TFT液晶面板工厂消防系统设计探讨

韦静

摘要：结合某TFT液晶面板工厂工程实例探讨大型TFT液晶面板工厂消防系统设计的基本思路和设计要点、难点。根据对火灾来源的分析，对各栋厂房、不同防火分区的火灾危险源和火灾特性进行正确评估，针对TFT液晶面板工厂生产厂房规模大、洁净室面积大、工艺生产过程使用多种易燃、易爆（甲类、乙类）的特种气体及化学品等特点，探讨消防水源、消防设备、消防系统的选择和确定。

关键词：TFT液晶面板; 火灾危险源; 消防系统; 自动喷水; 灭火器

随着我国经济和科技的高速发展，以电子产品为主的高科技产品生产得到了迅速的发展，集成电路制造工厂、液晶制造工厂以及各类电子产品制造工厂大量兴建。电子工业厂房主要生产车间均采用高洁净度的洁净室，并在生产过程中使用可燃有毒的特种气体和化学品，其生产的特殊要求对厂房消防系统的设计提出了新的要求。

TFT液晶面板工厂的生产厂房建造的特点是工艺设备体积大、自动化程度高、生产的连续性、洁净室人员极少等，故厂房规模大;工艺生产过程使用多种易燃、易爆（甲类、乙类）的特种气体及化学品，因此在厂区内设有化学品库、化学品输配站、特气输配站，以及在生产厂房支持区设有日用特种气体、化学品输送间、废有机溶剂收集区等区域;工艺设备及生产对全厂供电的需求量、稳定性、不间断性以及生产自动化监控系统都有极高的要求，全厂除了设置集中供配电中心、柴油发电机房、UPS间，还在各生产车间设置了多处高低压配电站;并在厂区主要建筑内设置了消防监控中心，工艺自动化系统监控中心。

1   TFT液晶面板工厂生产特点

规模化生产、生产设备体量大、以及自动化传输的要求，净化生产区面积要求大，造成生产厂房面积大;

设备精密，价格高昂，这种设备往往若干台集中布置于生产区内;

生产环境需要洁净，一旦出现污染情况，要花费较长时间才能恢复，将造成重大的损失;

生产过程中使用多种易燃、易爆（甲类、乙类）的特气及化学品;

厂房内管线繁多，管网复杂，特别是电力电缆、照明、控制和通信桥架;大型贵重的电气设备数量多，规格复杂。

基于上述这些特殊性，消防设计中必须认真分析和确定不同区域的火灾危险源、火灾特性及火灾危险等级，科学确定设置何种最有效的消防措施，达到及时灭火、控火和防火的目地。

本文结合某TFT液晶面板工厂项目，针对该类工厂消防设计的关注点进行深入探讨和分析。

2   工程概况

某工程总用地面积为242543.1m2，总建筑面积777945.08 m2。项目设计根据工艺生产流程、生产特点及发展需求，结合当地的自然条件、交通运输等条件，在满足国家有关规范、规定及城市规划要求的前提下进行总平面图的布置。采用将生产关联的建筑整体布置，以便产品的最短线路运输;同时考虑负荷中心接近动力站的原则规划总体布置。

厂区周边有配套的市政供水管网，能满足厂区两路市政供水的要求。

3   火灾危险源分析

生产厂房 A/B 内洁净室区域用电设备和电缆、桥架;光刻、显影、刻蚀、ITO重制以及RGB重制等使用化学品和特气的工段;位于生产厂房支持区的日用特气、化学品输送间、废有机溶剂收集区等区域;高低压配电室的电缆、桥架。

220KV变电站的油浸变压器;

特气输配站内存储的易燃易爆气体，如硅烷（SiH4）、氯气（Cl2）、三氯化硼（BCl3）、氨气（NH3）、三氟化氮（NF3）、一氧化二氮（N2O）、四氟化碳（CF4）等;

化学品输配站内存储的易燃易爆液体，如刻蚀液（H3PO4+CH3COOH+HNO3的混合酸）、显影液、清洁剂、剥离液、稀释剂、丙酮、甲醇、异丙醇、双氧水剥离液等;

乙类库房存储的乙类易燃易爆有机溶剂;

动力中心高低压配电间、UPS电源间、柴油发电机房、消防控制中心、日用油箱间等;

食堂厨房操作间使用的天燃气;

