余鴻程 胡春明 吳馳凱 張學(xué)通

(攀枝花攀鋼集團(tuán)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川攀枝花 617023)

0.概述

大型鋼鐵企業(yè)煤場(chǎng)主要堆放焦煤和無煙煤，采用汽車或火車進(jìn)料堆取煤機(jī)堆取機(jī)械作業(yè)，由于來煤車輛運(yùn)輸及堆取作業(yè)，煤場(chǎng)區(qū)域及周邊大風(fēng)干燥季節(jié)存在揚(yáng)塵，為了降低區(qū)域粉塵濃度、改善現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境、減少煤損耗，根據(jù)工信部2016年11月發(fā)布的《鋼鐵工業(yè)調(diào)整升級(jí)規(guī)劃（2016—2020年）》和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要，需對(duì)現(xiàn)有料場(chǎng)進(jìn)行全封閉棚化改造，使揚(yáng)塵和污水污染得到有效控制，企業(yè)環(huán)境空氣中顆粒物排放濃度小于1mg/m3。

根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014（2018）3.1.1條、《鋼鐵冶金企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》GB50414-2018 3.0.1條要求，封閉廠房的火災(zāi)危險(xiǎn)性為丙類，為了滿足每個(gè)防火分區(qū)最大允許面積要求，廠房耐火等級(jí)為一級(jí)，廠房與周邊各建筑物的防火間距、消防通道、室外消火栓、室內(nèi)消火栓均滿足建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范要求[1]。

根據(jù)《鋼鐵冶金企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》GB50414-2018 3.0.7條要求，當(dāng)封閉煤場(chǎng)建筑面積和防火分區(qū)面積超過12000m2時(shí)，應(yīng)設(shè)置消防炮滅火設(shè)施，根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014（2018） 8.4.1條，設(shè)置消防炮滅火系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)[2]。

1.設(shè)計(jì)要求

（1）大型封閉煤場(chǎng)內(nèi)根據(jù)堆煤種類，局部區(qū)域可能釋放可燃?xì)怏w，形成爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境，同時(shí)煤粉的揚(yáng)塵可能使局部區(qū)域形成爆炸性粉塵危險(xiǎn)環(huán)境；消防設(shè)施的安裝位置應(yīng)避開存在爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域，如確實(shí)需安裝在具有爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備應(yīng)采用防爆型[3]。

（2）自動(dòng)消防水炮布置應(yīng)按產(chǎn)品射程的指標(biāo)值經(jīng)計(jì)算確定，當(dāng)計(jì)算的水炮設(shè)計(jì)射程不能布置要求時(shí)，應(yīng)調(diào)整原設(shè)定的水炮數(shù)量、布置位置或規(guī)格型號(hào)，直至達(dá)到要求[4]。

（3）自動(dòng)消防水炮應(yīng)具備圖像火災(zāi)監(jiān)控功能，對(duì)保護(hù)區(qū)實(shí)時(shí)全方位100%覆蓋監(jiān)控探測(cè)，并根據(jù)著火點(diǎn)遠(yuǎn)近自動(dòng)修正噴射點(diǎn)角度，保證定位準(zhǔn)確，近距離噴射霧狀，遠(yuǎn)距離噴射為柱狀，可在現(xiàn)場(chǎng)電氣控制箱、消防控制室集中控制主機(jī)和系統(tǒng)軟件設(shè)定完成[4]。

（4）大型封閉式煤場(chǎng)多為高大空間，且滅火系統(tǒng)特別是火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)備需定期進(jìn)行維護(hù)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的檢修通道[5]。

現(xiàn)有某鋼鐵企業(yè)大型煤場(chǎng)最大堆存量15萬t、長(zhǎng)寬尺寸為285m×136m、因堆取煤機(jī)作業(yè)要求，需采用單層單跨排架結(jié)構(gòu)，柱頂標(biāo)高為30m，屋面采用組合式巨型鋼管桁架，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用彩鋼瓦，新建廠房軸線面積37440m2，廠房全封閉面積40126m2。需要對(duì)消防系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)構(gòu)建，根據(jù)《固定消防炮滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50338-2003規(guī)定，見表1消防水炮性能設(shè)計(jì)參數(shù)表，堆煤廠房?jī)?nèi)設(shè)置消防水炮自動(dòng)滅火系統(tǒng)，同時(shí)工作水炮數(shù)為2臺(tái)，系統(tǒng)用水量為70L/s。單臺(tái)水炮參數(shù)：工作壓力為0.9MPa～1.2MPa，最大射程為63m，供水流量30L/s～35L/s。煤場(chǎng)兩側(cè)及中間共設(shè)置3排消防水炮，間距約為60m，共設(shè)置16門自動(dòng)消防水炮（自動(dòng)跟蹤定位射流滅火裝置），布置標(biāo)高為相對(duì)于廠房地坪+20m，保證2門水炮的水射流同時(shí)到達(dá)被防護(hù)區(qū)域的任一部位。

