新标准颁布后的燃煤电厂消防给水设计

沈聪儿

（浙江省电力设计院，杭州 310012）

新标准颁布后的燃煤电厂消防给水设计

沈聪儿

（浙江省电力设计院，杭州 310012）

目前燃煤电厂消防给水设计标准遵循GB 50229-2006《火力发电厂与变电站设计防火规范》和GB 50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》，其中若干条文规定存在较大差异。对规范中消防用水量和压力设计、消防给水设备选择、消防水泵接合器设置、室内消火栓布置等条文进行分析研究，并结合工作经验，对目前正在设计的某内陆电厂消防给水设计进行复核修正，可供设计人员参考。

消防给水；设计；修正；燃煤电厂

1 概述

新版GB 50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》（以下简称《消规》）已于2014年10月1日起实施，而现行GB 50229-2006《火力发电厂与变电站设计防火规范》（以下简称《火规》）正在修订中，期间有些条文难以操作和涵盖。如：《消规》中7.4.12条“室内消火栓栓口动压不应小于0.35 MPa”；8.2.3条“系统工作压力按可能的最大运行压力确定”；5.4.1及5.4.2条“室内消火栓给水系统及固定水灭火系统应设置消防水泵接合器”；5.3.2，5.3.3及5.3.4条“稳压泵设计流量、压力、启泵次数及气压罐容积的规定”；7.4.6条“室内消火栓的布置应满足同一平面有2支消防水枪的2股充实水柱同时达到任何部位的要求”；以及8.1.6条“室内消火栓环状给水管道检修时应符合的规定”等，与《火规》中相关条文存在较大差异。为此，着重对其进行分析研究，据此对目前正在设计的某内陆电厂消防给水设计进行复核及参数修正，以满足规范要求。

2 消防给水设计

某内陆电厂规划容量4台百万兆瓦超超临界燃煤机组，一期建设2台1 050 MW超超临界凝汽式燃煤机组，同步建设高效烟气脱硫、脱硝及除尘装置。

2.1 消防给水系统

为保证电厂消防供水系统的安全可靠及便于管理，根据消防给水计算水量、水压的情况，该工程采用稳压泵稳压的临时高压给水系统，即通常所说的稳高压消防给水系统。

该工程全厂（厂区、厂前区及生活区）设置1套稳高压消防给水系统向全厂建筑群的水灭火系统供水，其供水保护半径和占地面积满足《消规》

表1 电厂主要建筑物消防用水量

表2 主要建筑消防给水需要水头

6．1．11条规定的要求。

消防给水系统保护对象为主厂房及辅助附属建筑物、变压器、油库区、输煤系统等。

电厂消防供水系统由消防水池、消防水泵、稳压装置、输配水管网、自动喷水灭火系统以及室内外消火栓等组成。

2.2 消防用水量和水压设计

电厂主要建筑物消防用水量见表1，主要建筑消防给水需要水头见表2，消防用水量和压力比较见表3。

电厂消防用水量及消防水压计算说明如下：

（1）主变压器喷雾消防用水量按单相变压器计算，单相主变压器容量410 000 kVA，单相主变压器油量为80 t，单相主变压器长×宽×高=10m×8.5 m×6.5 m。

表3 消防用水量和压力比较

（2）主厂房内自动喷水灭火系统最大消防水流量将发生在汽轮机润滑油主油箱处，主油箱水喷雾消防用水量按保护面积和喷水强度乘1.5系数计算，并以实际布置喷头用水量校核。

（3）设置1座100 m3的固定顶油罐，油品为0号轻柴油，闭口闪点不低于55℃，火灾危险性为乙B类。油罐直径5.0 m，罐壁高度5.0 m，基础高1.0 m。油罐消防采用移动式泡沫灭火和移动式水枪冷却。根据油罐高度水枪充实水柱为17 m，每只水枪最大保护周长为10 m。

（4）建筑物室内最不利点为主厂房煤仓间皮带头部，建筑标高为51.70 m。

（5）设室内贮煤场（圆形煤罐）2座，煤罐直径109.50 m，贮煤量为2×11.29万t，每座煤场与栈桥设2处水幕隔断。

（6）采用尿素作为脱硝剂，无氨罐区。

（7）管网水头损失按该工程厂区及建筑物消防给水管网布置计算确定。

（8）根据GB 50338-2003《固定消防炮灭火系统设计规范》规定，用水量按2门水炮的水射流同时到达防护区任一部位的要求计算，用水量不应小于60 L/s，灭火用水连续供给时间不应小于1 h。选用SP40型消防水炮，水炮的额定压力为0.8 MPa、设计工作压力为0.7 MPa，经计算，水炮的设计射程约56 m，水炮的实际流量约37 L/s。

