孫 靜

（中國航空規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司）

大型燃氣鍋爐房電氣消防設(shè)計探討

孫 靜

（中國航空規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司）

針對燃氣鍋爐房的特點，從相關(guān)規(guī)范的條款出發(fā)，結(jié)合實際工程的設(shè)計方案，分別從消防負荷類別、消防配電、火災(zāi)報警、燃氣報警、電氣火災(zāi)監(jiān)控等方面進行探討，指出燃氣鍋爐房消防電氣設(shè)計中應(yīng)注意的問題，對今后的大型燃氣鍋爐房設(shè)計有一定的參考意義。

燃氣鍋爐房；消防配電；火災(zāi)自動報警；電氣火災(zāi)監(jiān)控

1 引言

隨著環(huán)境污染加劇和能源結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，國內(nèi)不少大、中城市對所屬區(qū)域鍋爐房使用的能源做出了許多限制，如北京市明確規(guī)定，“截至2017年底前，北京地區(qū)將實現(xiàn)無燃煤率達到90%”。燃氣鍋爐房以天然氣為燃料，其污染小、效率高、占地小、投資少，得到大規(guī)模建設(shè)，并且越來越向大型化發(fā)展。大型燃氣鍋爐房項目作為一個整體，一般還需配套辦公樓、門房、綜合泵房等附屬廠房。

燃氣鍋爐房生產(chǎn)的火災(zāi)危險性為丁類，《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》(GB 50028—2006) 也明確指出，燃氣鍋爐房劃為非爆炸危險區(qū)域。但天然氣屬于易燃易爆氣體，為了保證鍋爐的正常運行，做好燃氣鍋爐房的電氣設(shè)計，尤其是消防安全方面的設(shè)計非常重要。

燃氣鍋爐房的電氣消防系統(tǒng)主要包括：消防配電、火災(zāi)自動報警、消防應(yīng)急照明、燃氣報警、電氣火災(zāi)監(jiān)控等，接下來將逐一探討。

2 消防配電

以某燃氣鍋爐房為例，建設(shè)規(guī)模為安裝4臺58MW燃氣熱水鍋爐，鍋爐房一層設(shè)變電站，廠區(qū)附建門房、綜合泵房、綜合樓。

鍋爐房的消防負荷分級根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016—2014)10.1.2條確定，當室外消防用水量大于30L/s時消防用電應(yīng)按二級負荷供電。鍋爐房室外消防水量由給排水專業(yè)設(shè)計，通常參照《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50229—2006)7.2.2條，一般建筑物體積在20000～50000m3之間時，室外消防水量為30L/s。當建筑物體積小于20000m3時，室外消防水量小于30L/s。

依據(jù)《鍋爐房設(shè)計規(guī)范》(GB 50041—2008)15.2.條，鍋爐房的供電負荷級別和供電方式，應(yīng)根據(jù)工藝要求、鍋爐容量、熱負荷的重要性和環(huán)境特征等因素，按現(xiàn)行國家標準《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB 50052—2009)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

而根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB 50052—2009)3.0.1條規(guī)定，中斷供電將在經(jīng)濟上造成較大損失或?qū)⒂绊戄^重要用電單位的正常工作時，電力負荷應(yīng)視為二級負荷。《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》(JGJ 16—008)3.2.6條也指出，區(qū)域性的采暖鍋爐房的用電負荷分級不應(yīng)低于二級。

若僅因為某些鍋爐房室外消防水量不大于30L/s，而確定鍋爐房消防負荷供電等級為三級是不正確的，應(yīng)同時滿足其他相關(guān)規(guī)范的要求，根據(jù)其重要程度確定為二級負荷。

2.1 消防負荷分類

大型燃氣鍋爐房消防負荷包括消火栓泵（自噴泵）、消防穩(wěn)壓泵、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主電源、消防應(yīng)急照明等。

2.2 消防配電回路要求

消防用電的可靠性是建筑消防設(shè)施安全運行的基本保證，是發(fā)生火災(zāi)時建筑物內(nèi)消防設(shè)施有效滅火的前提條件。因此，消防配電線路的保護應(yīng)以確保供電的可靠性為首要原則。

