双酚A／聚碳酸酯项目的消防设计简介

黄昌义

（德希尼布天辰化学工程（天津）有限公司上海分公司，上海 200031）

双酚A／聚碳酸酯项目的消防设计简介

黄昌义

（德希尼布天辰化学工程（天津）有限公司上海分公司，上海 200031）

石油化工类厂房的消防往往由多个消防系统组成，消防水炮、泡沫喷淋系统和自动喷水灭火系统等常常在同一个建筑物里同时被设计，这就对设计者提出了更高的要求。精心设计，不仅要符合规范要求，更要使消防系统安全、可靠。本文介绍双酚A／聚碳酸酯项目的消防设计。

消防系统；消防水炮；泡沫喷淋系统；自动喷水灭火系统；消防设计

1 工程概况

某国家级综合化学工业园区拥有23.4平方公里的土地面积，目前，已有诸多世界著名的跨国公司来园区投资建设先进的、具有世界级经济规模的化工项目。某跨国外资公司拟在该化学工业园区建立一体化基地，基地总占地面积约150公顷。根据该公司规划，将基地划分为30个块区，块区自北向南编号为 A、B、C、D、E，自西向东编号为l000、2000、3000……6000。 每个块区约 2.88 公顷（120 m×240 m），块区之间通道间距为30 m～45 m。聚碳酸酯（简称PC）项目为该公司一体化基地第一期建设的主要项目，PC产品是以碳酸二苯酯（简称DPC）和双酚A（简称BPA）为主要原料，而双酚A由苯酚、丙酮在催化剂（缩合剂）作用下合成，BPA／PC生产装置主要生产过程都在一个七层半敞开式（局部封闭）甲类厂房中进行，此厂房占地面积为 35×98 m2， 建筑高度为 27.4 m，最大局部层高为8 m，建筑总体积为95900 m3。消防系统由室外消火栓、室内消火栓、室外消防水炮、自动喷水灭火系统、泡沫喷淋系统及灭火器组成。本文仅对双酚A／聚碳酸酯项目（简称BPA／PC项目）的消防设计作简介。

2 基地消防设施的设置

根据规划，一体化基地集中设计公用工程，统一建设道路、围墙、消防设施等，为一体化基地内的所有工程项目提供服务。为此，消防系统部不仅要服务BPA／PC项目，还要服务于整个PC项目，同时还应满足整个一体化基地将来发展的需要。

2.1 消防水量及消防泵房

2.1.1 消防水量

根据 《石油化工企业设计防火规范》（GB50160－2008） 及 《建 筑 设 计 防 火 规 范 》（GB50016－2006），各主要建、构筑物消防水量见下表：

注：喷淋系统的持续时间取1h。

根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160－2008）第8.4.3条并参考国内其它工艺装置的消防水量，BPA／PC装置为中型石油化工装置，所需要的消防水量为300L／S。调配厂房及仓库喷淋系统采用早期抑制快速响应喷头。罐区消防用水量计算根据 《石油化工设计防火规范》GB 50160－2008。

根据上表，整个PC项目的最大消防用水量为300 L／S，所需消防储水量为3240 m3。考虑到将来随着一体化基地内二苯基甲烷二异氰酸酯项目（简称MDI）和甲苯二异氰酸酯项目（简称TDI）的上马，工艺装置可能会更加大型化、复杂化。经与消防部门协商，整个基地消防设计水量取600 L／S，火灾延续时间为3h，所需消防储水量为600×3.6×3＝6480m3， 基地消防设施的设置需要满足整个一体化基地将来发展的需要。

整个基地设一套独立的稳高压消防给水系统，压力维持在 0.8 ～ 1.0 MPa。 全厂的消防给水由该化学工业区的工业给水管接入，引入管为两根DN300管线。2.1.2 消防泵房

消防水泵房设在一体化基地C3000地块内，基本位于整个基地中心地带，泵房内设有消防泵四台：两台流量为720 m3／h的电动消防主泵，两台流量为720 m3／h的柴油消防备用泵，压力为l.0 MPa，两开两备；设稳压泵两台，一开一备，流量为 3 L／S，压力为 0.8 MPa。 在正常情况下，稳压泵维持管网0.8 Mpa的压力。两个消防储水罐，每个储水量为2500 m3，两个储水罐设管道相互连接，其中工业储水量为1000 m3，一期消防储水量为4000 m3，该消防设施能满足BPA／PC项目乃至整个PC项目对消防水量和水压的要求。同时消防泵房内预留一台720 m3／h的电动消防泵和一台720 m3／h的柴油消防泵的安装位置，室外预留2500 m3的消防水罐的安装位置，待二、三期工程实施时，可再增加两台消防泵和一个消防水罐，消防水泵将增至为六台，三用三备，设计流量为 600 L／S，消防储水量可达到 6500 m3，能满足整个一体化基地的消防水量及水压要求。