从表3可看出，按《消规》设计，该工程建筑物室内最不利点（主厂房煤仓间皮带头部）消防用水量和压力均比《火规》有明显提高。主要是主厂房室内外消火栓设计流量取值和折减不同，以及消火栓栓口动压留有余量和取可能的最大运行压力所引起的。

以往电厂消防给水系统的设计压力是按《火规》7.1.3条规定，保证消防用水总量达到最大时，在任何建筑物内最不利点处，水枪的充实水柱不应小于13 m，即按照系统最不利的情况叠加。而事实上燃煤电厂压力最不利点处，其消防用水量并不是最大，这其中已经留有一定的余量，可通过消防水泵流量和扬程曲线的配合，来保证灭火水量和水压的要求。笔者认为最不利点处按充实水柱13 m计算，消火栓栓口动压0.25 MPa，作为电厂消防水泵的选择是比较合适的。

分析《消规》7.4.12条规定：“高层建筑、厂房和室内净空超过8 m的民用建筑等场所，消火栓栓口动压不应小于0.35 MPa，且消防水枪充实水柱应按13 m计算”。8.2.3条规定：“采用稳压泵稳压的临时高压消防给水系统的工作压力，应取消防水泵零流量时的压力、消防水泵吸水口最大静压二者之和与稳压泵维持系统压力时两者其中的较大值”。首先是7.4.12条在计算得到消火栓栓口压力的基础上，考虑到其他因素留有约0.10 MPa的余量，规定了消火栓栓口动压不小于0.35 MPa。其实当规定了消火栓栓口动压值，就确定了其充实水柱，规范中两者是不匹配的。其次是8.2.3条取可能的最大运行压力，消防给水系统都设有泄压阀，当供水系统灭火时其压力达到设定值时，自动超压保护，一般到不了消防水泵零流量时的压力。笔者对此虽存有异议，但向规范编制组咨询后认为，随着国力增强和技术发展，对消防给水设计提出了更新更高的要求，电厂消防给水设计应满足《消规》要求，因此，该工程消防用水量和压力按《消规》进行复核修正，则设计压力提高了0.10 MPa，工作压力增加了0.30 MPa。

2.3 消防给水设备选择

2.3.1 消防水源

通常大型火力发电厂的消防水池为独立设置。为防止消防水池水质恶化，需设置换水泵等设备，对水池进行定期换水。该工程消防水池与工业水池合并设置，并采用确保消防用水的技术设施。通过水池合并设置优化，既保证了消防水质，又降低了水耗，节约了能耗。

根据计算结果，经分析比较，该工程消防用水量按《消规》设计，最大的一次灭火用水量为821 m3。因此，在2×3 500 m3工业水池留出不小于1 000 m3容积作为消防储水，水源为净化站澄清水。消防水池的补水时间小于48 h。

2.3.2 消防泵房

该工程设置1台100%容量电动主消防泵，1台100%容量柴油机备用消防泵，1套消防稳压设备。柴油机消防泵容量为175 L/s，工作压力为1.05 MPa，柴油机功率320 kW；电动消防泵容量为175 L/s，工作压力为1.05 MPa，电动机功率315 kW。消防水泵为一用一备，相互联锁。消防泵正压进水，布置在厂区净化站消防水泵房内。

消防泵的启动受消防管网水压的控制，当稳压装置不能维持或恢复管网水压到定值，水压下降并延时一定时间后，电动消防泵先自启动。当电动消防泵事故时，则柴油机消防泵将自启动。控制室消防专用盘上设有消防水泵启/停/事故信号，泵房内设就地启/停开关。

根据《消规》5.1.8条规定，柴油机消防水泵应具备连续工作的能力，试验运行时间不应小于24 h，柴油机消防水泵油箱内储存的燃料不应少于储量的50%。该工程柴油机消防水泵油箱的容积要求将原来的柴油机用油量8 h修正为12 h。