室外地下柴油罐。

4   火灾特性分析

综合上述可知，火灾危险源种类复杂，各栋厂房以及各栋厂房的不同防火分区火灾危险性定义都有所不同。

由于电气线路、用电设备、器具以及供配电设备出现故障性释放的热能在具备燃烧条件下引燃本体或其他可燃物而造成的电气火灾，存在于生产厂房洁净室区域和支持区的高低压配电室、下技术夹层电气桥架、上技术夹层FFU的电缆、消防控制中心、数据监控中心 220KV变电站以及UPS电源间等场所。

甲乙类液体闪点低，在常温下以液体状态存在，遇火容易引起燃烧，当易燃液体挥发出的蒸气与空气混合形成的混合气体达到爆炸极限浓度时，可燃混合物就转化成爆炸性混合物，一旦点燃就会发生爆炸。这些甲乙类液体主要是各种有机溶剂，存在于化学品输配站、乙类库房及生产厂房支持区的日用化学品输送间和废有机溶剂收集区域，以及生产线上各使用点。

甲乙类可燃气体爆炸下限浓度低，如发生泄露，与空气混合达到一定的浓度，遇到火源立即发生爆炸式燃烧。这些甲乙类气体存在于特气输配站、生产厂房支持区的日用特气输送间和生产线上各使用点。

5   消防设计

本工程建筑体量大，工艺设备贵重，火灾危险因素多，火灾危险性大，着火点多，一旦发生火灾，会造成重大的人员伤亡和财产损失。及时灭火控火是设计中的重中之重。故消防设计要求从严执行《建筑设计防火规范》、《消防给水及消火栓系统技术规范》、《自动喷水灭火系统设计规范》、《气体灭火系统设计规范》、《水喷雾灭火系统设计规范》、《低倍数泡沫灭火系统设计规范》、《二氧化碳灭火系统设计规范》、《建筑灭火器配置设计规范》等相关国家规范，同時参照执行NFPA相关标准。本工程设置室外消火栓给水设施、室内消火栓给水设施、室内自动喷洒灭火给水设施（包括：湿式系统、水喷雾系统、防火分隔水幕以及自动喷水湿式-泡沫联用系统）、大空间自动扫描高空射水水炮、泡沫系统、自动气体灭火系统（包括七氟丙烷灭火系统、部分工艺设备高压CO2灭火系统），以及推车式和手提式灭火器系统等。

5.1  消防水源和消防水池

消防水源采用城市自来水，从厂区西面和南面环状市政管网上各引一路DN600市政给水管道进入厂区，在厂区内形成管径DN250的环状管网，在上设置室外消火栓，同时为消防水池提供水源。

消防水池位于纯水站地下站房内，存三小时室内消火栓水量和六小时水喷雾防护冷却用水量共计1100m3;屋顶消防水箱设置在生产厂房A最高的机械区屋面。屋顶消防水箱储存十分钟室内消防用水水量，水量为18m3。

消防水池和消防水箱的水位能在消防控制中心显示，并在消防低水位时发出报警信号。

生产水池位于纯水站地下一层，总容积为：20000T，设置消防取水口，做为第三消防水源;

5.2  室内外消火栓系统

室外消火栓采用低压给水系统，由市政提供两路进水，并在厂区内形成管径DN250的环状管网，在上设置地上式室外消火栓和水泵接合器，由市政给水保证其水量和水压。

在纯水站地下水池水泵房内设有两台室内消火栓泵（二台电动消火栓泵，一用一备，Q=25L/s， H=85m），另设两台消防稳压泵（一用一备，每台Q=5L/s，H=95m）。

室内消火栓采用临时高压系统;此次设计生产厂房A和生产厂房B均为丙类高层工业厂房，建筑体积>10000m3;故室内消火栓用水量采用：25L/s，室外消火栓用水量采用：40 L/s。

非洁净区室内消火栓箱采用带灭火器箱组合式消防柜，洁净区室内消火栓箱采用标准箱体，箱体材质为不锈钢。室内消火栓采用减压稳压型单阀单出口SNW65-Ⅲ-H型，衬胶水带DN65，长25m，水枪采用QZ19。室内消火栓的布置保证两股水柱能同时到达同一个防火分区的任何部位。

易燃易爆的化学品特气区域的室内消火栓采用水-雾两用消火栓。

室内消火栓环状管网的干管管径DN200，室内消火栓环状管网上设有二套水泵接合器。

消防水池上设置取水口，用于消防车取水。

室外消火栓为地上式，均匀布置，布置间距不大于90m，配有直径为100mm的栓口一个和65 mm的栓口两个。

室内消火栓泵及稳压泵均由水泵房内的该系统压力开关自动控制，消防值班室也可远距离强制启停室内消火栓泵及稳压泵，水泵房内亦能就地启停室内消火栓泵，消火栓箱内的消防按钮也可以强制启动室内消火栓泵。

