時間不應小于1 h。根據消防從嚴原則，該項目設計火災持續時間按2 h考慮。

3.2.4 消防炮布置

為保證車間任何區域同時有2臺消防水炮的充實水柱能夠到達，車間布置4臺消防水炮。且為防止障礙物遮擋火情探測，消防炮宜設置于高處，該項目消防水炮布置于車間柱，設置高度12 m。

3.3 防火分隔水幕

該項目通過皮帶將成品硫黃從硫回收車間輸送至硫黃倉庫。因為皮帶廊的存在，硫回收車間與硫黃倉庫無法分隔成兩個完全獨立的防火分區，故需在皮帶廊處設置防火分隔水幕，代替建筑防火墻。

水幕噴水強度采用2 L/(s·m)，同時開啟水幕長度7.2 m，故水幕設計流量15 L/s，系統連續噴水時間同防火墻耐火時間保持一致，為4 h。水幕系統采用開式灑水噴頭，布置成兩排，水幕運行時有效寬度大于等于6 m。

3.4 滅火器

根據滅火器設計規范，本車間火災類型為A類火災，火災危險程度為中危險級。因車間為大跨度輕鋼結構庫房，車間內部無立柱，且車間內硫黃堆料可能會掩埋沿墻敷設的滅火器，故考慮在車間進口處設置推車型滅火器，擴大單具滅火器保護范圍。經計算，車間配備MFT/ABC100推車型干粉滅火器4處，保護距離按40 m計。

綜上所述，車間消防系統設計參數匯總見表1。

4 結語

硫黃倉庫消防設施設計的關鍵，在于選擇一種合理有效的自動滅火系統。硫黃燃燒溫度低，火焰不明顯，無濃煙產生，普通煙感溫感探測器及自動噴水滅火系統不適用。圖形探測型自動消防炮可有效探測硫黃燃燒初期火情，精準滅火，根據火災情況自動啟停。消防炮設計參數選擇宜采用“國標優于行標、新規范優先老規范、消防從嚴”等原則綜合考慮。

消防工程設計是一項復雜的工程，與之相關的設計規范繁多。對于一個具體設計，通常很少有一項規范能完全說明何種消防措施必須采用，何種消防措施不需采用，且不同設計規范之間通常還存在表述不一致之處。這就要求消防設計人員廣泛查閱相關設計規范，避免出現漏設或設計不滿足現行規范的情況。此外，設計人員還應充分了解設計對象車間的工藝過程，了解易燃物品的特性及火災特點，并針對該特點選擇合適的消防設施，使得消防設計更加可靠、適用。