2.2.1 專用回路

《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016—2014)10.1.6條規(guī)定，消防用電設(shè)備應(yīng)采用專用的供電回路，當建筑內(nèi)的生產(chǎn)、生活用電被切斷時，應(yīng)仍能保證消防用電。消防電源宜直接取自建筑內(nèi)設(shè)置的配電室母線或低壓電源進線。也即，并非消防負荷電源專用回路均需要取自變電站低壓母排，可以獨立建筑物為分界線。比如，大型燃氣鍋爐房還包括多個附屬廠房，附屬廠房內(nèi)的消防負荷電源可直接取自廠房內(nèi)總配電柜，但要保證回路專用。依據(jù)此條，可大大減少變電站的出線數(shù)量。

2.2.2 投切方式

消防用電設(shè)備的供電，應(yīng)在最末一級配電箱處設(shè)置自動切換裝置，但是三級消防負荷只需單回路供電，所以三級消防負荷不必設(shè)置切換裝置。對于消防控制室、消防水泵房、防煙和排煙風機房的消防用電設(shè)備及消防電梯等，最末一級配電箱為消防設(shè)備或消防設(shè)備室的最末級配電箱；對于消防應(yīng)急照明和疏散指示等，可以一個防火分區(qū)為單元，并非要將消防設(shè)備布置的房間定義為最末端。

發(fā)生火災(zāi)事故時，若工作電源運行正常，應(yīng)由工作電源供電，只有工作電源發(fā)生故障后，才切換備用電源。對于設(shè)置雙電源轉(zhuǎn)換裝置的消防用電設(shè)備（如火警雙電源箱、消防水泵、消防排煙風機），其電源投切方式應(yīng)考慮保證供電的連續(xù)性，無論是互為備用還是“一主一備”，都應(yīng)選擇自投不自復(fù)型，避免出現(xiàn)反復(fù)投切。對于主、備明確的雙路電源，若電源恢復(fù)正常，當火情解除后，可手動切換至主電源。

此外，應(yīng)將消防配電箱和控制箱安裝在符合防火要求的配電間或控制室內(nèi)，或采用內(nèi)襯巖棉對箱體進行防火保護。

2.2.3 斷路器選擇

依據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB 50116—2013)10.1.4 規(guī)定，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主電源不應(yīng)設(shè)置剩余電流動作保護和過負荷保護裝置?；鹁p電源箱電源，火警控制盤、可燃氣報警控制盤等電源，可采用單磁脫扣的斷路器，過載只報警。

《低壓配電設(shè)計規(guī)范》(GB 50054—2011)6.3.6條規(guī)定，對過負荷斷電將引起嚴重后果的線路，其過負荷保護不應(yīng)切斷線路，可作用于信號。就消防負荷而言，過負荷斷電將引起嚴重后果。以本工程為例，綜合泵房內(nèi)設(shè)消防泵配電柜（消防泵兩臺75kW，“一用一備”），自噴泵配電柜（自噴泵兩臺45kW，一用一備）。消防泵配電柜及自噴泵配電柜的兩路電源引自鍋爐房變電站，互為備用。目前，對于消防泵配電柜的電源，大家普遍認同的做法有兩種：①采用具有單磁脫扣的斷路器；②將斷路器放大級數(shù)（以②為宜，使其過載不跳閘）。

2.2.4 電纜選擇及敷設(shè)

根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016—2014)10.1.10條，消防配電線路應(yīng)滿足火災(zāi)時連續(xù)供電的需要。根據(jù)鍋爐房項目設(shè)計經(jīng)驗，一般不會為消防配電線路單獨設(shè)電纜溝，消防配電干線一般與非消防配電線路共溝敷設(shè)，按照規(guī)范消防配電干線應(yīng)采用礦物絕緣電纜，可選用柔性礦物絕緣電纜BRTRZ。根據(jù)柔性礦物絕緣電纜的特性，不建議明敷。

消防配電干線宜按防火分區(qū)劃分，消防配電支線不宜穿越防火分區(qū)。

2.3 消防應(yīng)急照明

《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》(JGJ 16—2008)13.8.6條規(guī)定，備用照明及疏散照明的最少持續(xù)供電時間及最低照度，應(yīng)符合表13.8.6的規(guī)定。消防控制室、配電室、水泵房照明備用時間大于等于180min。

為滿足配電室、消防泵房、消防控制室等場所火災(zāi)時作業(yè)面的最低照度不應(yīng)低于正常照明的照度要求，配電室照明可設(shè)照明雙電源箱，消防泵房照明引自消防泵配電柜，照明回路單獨計量，滿足應(yīng)急時間180min及等照度要求。