2.3.3 稳压装置

稳压装置用来维持厂区消防水系统水压为一定值及控制消防主泵启动。稳压装置由2台稳压泵（一用一备）、1个Φ2000气压罐组成，置于消防水泵房内。当消防水管网内水压低于0.90 MPa时，稳压装置自启动，使管网水压恢复到1.05 MPa，并维持10～30 s后停泵。

《消规》5.3.2条、5.3.3条及5.3.4条宣贯解读时，对设有稳压装置的临时高压消防给水系统赋予了新的定义，称为稳高压消防给水系统，并对工业建筑作了稳压不宜太高、满足初始火灾压力且气压罐功能为保压、调节容积、满足稳压泵启动次数、不需要考虑消防容积的说明。目前，电厂气压罐的消防储水容积按大于450 L（初起火灾时，按2股水柱，5个喷头，30 s消防水泵启动时间计算）设计，配置总容积约10 m3的气压罐，其消防储水容积可达到1.0 m3左右，并得到消防部门的认可。考虑到燃煤电厂不设高位消防水箱的特点，设置一定的消防储水容积是必要的。该工程设计选用的稳压装置性能参数为：稳压泵容量5 L/s，工作压力1.00 MPa，电动机功率15 kW；气压罐总容积11.8 m3，调节容积3.2 m3，最低工作压力0.75 MPa，最高工作压力0.85 MPa，消防储水容积1.2 m3，缓冲水容积0.6 m3，稳压水容积1.5m3，稳压泵启泵次数6次/h。

2.3.4 消防给水主要管网

该工程室外消防给水管为直埋敷设，沿主厂房、炉后区、圆形煤场和厂前区形成环状管网，并在厂前区引接2路供至生活区。环状管网采用2路供水，当其中一路发生故障时，另一路仍能通过消防用水总量。环状管网用阀门分段，每段消火栓的数量不超过5个，以便检修及安全可靠供水。室外消火栓沿道路布置，在十字路口设有消火栓，消火栓间距为80～120 m，其中主厂房周围的消火栓间距不大于80 m。

主厂房室内消防管亦为环状布置，不少于2根进水管，主厂房内消火栓的间距不大于30 m。

电厂主厂房属高层工业厂房，其建筑高度参差不齐，布置竖向环管很困难，无法按常规民用建筑形成立体环，只能形成底层水平环。为保证消防供水的安全可靠，《火规》7.4.1条编制时考虑了该因素，规定在主厂房内必须形成水平环状管网，各消防竖管可以从该环状管网上引接成枝状；消防给水管道上阀门的布置，当超过3条竖管时，可按关闭2条设计，且《火规》送审稿中依旧保留该条款，和目前的理解吻合。如果按《消规》8.1.6条要求设置隔离，在电厂主厂房的DN300水平环状管网上每根竖管两侧均应设检修隔离阀，则环状管网阀门所占空间大，数量繁多，布置困难，难以实现。

以往电厂主厂房室内消防给水管道设计时，按每根竖管引接处设置阀门、水平环状管网上的隔离阀按同层停止使用的消火栓不超过5个设置。为更好地接轨《消规》，笔者建议主厂房室内消防给水管道上阀门的布置按《火规》7.4.1条规定当超过3条竖管时，可按关闭2条设计，以及按《消规》8.1.6条每根竖管与供水横干管相接处设置阀门的要求设计。这样检修隔离阀比按《火规》要求减少了一半，便于布置和实施。

该工程消防给水管道采用无缝钢管，系统工作压力按《消规》要求修正为1.20 MPa。

2.3.5 消防给水系统减压设施

消防给水系统按规范要求设置减压设施。厂区室外消火栓采用减压孔板；室内消火栓采用减压稳压消火栓。

为满足《消规》7.4.12条规定，在电厂减压稳压室内消火栓设备选型时，应明确消火栓栓口动压要求减压后不小于0.35 MPa。现行国家建筑标准设计图集04S202《室内消火栓安装》中的减压稳压室内消火栓产品，已不能满足消火栓栓口动压不小于0.35 MPa的要求，设计选用时应注意适用范围。

2.4 消防水泵接合器设置

设有独立消防给水系统的燃煤电厂，对于室内消火栓给水系统及自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统、泡沫灭火系统、固定消防炮灭火系统等，以往工程通常不设置消防水泵接合器，满足《火规》7.4.1条规定。不设原因详见《火规》7.4.1条文说明，在此不再赘述。但按《消规》5.4.1及5.4.2条明确规定，上述系统应设置消防水泵接合器，且为强制性条文，必须严格执行。

