上海浦钢COREX炉炼铁工程消防设计特点浅析

张 琨，陈 坤，邵丽娜

（中冶赛迪工程技术股份有限公司,重庆 400013）

1 前言

上海浦钢COREX炉为我国引进的熔融还原非高炉炼铁，年产量150×104t/a,COREX炉用地面积15.54×104m2,由于COREX炉炼铁工程在国内尚属首次设计，其消防设计与传统的高炉炼铁又有所不同。

2 建、构筑物火灾危险性分析

COREX炼铁区域内冷媒气加压间火灾危险性类别为甲类，耐火等级为二级；塔上炉顶液压站、地面液压站、柴油发电机房、电气室火灾危险性类别为丙类，耐火等级为二级；其他建、构筑物为丁、戊类。

熔融气化炉系统塔体高约118 m，由熔融气化炉炉壳、COREX下部塔架及平台、电梯及电缆井组成，均采用钢结构,共22层钢平台。属于高层工业建筑。按照《建筑设计防火规范GB50016-2006》[1]来划分，则属于高层厂房，火灾危险类别为丁类，耐火等级为二级

COREX炼铁区域旁边设有1座直径为64.6 m，30万m3COREX煤气柜，侧板高度107 m.储存介质为COREX炉产生的煤气。属于可燃气体储罐。COREX炉30万m3煤气柜区域内的煤气加压站类别为甲类，耐火等级为二级。

3 室外消火栓系统

根据《建筑设计防火规范GB50016-2006》[1],基地面积≤100 ha，居住区人数≤1.5万人，同一时间内的火灾次数为1次，COREX炉区域面积为15.54 ha，附近无居住人口，火灾次数按照1次考虑。

区域内最大建构筑物为COREX塔体钢结构，出铁场面积为5300 m2，层高10 m，出铁场体积为53000 m3,上部钢平台面积为361 m2,总高度100 m，钢结构体积为36100 m3,COREX塔体钢结构总体积为89100 m3。按照《建筑设计防火规范GB50016-2006》[1],室外消防用水量为20 L/s。室外管网布置成环状,两路独立水源。

COREX炉30万m3煤气柜为COREX炉的配套设置，在COREX炉工程区域旁边单独建设，由于总储量V＞20万m3，按照《建筑设计防火规范GB50016-2006》[1]，30 万 m3煤气柜区域的室外消防用水量为35 L/s。

4 室内消火栓系统

冷媒气加压间火灾危险性类别为甲类，耐火等级为二级，高度为10 m，体积1500 m3,按照《建筑设计防火规范GB50016-2006》[1],室内消防用水量：5 L/s。

设置室内型消火栓2只，每只5 L/s。

COREX炉30万m3煤气柜区域内的煤气加压站类别为甲类，耐火等级为二级，高度为9 m，体积2500 m3,《建筑设计防火规范 GB50016-2006》[1],室内消防用水量：5 L/s。

设置室内型消火栓4只，每只5 L/s

5 室内二氧化碳灭火系统

COREX塔上液压站、柴油发电机房、火灾危险性类别为丙类，耐火等级为二级，按照《钢铁冶金企业设计防火规范》[2]应设置自动灭火系统，此处设置CO2自动灭火系统，COREX炉顶液压站设一套组合分配式高压CO2全淹没自动报警、自动灭火系统，并分别配备手提式干粉灭火器。设计选用70 LCO2钢瓶共18瓶，钢瓶设于主液压站旁的储瓶间内，储瓶间面积约为4.5m×5m。柴油发电机房及其储油间设一套组合分配式高压CO2全淹没自动报警、自动灭火系统,并分别配备手提式干粉灭火器

其他房间如电气室等配置手提式灭火器.

6 电缆隧道细水雾灭火系统

COREX炉炼铁区域内设有电缆隧道，电缆隧道断面宽×高：2500×3800mm,按照《钢铁冶金企业设计防火规范GB50414-2007》[2]应设置自动灭火系统，选择喷雾灭火系统。

电缆桥架双侧布置，单侧桥架断面尺寸宽×高：700×3000mm ，共有8个灭火分区，电缆隧道如采用水喷雾灭火系统，现有产品受喷头有效射程的限制，对断面大的电缆隧道布置困难。电缆隧道断面需双排布置喷头，喷头数量比细水雾喷头多40%，喷头布置对人行通道有影响，工程实施困难。

细水雾灭火是对保护对象或空间为全淹没，受空间的限制少。一个分区内喷头的安装高度只要小于8.0 m，体积不大于4500 m3即可。电缆隧道体其中一段分区体积约为1200 m3，交叉处最大高度为5.5 m。为满足电缆隧道所有断面的灭火需求，此处采用细水雾灭火系统,并设有专门电缆隧道消防水池、细水雾供水泵、雨淋阀以及相关配套设施。消防水源由厂区生产消防供水管网供给。泵场内设有三台消防水泵，两台工作，一台备用。

消防水泵性能参数为：Q=75～94～115 m3/h，H=133～130～127 m，N=75 kW。

消防泵具有远程手动、就地手动、自动三种启动方式。

电缆桥架周长为：3＋0.7×2＝4.4m（单面）单位长度面积为：4.4 m2/m（单面）,由于细水雾灭火系统无国家规范，暂参考地方标准《中、低压单流体细水雾灭火系统设计、施工及验收规范》DB21/1235－2003[3]规定:

