论储煤场全封闭设计工程火灾预防措施

韩小花

（山西省建筑标准设计研究院 山西太原 030013）

随着我国社会经济建设快速发展，我们的生存环境被污染的程度也越来越严重。近几年越来越多的人意识到环境污染问题对人们健康或动植物的损害，社会也对环境污染问题愈发的重视。由于我省主要能源是煤，地处黄土高原每年春季及秋季都会有大风，煤采用敞开式储存，导致煤长期露天储存，在储存过程中会损失煤炭，煤尘又污染周围环境，综合考虑环境和经济的影响，故各煤矿企业均在对现有或新建的储煤场进行封闭处理。

煤在封闭的空间中储藏又存在有一定的危险性，主要有以下几种：

（1）当煤炭长期暴露在空气中，煤中的碳会氧化，并生成一氧化碳和二氧化碳，全封闭储煤棚通风条件相对比较弱，有毒气体更容易积聚。一氧化碳非常容易与血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，造成组织窒息使人中毒；人在高浓度的二氧化碳环境中，可能会头痛，头晕、无力等神经功能紊乱等。

（2）由于煤在装卸、运输、受热等条件会产生大量的粉尘，并被散发到储煤仓中，煤尘中含有在碳化过程中产生的甲烷、微量的乙烷及丙烷等可燃性气体，当煤尘之中有这些可燃气体不能被及时排放，不断积聚时，其爆炸的下限浓度会显著下降。同时煤炭出入仓时会使煤尘飞扬，严重时会达到或超过煤尘爆炸的浓度下限。在煤的氧化过程的同时又会产生热量，运煤设备因机械摩擦、电气设备等原因产生火花的能量超过最小点火能量时就可能导致爆炸的发生，煤棚一旦发生火灾或爆炸将会造成巨大的损失。

综上所述，及早预防和扑灭早期火灾尤为重要，早期对可燃气体（甲烷）和有毒气体（一氧化碳）在空气中浓度的检测，对煤炭粉尘的治理，对煤棚早期火灾预防很重要。然而在工程设计和施工过程中又缺乏专业规范及标准的指导，仅参照相近规范进行，鉴于此笔者根据具体项目工程中灭火、除尘、通风及火灾自动报警及联动系统提出自己的观点和做法，愿与同行做一交流讨论。

工程概况：某煤矿建造单层封闭式储煤棚，总建筑面积为9574.68m2。地上一层。抗震设防烈度为Ⅵ度，耐火等级为一级，屋顶结构形式为网壳结构，围护结构用钢筋混凝土侧墙及原有边坡。最大净高：43m，封闭形式采用穹型网架结构，在25.5m处设置设备维修安装用马道，煤棚主要储存成品煤，火灾危险类别为：丙类。

设计依据主要有国家现行规范、标准等。

本项目设计中设有消防水炮系统、抑尘系统、紧急排风系统及可燃与有毒气体报警系统。

对于早期火灾的扑灭设置措施：给排水专业根据相关规范对本建筑设置了固定式电动遥控消防水炮；操作方式为电动遥控操作（带水流遥控开关），和现场手动应急操作；喷射介质为清水；消防控制系统为PLC程序控制；每套消防控制系统由主控台、无线遥控装置（含接收器与发射器）组成。主控台及无线遥控装置能控制消防水炮喷射角度及每台消防水炮入口处快开电动阀的启闭；主控台能就地显示消防水炮的直流/喷雾状态及入口电动阀的启闭状态。

根据《煤场扬尘污染防治技术规范》要求，在储煤场设置降尘系统，将具有足够压力的水均匀地喷洒到煤堆表面，对煤场进行有效地加湿、防尘、固尘，减少扬尘污染。根据现场情况，场地选用一定数量的防尘喷枪，每天定时开启数次，每次开启数分钟，形成交叉覆盖，同时配置粉尘检测系统，在粉尘密度大时可以自动开启，同时在车辆进出的门洞口上方设置红外感应微雾抑尘喷头，防止尘土的扩散。