2.2 消防给水管网

整个一体化基地的消防给水管网由消防泵房引出，在每个块区外成环状布置，整个消防给水管网成网状布置，管径为DN500。每个工艺装置、罐区、仓库、生产服务楼等的消防给水接自该块区外的环状消防给水管网。

2.3 消防站

该化学工业区建立了4个消防站。消防站的消防队员24小时轮流值勤。消防站的消防设备可满足整个化工区的消防要求。消防站设置布局合理，满足在接到化工区任何地方火灾报警5分钟内赶到火灾现场的要求。

本工程在一体化基地内建设自己的消防站。消防站的消防队员按市消防局对消防人员及车辆的有关规定设置，设置有一辆载水5.5吨的水罐消防车和两辆德国进口的大型泡沫消防车，泡沫液为3%抗溶水成膜泡沫浓缩液。

消防队由本工程一体化基地健康环保安全消防部门和该市化工消防支队共同领导，消防人员将遵守一体化基地的环境安全卫生规定，加强队伍的管理和建设。

消防队的执勤人员由队长、指导员、班长、消防员和驾驶员组成。执勤队长由队长、指导员轮流担任。

消防站的消防人员配置，管理人员3人：1名消防队长、一名消防指导员、1名排长；驾驶员3人，班长2人，消防队员6人，共计14人。

随着一体化基地项目陆续实施，消防站的消防车辆及人员也将不断增加，以满足整个一体化基地的消防要求。

消防队人员保持临战状态，一旦接到事故警报，按预案迅速出动抢险救灾。

3 室外消防

在建筑物外设置环状消防给水管网，供室外消火栓、消防水炮和室内消火栓等的消防用水，管径为DN350，能满足整个生产装置300 L／S消防用水量的要求。

消防给水管网，在正常情况下，维持在0.8 MPa的压力。当火灾发生时，消防泵自动启动，消防泵出口压力不低于l.0 MPa。消防环状管网上设有阀门，将消防管网分成若干独立段，当一个管段发生事故时，消防给水管道的其余独立管段仍能通过l00%的消防水量，每个独立管段上的消火栓数量不超过5个。

室外消火栓沿道路设置，其间距不大于60 m，消火栓的保护半径不大于120 m。室外消火栓配备消火栓箱，消火栓箱内设置两支可喷射直流水及雾化水的水枪，两盘水带及阀门扳手等，以方便消防人员使用。

4 室内消火栓给水系统

根据 《建筑设计防火规范》（GB 50016－2006）第 8.4.1条，本建筑室内外消防水量为 25 L／s，同时使用水枪数为 5只，每只水枪最小流量为 5 L／s，每根立管的流量为 15 L／s。

根据《建筑设计防火规范》（GB 50016－2006）第 8.4.3.7 条，高层厂房（仓库）、高架仓库，水枪的充实水柱不应小于13 m。

水枪充实水柱长度Sk取13 m，消火栓保护半径R

R＝Ld＋ Ls＝ 0.8×25＋0.71×13＝29.23m

取消火栓的保护半径29 m。

此建筑物虽说是厂房，但实际上是一框架结构，绝大多数地方是敞开的，所以布置室内消火栓不像其它封闭建筑物那样有更多的地方选择。此建筑物的特点是，它的四面中部都有一个封闭楼梯间，我们在每个楼梯间设置一根消防立管，每根立管每一层分别设两根支管接两个消火栓，消火栓分别设置在该封闭楼梯间对建筑物那两面的墙上，管道布置在封闭的楼梯间内，以免消防管道在寒冷天气被冻坏。消火栓选用减压稳压型消火栓，消防水枪为直流－水雾两用枪，出口压力控制为0.25 mPa ～ 0.5 mPa。 屋顶成环的消防水管采用电伴热系统保温，以保护消防管道系统安全。

5 消防水炮

根据 《石油化工企业设计防火规范》（GB 50160－2008）第 8.7.2 条，“甲、乙类可燃气体、可燃液体设备的高大框架和设备群应设置水炮保护。”