电缆设计喷雾强度为2.0L/min.m2

保护对象全淹没时最小为2.2 L/min.m2

保护空间全淹没时最小为2.0 L/min.m2

设计强度取：2.2 L/min.m2

选用开式细水雾喷头，保护空间或保护对象全淹没。开式喷头布置间距为2 m。

7 COREX炉塔体消火栓系统

熔融气化炉系统塔体高约118 m，由熔融气化炉炉壳、COREX下部塔架及平台、电梯及电缆井组成，均采用钢结构,共22层钢平台。

COREX塔高度超过50 m，按照《建筑设计防火规范GB50016-2006》[1],塔内消火栓用水量为30L/s。

在塔下0.00 m平台设置消防泵房专门供给COREX炉塔体消火栓系统，塔体高度较高，静压力已经超过80 m，因此分为高区和低区消防，低区采用减压阀减压，在高区和低区分别形成环状管网，每个平台设置2只5 L/s的室内消火栓，箱体采用不锈钢材质，消防泵1用1备，出水管道分为2路。如附图1、2所示。

高区66.5～94.5 m平台的消火栓栓口动压采用减压孔板减压，减压至50 m以内,低区的10.1 m平台～26.2 m平台的消火栓栓口采用动压力用减压孔板减压，减压至50 m以内，,减压孔板计算见表1。

COREX塔下设有2个水泵接合器，可供消防车车上水泵接入供给，消防泵房设置专门的消防车道与主管道连接。

表1 减压孔板计算

图1 高区消防系统图

图2 低区消防系统图

8 COREX炉30万m3煤气柜柜体消防

关于COREX炉30万m3煤气柜是否设置柜体消防喷淋冷却水，《建筑设计防火规范GB50016-2006》上未明确，由于储存介质为COREX炉煤气，一旦煤气柜柜体内部发生火灾，短时间内将会引起爆炸等可能，如果在柜体上设置消防喷淋冷却水，意义不是太大，因此就此问题专门报告上海市消防局，上海消防局批示如下：“根据国家消防技术规范新修订的相关条文和本市现有30万m3煤气柜的运行情况，COREX煤气柜可不设置固定喷淋冷却灭火系统”。

9 区域内火灾报警系统

在中控室、各电气室、液压站、柴油发电机房、电缆隧道等重要部位处均设置火灾自动报警装置。各防火分区内均设有声光报警装置和手动报警按钮。

火灾自动报警系统设置在中控室内。

10 自动灭火系统控制

10.1 细水雾喷淋系统

细水雾灭火系统设自动控制、远程按钮手动控制和应急操作三种方法，并设自动控制和远程按钮手动控制转换开关。

中控室可根据火灾报警信号，自动启动消防主泵，也可在中控室手动启动消防主泵。

压力开关和水流指示器的开闭状态、进口信号蝶阀和出口信号蝶阀的开闭状态均在消防监控室显示。

10.1.1 自动控制（分两种自动控制）

(1)当消防监控室接到来自任一防火分区的烟感和温感信号时，自动打开该分区雨淋阀上的电磁阀并连锁启动消防水泵，同时在操作室用声光报警。

(2)当管网的压力低于设计值时，稳压装置会输出一个信号，根据该信号连锁启动细水雾消防泵。

10.1.2 手动控制

当消防监控室接到来自任一防火分区的火灾报警信号，经确认是火灾后，在防火分区外的控制柜上手动打开雨淋阀上的电磁阀，并连锁启动消防供水泵，同时在操作室用声光报警。

10.1.3 应急操作

雨淋阀的压力开关动作或水流指示器发出水流信号后，由消防监控室紧急启动消防供水泵，也可在雨淋阀室手动按钮启动消防泵，同时在操作室用声光报警。

10.2 COREX炉塔体消火栓系统

COREX炉顶消防系统有消防泵、稳压泵、稳压罐、消防控制柜及管道系统组成。消防系统投入运行后，设备处在自动状态，管道的泄漏和损失由稳压泵和稳压罐来补偿.

当消防主泵或者稳压主泵出现故障时自动切换到备用泵运行。消防主泵及稳压主泵有两种操作方式：手动方式和自动方式

10.2.1 手动方式：

人工到现场手动启动控制箱按钮。

10.2.2 自动方式

消防主泵在管网压力低于设计值时自动启动，消防泵处在自动方式下一旦启动后必须人到现场就地停止。

10.3 CO2自动灭火系统

COREX塔上主液压站和柴油机房内设有火灾报警系统，一旦火灾报警信号发出后，自动启动二氧化碳灭火系统进行灭火控制。

二氧化碳灭火系统设有自动控制、手动控制和机械应急操作三种启动方式；

10.3.1 自动控制

当中控室接到来自任一防火分区的火灾报警信号时，自动连锁该分区的CO2灭火系统，同时在操作室声光报警。

10.3.2 手动控制

当中控室接到来自任一防火分区的火灾报警信号，经确认是火灾后，在防护区外手动按钮启动CO2灭火系统，同时在操作室声光报警。

10.3.3 应急操作

当中控室接到来自任一防火分区的火灾报警信号，经确认是火灾后，中控室用手动按钮启动CO2灭火系统，同时在操作室声光报警。

11 小结

COREX炉炼铁工程消防设计的重点和难点在于COREX炉塔体消防的设计、大型电缆隧道的喷雾系统选择以及超大型煤气柜柜体的消防系统的判断。对于超过100 m的高层工业建筑，可参照《建筑设计防火规范GB50016-2006》和《高层民用建筑设计防火规范GB50045-1995》的相关条例，并结合高层工业建筑的自身特点进行设计。大型电缆隧道的断面尺寸大，需根据水喷雾和细水雾自身的特点以及现有的产品，综合比较后选择。

[1]中华人民共和国公安部.《建筑设计防火规范GB50016-2006》[M].北京：中国计划出版社,2006.

[2]中国冶金建设协会、公安部主编.《钢铁冶金企业设计防火规范GB50414-2007》,2007年10月1日.

[3]《中、低压单流体细水雾灭火系统设计、施工及验收规范》（DB21/1235－2003）(辽宁省公安厅)