疏散照明的設(shè)置應(yīng)依據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016—2014)10.3.1條之規(guī)定：封閉樓梯間、消防電梯間的前室、建筑面積大于200m2的餐廳、營業(yè)廳，公共建筑內(nèi)的疏散走道、人員密集的廠房內(nèi)的生產(chǎn)場所及疏散走道等場所應(yīng)設(shè)疏散照明。一般地，燃氣鍋爐房主廠房不含上述場所，可不設(shè)疏散照明，附建辦公樓屬于公共建筑，應(yīng)根據(jù)上述要求設(shè)置。

在選擇疏散照明燈具時應(yīng)注意，據(jù)雙頭燈的制造標準，有電不亮，斷電才亮，造成發(fā)生火災(zāi)時不切電源就不亮，因此不宜用于疏散照明，可用于工作備用照明。疏散照明應(yīng)該在火災(zāi)時強制點亮，可選熒光燈、LED光源的應(yīng)急照明燈。

根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016—2014)10.3.5條，公共建筑、建筑高度大于54m的住宅建筑、高層廠房（庫房）和甲、乙、丙類單、多層廠房，應(yīng)設(shè)置燈光疏散指示標志。燃氣鍋爐房主廠房生產(chǎn)的火災(zāi)危險性為丁類，可不設(shè)燈光疏散指示標志。但廠區(qū)內(nèi)的辦公樓、宿舍樓等屬于公共建筑，應(yīng)根據(jù)要求設(shè)置燈光疏散指示標志。

3 電氣火災(zāi)監(jiān)控

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)屬于先期預(yù)警系統(tǒng)，與傳統(tǒng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)不同的是，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)早期報警是為了避免損失。據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016—2014）10.2.7條規(guī)定，建筑高度大于50m的乙、丙類廠房，室外消防用水量大于30L/s的廠房（倉庫）的非消防用電負荷，宜設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

在大型燃氣鍋爐房項目設(shè)計初始階段，首先應(yīng)向給排水專業(yè)核實各廠房的室外消防用水量，依據(jù)此條判斷是否該設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置方案應(yīng)根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB 50116—2013)第9.1.1條：電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可用于具有電氣火災(zāi)危險的場所，尤其適用于變電站、石油石化、冶金等不能中斷供電的重要場所。

在進行電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)首先進行系統(tǒng)規(guī)劃，以確定受控點總數(shù)和具體探測器的數(shù)量。根據(jù)受控點總數(shù)和監(jiān)控主機設(shè)備安裝位置確定電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備的選型、布線，并完成系統(tǒng)圖。電氣火災(zāi)監(jiān)控器應(yīng)設(shè)置在消防控制室內(nèi)或保護區(qū)域附近；設(shè)置在保護區(qū)域附近時，應(yīng)將報警信息和故障信息通過通信的方式傳入消防控制室。

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)由下列部分或全部設(shè)備組成：電氣火災(zāi)監(jiān)控器、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器。在燃氣鍋爐房變電站的非消防饋線回路，均裝設(shè)剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器。剩余電流式電氣火災(zāi)探測器有一體式、分體式兩種類型：一體式電氣火災(zāi)探測器以探測器作為電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)信號采集處理單元，能通過內(nèi)置電路及軟件對傳感器傳遞的信號進行智能分析處理，判斷外設(shè)的工作狀態(tài)（即故障狀態(tài)、火災(zāi)報警狀態(tài)、正常工作狀態(tài)），并通過二總線通信向控制器傳遞節(jié)點工作信息，完成監(jiān)控信息的綜合處理；分體式電氣火災(zāi)探測器由監(jiān)控部分、傳感器部分組成，監(jiān)控部分作為電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)信號處理單元，傳感部分為剩余電流互感器，為信號采集單元。分體式和一體式均可選用，應(yīng)注意，當選擇不同類別時系統(tǒng)連線也不同。

另外，剩余電流保護保護檢測的是三相電流加中性線電流的相量和 ?？梢?，剩余電流互感器適用于TN-S系統(tǒng)，但不適用于TN-C系統(tǒng)。若廠區(qū)采用TNC-S系統(tǒng)，則附屬廠房的出線總回路不能設(shè)置剩余電流互感器。一般地，大型燃氣鍋爐房的附屬廠房的室外消防水量也小于30L/s，不需要設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控。