室内消火栓系统，根据位置，层数的不同，在需要减压的入户管上加设减压阀组。

5.3  自动喷水灭火给水系统

自动喷水灭火给水系统包括：湿式系统、水喷雾系统、闭式泡沫-喷淋系统以及固定泡沫灭火系统。

在纯水站地下水池水泵房内设有两台喷淋泵（二台电动喷淋泵，一用一备，Q=120L/s， H=100m）。另设两台喷淋稳压泵（一用一备，每台Q=1L/s，H=110m）和3台气压罐（单台气压罐调节容积3m3）。

室内自动喷洒灭火给水系统的水量，是根据所有系统中喷淋水量最大的生产厂房B南机械室有机溶剂区设置的闭式喷淋-泡沫系统而确定的。该区域按照喷水强度为12L/min.m2，作用面积为465m2，系统水量为112L/S;硅烷区域设置水喷雾冷却系统，水喷雾喷水强度为9L/min.m2，作用面积该区域面积，持续喷雾时间为6h，总的用水量为650m3。在有机溶剂间采用了自动喷水湿式-泡沫联用系统，其泡沫发生器的工作压力约为0.6-0.8MPa左右。经过计算，室内自动喷洒灭火给水系统的设计喷淋水量为120L/s，水压要求≥1.00MPa，喷淋系统贮水量为650 m3。

喷淋泵及稳压泵均由水泵房内的该系统压力开关自动控制，消防值班室也可远距离强制启停喷淋泵及稳压泵，水泵房内亦能就地启停喷淋泵，报警阀处的压力开关亦可远距离强制启动喷淋泵。

喷淋泵及稳压泵给水泵的工作状态均能在消防控制中心显示。

5.3.1  湿式系统

各主厂房厂房区域，按照中危险级Ⅱ级设计，其喷水强度为8L/min.m2，作用面积为160m2，持续灭火时间为1小时。采用K=80，68℃的快速响应闭式喷头。

厂房内仓库区域，按照仓库危险级Ⅱ级，单双排货架仓库设计，其喷水强度为15L/min.m2，作用面积为280m2，持续灭火时间为2小时。采用K=115，68℃的快速响应闭式喷头。

办公区域按照轻危险级设计，其喷水强度为4L/min.m2，作用面积为160m2，持续灭火时间为1小时。采用K=80，68℃的标准型闭式喷头。

更衣室和实验室区域按照中危险级Ⅰ级设计，其喷水强度为6L/min.m2，作用面积为160m2，持续灭火时间为1小时。采用K=80，68℃的标准型闭式喷头。

食堂按照中危险级Ⅰ级设计，其喷水强度为6L/min.m2，作用面积为160m2，持续灭火时间为1小时。采用K=80，68℃的吊顶型闭式喷头，厨房操作间采用93℃的闭式喷头。

湿式报警阀处的压力开关可远距离强制启动喷淋泵;系统中所有的信号阀和水流指示器的工作状态均能在消防控制中心显示。

由于泡沫灭火和水喷雾系统要求压力较高，故所有建筑的闭式湿式系统，根据位置，层数以及喷水强度的不同，分别设置不同型號的减压孔板或减压阀，减压孔板安装在水流指示器后的横管上。

厂房洁净区域的喷淋系统中，喷头、卡箍和消防专用软管均采用FM认证产品。

无机、有机化学品区域以及有机溶剂收集区采用泡沫灭火系统，位于这些区域的喷头应考虑采用防腐蚀喷头，对管道外壁考虑防腐措施。

5.3.2  水喷雾系统

柴油发电机房的日用油箱间、硅烷等可燃气体罐区设置水喷雾灭火系统。

日用油箱间，水喷雾喷水强度为20L/min.m2，持续喷雾时间为0.5h;硅烷等可燃气体罐区水喷雾喷水强度为9L/min.m2，作用面积均为该区域平面面积，持续喷雾时间为6h，采用水雾喷头。