由于BPA／PC生产装置内主要物料为双酚A、苯酚、丙酮和DPC，按《石油化工企业设计防火规范》火灾危险性属甲类。考虑到消防水炮流量大、射程远、易操作等优点，在建筑物周围设置足够数量的消防水炮。消防水炮的额定流量为60 L／s，额定工作压力为 0.8 mPa，射程为 65 m。 水炮喷嘴采用美国TFT炮头，可方便调换直流－水雾两种喷射方式，具有射程远、流量大、喷雾角大、流量可控等优点。本装置消防水炮保护半径按36 m设置，在本装置的南面设置一门消防水炮，东面设置两门消防水炮，距被保护对象15 m。本装置的西面与北面布置有18 m高管架，如果将水炮布置在管架之外，由于管架阻挡，地面布置消防水炮不能有效地保护装置区的设备；如果将水炮布置在装置和管架之间，火灾发生时，操作人员又无法靠近消防水炮进行有效的操作。为了能更好地控制或扑灭火灾，在这两面布置四门高架遥控水炮，位于装置与管架之间，炮塔高25 m。高架遥控水炮由电动消防水炮、控制柜和遥控器组成，可远距离操纵水炮水平、垂直旋转及直流与水雾转换。这样，三门地面消防水炮加四门高架遥控水炮能满足装置区域内每一点至少有一门水炮保护，可以保证在火灾初期能向火场提供大量的消防水。高架遥控水炮的电气部分均防爆，且消防水炮均采取了防冻措施。

6 自动喷水灭火系统

PBA／PC项目一层有600 m2局部区域是封闭的，室外消防水炮不能对此区域进行有效保护。根据工艺资料，此区域内的可燃物主要是固体可燃物。根据 《石油化工企业设计防火规范》（GB 50160－2008）第 8.6.3 条，“工艺装置内固定水炮不能有效保护的特殊危险设备及场所，宜设水喷淋或水喷雾系统。”

在此局部区域设置自动喷水灭火系统，系统按中危险Ⅱ级设计，喷水强度为8 L／min·m2，作用面积为160 m2，经水力计算设计流量为30 L／S，最不利点喷头处的压力不低于 0.05 MPa，系统持续喷水时间为l h。

此区域内温度控制在4～30°C之间，自动喷水灭火系统采用湿式系统，喷头的公称动作温度高于环境最高温度30℃，选用68℃玻璃球喷头；报警阀距离地面的高度为1.2 m；附近设有排水设施；连接报警阀及水流指示器的控制阀采用信号蝶阀，系统采用减压孔板减压，保证配水管入口的压力控制在0.4 mPa以下。

7 泡沫喷淋系统

PBA／PC项目三层有250 m2局部区域是PC反应场所，也是全封闭的，室外消防水炮不能对此区域进行有效保护，根据工艺资料，此区域内的可然物主要是液体可燃物，属于非水溶性甲类液体火灾，消防水系统不能有效地扑灭此区域内液体火灾。

此区域采用半固定式泡沫喷淋系统，泡沫源来自一体化基地内消防站的泡沫消防车，这样既可以节约投资，也可以有效地保护B类火灾。泡沫喷淋系统作用面积为250 m2，喷液强度为8 L／min·m2；喷头采用吸气型泡沫喷头 ZPTX70，额定流量为 70 L／min，K＝35；泡沫为抗溶性水成膜泡沫，混合比为97：3，泡沫混合液的供给时间为10 min。

根据计算，系统设计流量为47 L／s；消防时，一次泡沫混合液供给量为28 m3，泡沫浓缩液用量为 0.85 m3；管道总容积为 0.35 m3，管道总长为90 m，消防后泡沫液回收。

8 灭火器

根据 《建筑灭火器配置设计规范》（GB 50140－2005），本建筑物按严重危险级B类火灾配置灭火器。

灭火器选用储压式磷酸铵盐手提式灭火器MF／ABC8和推车式磷酸铵盐灭火器MFT50。手提式灭火器的最大保护距离不超过9 m，推车式灭火器的最大保护距离不超过18 m，每个配置点的灭火器数量不应少于两具。

9 消防排水

当消防发生后，消防排水将由雨水管网收集，自流到雨水泵房，这时，雨水泵兼作消防排水泵，通过雨水泵提升至基地的西北端13，000 m3的回收水池。通过预处理后提升至该化工区污水处理厂进行最终处理。

10 结束语

BPA／PC项目最后非常成功地通过了市消防局的验收，并取得好评，随后开工的MDI及TDI项目也完全延用一期的基地消防设施，避免了基地消防设施需扩容而增加的费用。

化工行业的高层工业厂房消防系统内容复杂，涉及的方面较多。设计时首先立足于规范，同时也应根据设计的可靠性、实际的可操作性、经济的合理性综合考虑，使消防系统的设计安全、可靠、经济、合理。

10.3969／j.issn.1007－2217.2011.01.012

2010－12－15