4 火災(zāi)自動報警及燃氣報警系統(tǒng)

4.1 火災(zāi)報警系統(tǒng)

根據(jù)《鍋爐房設(shè)計規(guī)范》(GB 50041—2008)的規(guī)定： 非獨立鍋爐房和單臺蒸汽鍋爐額定蒸發(fā)量大于等于10t/h或 額定蒸發(fā)量大于等于40t/h及單臺熱水鍋爐房額定熱功率大于等于7MW或總額定熱功率大于等于28MW的獨立鍋爐房，應(yīng)設(shè)置火災(zāi)探測器和自動報警裝置。大型燃氣鍋爐房有消防水泵的聯(lián)動控制，根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，燃氣鍋爐房應(yīng)設(shè)置火災(zāi)集中報警系統(tǒng)。

燃氣鍋爐房按照集中報警系統(tǒng)進行設(shè)計，采用智能二總線報警系統(tǒng)，對全廠的火災(zāi)信號和消防設(shè)備進行監(jiān)視及控制。在消防控制室設(shè)置火災(zāi)報警控制臺（包含火災(zāi)報警控制器、消防電話主機、廣播控制盤、功率放大器、多線手動控制盤、聯(lián)動電源等）、圖形顯示裝置、電氣火災(zāi)監(jiān)控器。

在高低壓配電間、變頻器間、消防控制室、過廳、鍋爐控制室、值班室、電氣維修間等處設(shè)置感煙探測器。風機間、水處理間等場所可不設(shè)感煙探測器。燃氣鍋爐間僅安裝有燃氣鍋爐，無可燃物，本文認為不必裝設(shè)火災(zāi)探測器。

在廠房的主要出入口、疏散樓梯口等處設(shè)置手動火災(zāi)報警按鈕（帶消防對講電話插口）。從一個防火分區(qū)內(nèi)的任何位置到最鄰近的一個手動火災(zāi)報警按鈕的步行距離不大于30m，每個防火分區(qū)應(yīng)至少設(shè)置一個手動火災(zāi)報警按鈕。在廠房的主要出入口、疏散樓梯口等處設(shè)置聲光警報器，并應(yīng)在確認火災(zāi)后啟動建筑內(nèi)所有火災(zāi)聲警報器。

根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB 50116—2013)4.8.7條規(guī)定，集中報警系統(tǒng)和控制中心報警系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置消防應(yīng)急廣播。規(guī)范對于消防應(yīng)急廣播的設(shè)置，特指民用建筑內(nèi)設(shè)置時有間距和位置要求，燃氣鍋爐房作為工業(yè)建筑并未有明確的依據(jù)規(guī)定如何設(shè)置應(yīng)急廣播。本文認為，鍋爐間、水泵間、風機間等場所沒有必要設(shè)置消防應(yīng)急廣播，可在鍋爐控制室附近、門廳、走廊等處設(shè)置消防應(yīng)急廣播。

4.2 消防聯(lián)動

水箱間消防增壓穩(wěn)壓設(shè)備屬配套設(shè)備。消防增壓穩(wěn)壓控制系統(tǒng)自動控制信號、消防增壓穩(wěn)壓泵的運行、故障信號應(yīng)反饋至消防聯(lián)動控制器。消火栓消防泵啟動后，穩(wěn)壓泵自動停止運行。

需要火災(zāi)報警系統(tǒng)聯(lián)動控制的消防設(shè)備，其聯(lián)動觸發(fā)信號應(yīng)采用兩個獨立的報警觸發(fā)裝置報警信號的“與”邏輯組合。

消火栓消防泵的控制包括聯(lián)動控制方式、火警盤聯(lián)動、手動控制方式。聯(lián)動控制，是以消火栓系統(tǒng)出水干管上設(shè)置的壓力開關(guān)作為觸發(fā)信號，直接啟動消火栓消防泵，此聯(lián)動控制不受消防聯(lián)動控制器處于手動或自動狀態(tài)的影響。火警盤聯(lián)動控制，當火警控制器接受到兩個獨立的報警觸發(fā)裝置報警信號的“與”邏輯組合時，手動控制消火栓消防泵的啟動。手動控制方式，是將消火栓消防泵的啟停按鈕用專用線路直接連接至消防聯(lián)動控制器的手動控制盤上，并直接手動控制消火栓消防泵的啟動、停止。消火栓泵的動作信號應(yīng)反饋至消防聯(lián)動控制器。