表1 消防水炮性能設(shè)計(jì)參數(shù)表

消防水泵設(shè)計(jì)，因外部水源可滿足室內(nèi)外消火栓給水系統(tǒng)水量及水壓要求（Q≥70L/s，H=0.6MPa），但不能滿足消防水炮使用供水壓力要求，擬新建消防水池及消防泵房供給消防水炮滅火系統(tǒng)用水，消防水池容積按儲(chǔ)存消防水炮1次消防水量。消防水炮給水系統(tǒng)用水量為70L/s，持續(xù)供水時(shí)間為1h，1次消防用水量252m3，消防水泵：2臺(tái)、1用1備、XBD18/80-200D/6-L型消防泵、單臺(tái)Q=70L/S，H=189m，N=200kW，V=380V。

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)，根據(jù)《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50116-2013規(guī)定，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)選用集中報(bào)警系統(tǒng)，由火災(zāi)探測(cè)器、手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕、火災(zāi)聲光報(bào)警器、消火栓按鈕、消防應(yīng)急廣播系統(tǒng)、消防專用電話、消防控制室圖形顯示裝置、火災(zāi)報(bào)警控制器、消防聯(lián)動(dòng)控制器等組成[5]?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)圖如圖1。

圖1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)圖

每套消防水炮設(shè)置紅外火焰探測(cè)器、圖像定位器，對(duì)煤堆進(jìn)行水平、垂直方向掃描，通過計(jì)算分析定位鎖定火源；皮帶機(jī)上設(shè)置纜式線型感溫探測(cè)器，另外，作為輔助監(jiān)控手段，定期對(duì)煤堆內(nèi)部、外部進(jìn)行人工測(cè)溫。

在煤場(chǎng)的巡視通道、出入口處按《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50116-2013規(guī)定，設(shè)置手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕、火災(zāi)聲光報(bào)警器、消防應(yīng)急廣播系統(tǒng)、消防專用電話，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消防控制室能及時(shí)知道火情，及時(shí)聯(lián)動(dòng)滅火裝置并指揮、疏導(dǎo)人員撤離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。

聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，每套消防水炮（自動(dòng)跟蹤定位射流滅火裝置）由消防水炮、火災(zāi)探測(cè)器、現(xiàn)場(chǎng)控制箱、電動(dòng)碟閥、水流指示器、信號(hào)蝶閥、輸入/輸出模塊、聯(lián)動(dòng)控制主機(jī)等組成；聯(lián)動(dòng)控制主機(jī)（琴臺(tái)）、UPS不間斷電源、液晶顯示器、硬盤錄像機(jī)等設(shè)置在消防控制室，其余前端裝置設(shè)置在煤場(chǎng)內(nèi)，消防水炮滅火系統(tǒng)流程如圖2。

圖2 消防水炮滅火系統(tǒng)流程圖

防爆自動(dòng)消防水炮設(shè)備系統(tǒng)具備現(xiàn)場(chǎng)控制、遠(yuǎn)程控制功能、應(yīng)急控制功能三種啟動(dòng)方式，其中，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急手動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制方式具有優(yōu)先權(quán)[6]。

聯(lián)動(dòng)控制方式：將消火栓系統(tǒng)出水干管上設(shè)置的低壓壓力開關(guān)或報(bào)警閥壓力開關(guān)等信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)，直接控制啟動(dòng)消火栓泵，聯(lián)動(dòng)控制不受消防聯(lián)動(dòng)控制器處于自動(dòng)或手動(dòng)狀態(tài)影響。本建筑設(shè)消火栓按鈕，消火栓按鈕的動(dòng)作信號(hào)作為報(bào)警信號(hào)及啟動(dòng)消火栓泵的聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)，由消防聯(lián)動(dòng)控制器聯(lián)動(dòng)控制消火栓泵的啟動(dòng)。

手動(dòng)控制方式：將消火栓泵控制箱（柜）的啟動(dòng)、停止按鈕專用線路直接連接至設(shè)置在消防控制室內(nèi)的消防聯(lián)動(dòng)控制器的手動(dòng)控制盤，直接手動(dòng)控制消火栓泵的啟動(dòng)、停止。消火栓泵的啟動(dòng)和停止的動(dòng)作信號(hào)反饋至消防聯(lián)動(dòng)控制器。

3.系統(tǒng)特點(diǎn)

智能自動(dòng)控制：當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器動(dòng)作報(bào)警后，報(bào)警信號(hào)傳給集中控制主機(jī)，由主機(jī)分析判斷確認(rèn)火情，同時(shí)啟動(dòng)就近的兩臺(tái)滅火裝置掃描定位，打開電動(dòng)閥，向著火點(diǎn)定位噴水滅火。

消控中心遠(yuǎn)程控制：控制中心通過監(jiān)控系統(tǒng)，使用自動(dòng)消防炮控制主機(jī)系統(tǒng)，對(duì)火災(zāi)區(qū)域的消防炮進(jìn)行操縱，實(shí)施滅火功能，同時(shí)也可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)現(xiàn)著火點(diǎn)，通過現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制盤實(shí)現(xiàn)滅火功能。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急手動(dòng)控制：無論系統(tǒng)處于何種狀態(tài)，若現(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)現(xiàn)火情，可通過防爆電氣控制箱操作消防炮對(duì)準(zhǔn)著火點(diǎn)，開啟電動(dòng)閥，通知消防控制室啟動(dòng)消防水泵，火情熄滅后手動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)閥。