消防水泵接合器是水灭火系统的第三供水水源。若按《消规》规定，电厂的相关建筑物和固定灭火系统均应设置消防水泵接合器，其数量非常多，且周边无消防水源。考虑到发电厂全厂室内外消火栓和固定灭火系统设置1套消防给水系统的特点，且保护范围大、建筑群繁多，结合电厂工程实际，该工程在厂区消防水池和生活区水源（联积塘水库）附近的厂区消防给水管网上分别设置4套水泵接合器，实现了消防车向厂区消防给水管网供水的目的，进一步提高了灭火效率。

2.5 室内消火栓布置

《消规》7.4.6条规定，室内消火栓的布置应满足同一平面有2支消防水枪的2股充实水柱同时达到任何部位的要求。《火规》7.4.2条规定，消火栓的布置应保证有2只水枪的充实水柱同时到达室内任何部位。《消规》强调了同一平面2支消防水枪的2股充实水柱同时达到任何部位的要求。

对电厂建筑物或场所，特别是输煤系统建筑、锅炉房各层平台及吸收塔的检修维护平台，要求同一平面布置2只室内消火栓有时比较困难，往往利用上下层的室内消火栓或采用双出口室内消火栓，来保证有2只水枪的充实水柱同时到达室内任何部位，而非同一平面布置2只室内消火栓。工程设计时，对设有室内消火栓的建筑物或场所，应按《消规》规定进行合理布置，以满足规范要求。

3 结论及建议

在燃煤电厂设计中，消防给水设计是消防专业的重点工作，而消火栓系统是电厂最基本的灭火系统。因此，通过对若干条文的分析研究，结合多年的工作经验，对目前正在设计过程中的某内陆电厂消防给水设计进行复核并对相关参数进行修正，可供设计人员在工作中参考。同时，提出适合目前电厂消防给水设计的建议如下：

（1）主厂房室内外消火栓设计流量按《消规》设计，并以水枪实际流量校核。

（2）电厂最不利点处室内消火栓栓口动压按不小于0.35 MPa设计，系统工作压力按消防水泵零流量时的压力、消防水泵吸水口最大静压二者之和确定。

（3）考虑到电厂不设高位消防水箱的特点，气压罐调节容积按留有不小于450 L的消防储水容积选择，有条件时适当加大。

（4）结合工程实际，在电厂厂区消防水池等水源附近的厂区室外消防给水管网上设置不少于3个的消防水泵接合器。

（5）主厂房室内消防给水管道上阀门的布置按当超过3条竖管时可关闭2条，且每根竖管与供水横干管相接处设置阀门的要求设计。

（6）对设有室内消火栓的建筑物或场所，按同一平面有2支消防水枪的2股充实水柱可同时达到任何部位进行合理布置，以满足规范要求。

[1]GB 50974-2014消防给水及消火栓系统技术规范[S].北京：中国计划出版社，2014.

[2]GB 50229-2006火力发电厂与变电站设计防火规范[S].北京：中国计划出版社，2007.

[3]GB 50338-2003固定消防炮灭火系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.

[4]中国建筑标准设计研究院.04S202室内消火栓安装[M].北京：中国计划出版社，2013.

（本文编辑：徐 晗）

Design of Fire Protection Water Supply for Coal-fired Power Plants After the New Code Published

SHEN Conger
（Zhejiang Electric Power Design Institute，Hangzhou 310012，China）

At present，design code of fire protection water supply for coal-fired power plants should follow Code for Design of Fire Protection for Fossil Fuel Power Plants and Substations（GB 50229-2006）and Technical Code for Fire Protection Water Supply and Hydrant Systems（GB 50974-2014），between which there are significant differences in some articles.The paper analyzes and investigates articles such as design of water consumption and pressure，selection of fire protection water supply equipment，setting of fire pump adapter and arrangement of indoor fire hydrants.The paper also reviews and corrects the design of fire protection water supply for one inland power plant，which can be used by designers as reference.

fire protection water supply；design；correct；coal-fired power plant

TK223.6

B

1007-1881（2015）04-0049-05

2015-02-04

沈聪儿（1963），女，高级工程师，从事电力消防专业设计工作。