水雾系统雨淋阀处的压力开关可远距离强制启动喷淋泵;系统中所有的信号阀的工作状态均能在消防控制中心显示。

5.3.3  闭式泡沫-喷淋系统

化学品输配站、生产厂房支持区的有机溶剂区、废有机溶剂收集区设置闭式泡沫-喷淋联用系统。

闭式泡沫-喷淋联用系统的供给强度按12L/min.m2，作用面积为465m2，持续喷泡沫的时间为20分钟，进行设计。

泡沫液贮罐及其附件组成一套贮罐压力式空气泡沫比例混合装置。当消防压力水流过混合器时，使水与泡沫液按3%的比例自动混合，输出混合液，为自动喷水湿式-泡沫联用系统提供泡沫混合液灭火。

采用3%混合比的抗溶性水成膜泡沫液，泡沫液的实际使用量为0.96m3，选用有效容积为1.5m3的泡沫液贮罐，宽范围比例混合器。

5.3.4  泡沫灭火系统

柴油罐区设置固定泡沫灭火系统+移动泡沫枪系统。

固定泡沫灭火系统供给强度按6L/min.m2，作用面积为罐体横截面积，持续喷泡沫的时间为30分钟，进行设计;移动泡沫枪系统，其泡沫混合液供给强度按6.5L/min.m2，作用面积为最大流淌面积，持续喷泡沫的时间为30分钟，进行设计。

采用3%混合比的蛋白或氟蛋白泡沫液。

5.4  自动气体灭火系统

自动气体灭火系统包括全淹没高压CO2灭火系统，局部应用CO2灭火系统和七氟丙烷灭火系统。

5.4.1  全淹没高压CO2灭火系统

全厂总变配电室采用全淹没高压CO2灭火系统。

生产厂房内工艺设备PHOTO工段涂布机、RSW（摩擦后清洗）工段等工艺设备设置CO2局部应用灭火系统。

本次设计的全淹没高压CO2灭火系统和CO2局部应用灭火系统为高压、有管网系统，系统压力为5.17MPa。

设计浓度为40%，物质系数为1.2，设计喷射时间为1min，抑制时间10分钟。

5.4.2  全淹没七氟丙烷灭火系统

消防控制中心及数据中心采用全淹没七氟丙烷灭火系统。

本次设计采用的为全淹没有管网系统，系统压力为2.5MPa，设计浓度为8%，设计喷射时间为8s，设计抑制时间为5min。

5.4.3  自动气体灭火系统控制

自动气体灭火系统系统都具有自动、手动和机械应急三种控制方式。各保护区均设二路独立探测回路（一路烟感信号，一路温感信号），当第一路探测器发出火灾信号时，只发出警报信号，指示火灾发生的部位，提醒工作人员注意，当第二路探测器亦发出火灾信号后，此时，已确定火灾发生，自动灭火控制器开始进入延时阶段（0-30s可调），此阶段用于疏散人员（声光报警器等动作）和联动设备的动作（关闭通风空调等）。延时过后，向保护区的电磁驱动器发出灭火指令， 打开相应失火区域的选择阀，同时开启气体气瓶，向失火区进行灭火作业。同时报警控制器接收压力信号发生器的反馈信号，控制面板喷放指示灯亮。

当报警控制器处于手动状态，报警控制器只发出报警信号，不输出动作信号，由值班人员确认火警后，按下报警控制面板上的应急启动按钮或保护区门口处的紧急启停按钮，即可启动系统喷放气体灭火剂。

5.5  灭火器配置

为扑灭初期火灾，各建筑均按《建筑灭火器配置设计规范》的要求配置灭火器。

所有洁净室区域以及所有建筑内的电气间、配电间、计算机房和FMCS房间等场所按中危险级，E类火灾配置CO2灭火器。

有机溶剂区、废有机溶剂收集区以及乙类库房等场所按严重危险级，B类火灾配置泡沫灭火器。

除上述所提到的所有场所外，其它区域均按中危险级，A类火灾配置磷酸铵盐干粉灭火器。

电气间及配电间还设有推车式CO2灭火器。手提式灭火器放于灭火器箱内或组合式消火栓箱内，并有明显标志。

6   结语

TFT液晶面板工厂消防设计需要深入了解生产工艺、生产环境的特殊性和复杂性，针对不同场所存在的着火源的性质进行剖析，选择出正确的灭火措施，完成安全可靠的消防设计是极其重要的。这些分析研究以及结合实际对规范的灵活运用，对类似厂房的消防设计有着重要的意义，也可以说是对特殊工业建筑消防设计一些有益的探讨。

参考文献：

[1]   黃德妙，浅谈某厂区弱电系统设计与规划，电子技术，2015，03

[2]   黄燕，机柜间气体消防方案比选，化工管理，2014.08

[3]   黄德妙，浅谈某厂区弱电系统设计与规划，电子技术，2015，03