暖通与通风专业屋顶设置无动力风帽，同时设置了紧急事故排风系统，火灾时可以联动启动紧急事故排风机进行排风。

根据《石化规范》规定可燃气体与有毒气体同时存在的场所应同时设置可燃气体和有毒气体检测报警仪。电气专业设置了可燃及有毒气体报警及联动系统设计。

燃气体探测报警系统主要由可燃气体探测报警控制器、可燃气体探测器、火灾声光警报器、等组成。

系统设计要求可燃气体及有毒气体探测器报警后，报警信号直接接至声光报警系统及连锁保护系统，同时报警信号应接入消防控制中心。

首先要确定可燃气体的类型，煤棚早期会产生可燃气体（甲烷）和有毒气体（一氧化碳），在标准状态（即0℃、一个标准大气压）下，空气的密度为1.29kg/m3，甲烷的密度为0.717kg/m3，一氧化碳的密度为1.25kg/m3，密度大的位置相对应的质量也大，所以在体积一定的条件下三种气体的密度由小到大依次为甲烷、一氧化碳、空气，空气与一氧化碳密度相当。根据《火规》8.2.1条规定探测气体密度小于空气密度的可燃气体探测器应设置在被保护空间的顶部，探测气体密度大于控制密度的可燃气体探测器设置在被保护空间的下部，探测气体密度与空气密度相当时，可燃气体探测器可设置在被保护空间的中间部位或顶部。

《石化规范》规定比空气轻的可燃气体释放源出于封闭或半封闭厂房内，应在释放源上方设置检测器，还应在厂房最高限易于聚集可燃气体处设置检测器。

4.1.2 条规定有毒气体检测器与释放源的距离，室外不宜大于2m，室内不宜大于1m。

4.1.3 条规定的可燃气体释放源处于封闭或半封闭厂房内，每隔15m可设一台检测器，且检测器距任一释放源不宜大于7.5m。

根据以上分析本工程可燃气体探测器选用隔爆型催化燃烧式甲烷探测器和一氧化碳探测器，探测器的防水防尘等级为IP65。有毒气体（一氧化碳）探测器在马道上安装或与可燃气体（甲烷）探测器一体安装，可燃气体（甲烷）探测器安装在建筑最高处以及易于气体聚集的位置，，将可燃气体安装在金属钢架下方，与网架螺栓球体底部平齐，并避开采光窗可靠固定安装；有毒气体（一氧化碳）探测器及可燃气体（甲烷）探测器安装间距15m考虑由于网架螺栓球体底部与地面距离做大处为40m，可燃气体（甲烷）探测器按传统固定安装，由于高度问题会不便于检修维护，为方便检修维护甲烷探测器考虑采用钢丝绳线拖拽的方式安装，并在就近墙上安装一手摇绞线盘，手摇绞线盘安装标高为27.0m处。探测器针对煤仓的甲烷探测器设定，需要满足附件的煤矿瓦斯检测报警浓度要求，甲烷浓度大于等于1.5%报警并断电。复电浓度小于等于1.5%；探测器报警同时应能强启现场屋顶排风机。

可燃气体报警控制器采用壁挂式，安装在厂区消防控制室，距离楼地面1.5m安装，并在现场采用壁挂式直流电源箱给可燃气体探测器供电。壁挂电源箱放置于防爆箱内安装；当发生可燃气体泄漏时，将泄漏报警信号传送至可燃气体报警控制器，控制器联动现场声光报警器发出声光报警信号。

本项目采用联网型总线报警系统结构，由1个可燃气体报警从机联网接入可燃气体报警主机，并通过输入模块将可燃气体报警信号传送给火灾报警主机。

联动系统：消防控制室可以对消防泵组及消防炮等系统组件进行淡季操作或联动操作，且可显示泵组的运行状况、电动阀门的开启、关闭及故障及其他需要控制和显示的设备。

系统导线均选用耐火电缆、导线为金属线槽内敷设，再穿钢管沿屋架明敷设，金属线槽安装在维修马道上或沿墙安装，敷设电气线路宜避开可能受机械损伤、振动、腐蚀以及可能受热的地方，不能避开时，应采取预防措施，金属线槽安装长度超过30m时，应留伸缩缝，明敷设的金属线槽及钢管需要做防火处理及防静电措施。