當確認發(fā)生火災(zāi)時，可自動啟動消防應(yīng)急廣播系統(tǒng)及火災(zāi)聲光警報器。消防聯(lián)動控制器首先切斷火災(zāi)區(qū)域及相關(guān)區(qū)域的鼓風機、排風機、插座，根據(jù)燃燒器供貨商要求確定延時。非消防電源，當需要切斷正常照明時，宜在消火栓系統(tǒng)動作前切斷。

4.3燃氣報警系統(tǒng)

燃氣鍋爐間有可能散發(fā)可燃氣體，應(yīng)設(shè)可燃氣體濃度報警系統(tǒng)，報警主機布置在消防控制室內(nèi)，采用智能總線系統(tǒng)。在鍋爐燃氣閥組上方、鍋爐間屋頂設(shè)置隔爆型可燃氣體探測器。可燃氣體探測器在屋頂設(shè)置時，安裝高度在頂棚下0.3m；在電磁閥（組）上方設(shè)置時，距閥（組）1.0m。

天然氣濃度達到爆炸下限的20%時報警，系統(tǒng)接到報警信號作聲光報警并聯(lián)動報警點相對應(yīng)的軸流風機，持續(xù)報警1min則切斷天然氣進氣管道電磁閥。

4.4 消防控制室的設(shè)置

根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB 50116—2013)3.4.1條，具有消防聯(lián)動功能的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的保護對象中應(yīng)設(shè)置消防控制室。

《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016—2014)8.1.7條規(guī)定，附設(shè)在建筑內(nèi)的消防控制室，宜設(shè)置在建筑內(nèi)首層或地下一層，疏散門應(yīng)直通室外或安全出口?！跺仩t房設(shè)計規(guī)范》(GB 50041—2008)17.0.6條指出，消防集中控制盤，宜設(shè)在儀表控制室。

考慮到燃氣鍋爐房人員配置問題，大多數(shù)運行的項目中，單獨設(shè)置的消防控制室內(nèi)多沒有專門的值班人員。建議，若廠區(qū)有辦公樓時，可在辦公樓設(shè)單獨的消防控制室。若鍋爐房廠區(qū)無辦公樓等建筑，為方便管理，可以考慮消防控制室與鍋爐控制室合用，此時，鍋爐控制室可設(shè)置在1層或在2層，但必須滿足消防直通室外或安全出口要求。

5 結(jié)束語

大型燃氣鍋爐房電氣消防設(shè)計應(yīng)遵循《鍋爐房設(shè)計規(guī)范》《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》《建筑設(shè)計防火規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范的要求，保證系統(tǒng)在火災(zāi)時快速可靠地報警，切斷非消防用電負荷、可靠地啟動消防設(shè)備，且要保證消防用電設(shè)備的供電時間。在進行電氣消防設(shè)計之前，應(yīng)準確地了解給排水、暖通、建筑等各專業(yè)對消防系統(tǒng)的設(shè)置要求，關(guān)起門來做設(shè)計，一切都是妄談。

本文探討了大型燃氣鍋爐房消防配電、消防應(yīng)急照明、火災(zāi)自動報警、燃氣報警、電氣火災(zāi)監(jiān)控等各消防系統(tǒng)應(yīng)注意的問題，以供廣大設(shè)計者參考。

[1] 劉葉語,丁杰.燃氣鍋爐房電氣設(shè)計探討[J].建筑電氣,2016(5):9-12.

[2] 周長才.燃氣鍋爐房選用非防爆電器的依據(jù)及其安全措施[J]. 2010(12):76-77.

[3] GB 50016—2014 建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[4] GB 50116—2013 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

[5] 中國建筑東北設(shè)計研究院主編.JGJ 16-2008 民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范[S].

Discussion on Electric Fire Protection Design of the Large Gas Boiler Room

SUN Jing

(China Aviation Planning and Design Institute (group) Co., Ltd)

According to the characteristics of gas boiler room, starting from the relevant norms of the terms, based on the design of practical engineering, respectively, from the fire protection load category, fire protection power distribution, fire alarm, gas alarm, electric fire monitoring and other aspects, pointed out that the gas boiler room fire protection power distribution design problems should be paid attention to, has certain reference significance to the large gas boiler room design.

gas boiler room; fire protection power distribution; automatic fire alarm; electrical fire monitoring