高层乙类厂房室内消防工程的设计实例

石宝明(山东中天科技工程有限公司，山东 淄博 255000)

1 工程概况

某化工企业的聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)干燥包装厂房，主要危险物料为PMMA成品。PMMA易燃，其粉尘与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。因生产工艺特点，厂房内可形成PMMA粉尘环境，存在粉尘爆炸的危险，因此PMMA干燥包装厂房按乙类厂房设计。

PMMA干燥包装厂房建筑层数14层，建筑高度64.80m，建筑占地面积3480.00m2，建筑面积15592.60m2,其中一层分为干燥包装区和临时存储区，干燥包装区层高6.0m，局部层高12.0m，临时存储区层高31.50m。

根据GB 50016—2014(2018年版)《建筑设计防火规范》[2](简称《建规》)中“高层建筑”的定义(建筑高度大于27m的住宅建筑和建筑高度大于24m的非单层厂房、仓库和其他民用建筑)以及结合本厂房的火灾危险性特点，PMMA干燥包装厂房属高层乙类厂房。

因本厂房生产工艺特点，本厂房生产操作均在一层完成，二层及以上楼层仅为检修及设备平台，根据《建规》[2]第3.3.1及3.3.1注6条的规定，二层及以上楼层面积作为设备平台不计入防火分区的建筑面积内，因此本厂房总防火分区面积等于一层建筑面积，即3480.00m2。根据《建规》[2]3.3.1条及3.3.3条的规定，耐火等级一级的高层乙类厂房每个防火分区的最大允许建筑面积为2000m2；当厂房内设置自动灭火系统时，每个防火分区的最大允许建筑面积可按《建规》[2]3.3.1条的规定增加1.0倍，即每个防火分区的最大允许建筑面积可扩大到4000m2。

本文主要针对本工程的特点，主要从室内外消火栓系统、自动灭火系统、干式消防竖管以及建筑灭火器等消防系统设计进行阐述，以供探讨。

2 消防系统设计

2.1 消火栓系统

本厂房所在厂区消火栓系统设计采用室内外合用的临时高压消防给水系统，厂区设置有总效容积为1300m3的消防水池2座。水泵房内设置2台消火栓消防泵(一用一备)和1套消火栓系统稳压装置。消火栓消防水泵Q=80L/s，H=120m，N=200kW。室外消防管道采用DN250无缝钢管，环状布置。高位消防水箱(水箱有效调节容积18m3)设置在PMMA干燥包装厂房屋顶消防水箱间，消防水箱最低有效水位64.00m。

2.1.1 室外消火栓系统

本厂房占地面积3480m2，建筑高度：64.8m，建筑体积约126000m3；根据GB 50974—2014《消防给水及消火栓系统技术规范》[3](简称《消水规》)表3.3.2和表3.6.2的规定，本厂房室外消火栓消防给水系统设计流量Q1=35L/s，火灾延续时间t=3h，一次火灾室外灭火用水量为378m3。室外消防管网布置成环状，在本建筑周围布置4组地上式室外消火栓。室外消火栓距路边2.0m。

2.1.2 室内消火栓系统

本厂房为高层乙类厂房，建筑高度：64.8m，根据《消水规》[3]表3.5.2和表3.6.2的规定，本厂房室内消火栓消防给水系统设计流量Q2=30L/s，火灾延续时间t=3h，一次火灾室外灭火用水量为324m3。每根竖管最小流量为15L/s，每支水枪最小流量为5L/s，水枪充实水柱长度不小于13m。本厂房室内消火栓系统设计入口压力为1.1MPa，本厂房0～53m层采用减压稳压型消火栓(SNW65-Ⅲ)，其余楼层采用SN65消火栓，栓口动压大于等于0.35MPa。室外设2组SQS150-A型(单组)消防水泵接合器，用于消防车向室内消火栓管网供水。

本厂房各层共设置97套室内消火栓。

2.2 自动灭火系统

本厂房防火分区面积3480.00m2,大于《建规》[2]3.3.1条及3.3.3条，耐火等级一级的高层乙类厂房每个防火分区的最大允许建筑面积为2000m2的规定。因此本厂房须设置自动灭火系统，以扩大防火分区最大允许建筑面积。本厂房本生产操作均在一层完成，二层及以上楼层仅为检修及设备平台，可燃物很少，因此只须在底层设置自动灭火系统。一层根据使用功能，分为干燥包装区和临时存储区。干燥包装区部分区域层高6m，净空高度5.5m，其余部分区域上部净空，净空高度11.5m；临时存储区为高大空间场所，净空高度31.00m。适用于工业厂房高大空间场所的常用的自动灭火系统有自动喷水灭火系统、自动消防炮灭火系统、自动跟踪定位智能主动灭火系统等。表1为几种自动灭火系统结合本厂房情况经初步计算后的技术经济比较表。

表1 工业厂房高大空间场所常用自动灭火系统技术经济比较

根据本厂房一层建筑功能及最大净高情况，经技术经济比较后，确定干燥包装区自动灭火系统采用自动喷水灭火系统(湿式系统)，临时存储区采用自动扫描射水高空水炮灭火装置(简称“高空水炮灭火系统”)。

2.2.1 自动喷水灭火系统

本厂房为PMMA干燥包装厂房，由于干燥设备散热等因素，即使在冬季室内最低温度也不会低于10℃。干燥包装区自动喷水灭火系统设计采用湿式系统。由于干燥包装区局部层高12m，最大净空高度11.8m，根据GB 50084—2017《自动喷水灭火系统设计规范》[4](简称《喷规》)5.0.2条，本厂房干燥包装区自动喷水灭火系统按照厂房高大空间场所设计，喷水强度20L/(min·m2)，作用面积160m2，持续喷水时间按1.0h。喷头采用流量系数K=115直立型标准覆盖面洒水喷头，动作温度68℃。经计算，自动喷水灭火系统设计流量79.7L/s，一次消防用水量287m3。本厂房自动喷水灭火系统包括：消防水池、喷淋消防泵、喷淋管网、高位消防水箱、报警阀、喷头及水泵接合器等。消防水池为厂区有效容积1300m3的消防水池，喷淋消防泵设置在消防泵房，数量2台(一用一备)，Q=80L/s，H=75m，N=110kW。高位消防水箱与消火栓系统合用，设置在本厂房屋顶消防水箱间，消防水箱最低液位与最不利喷头高差约52m，满足最不利点处喷头压力要求；报警阀采用DN150湿式报警阀；厂区室外设置环状喷淋管网，材质为无缝钢管，管径DN200，厂房入口水压0.6MPa。自动喷水灭火系统在室外设置6组SQS150-A型(单组)消防水泵接合器，在湿式报警阀前和喷淋管网相连。

2.2.2 高空水炮灭火系统

根据CECS263:2009《大空间智能型主动喷水灭火系统技术规程》[5]，本项目高空水炮选用ZDMS0.6/5S-30 型自动扫描射水高空水炮灭火装置：工作电压220V,射水流量5L/s,标准工作压力0.6MPa,保护半径30m，安装高度12.0m。系统工作原理：ZDMS0.6/5S-30水炮为探测器、水炮一体化设置，当探测器探测到火灾后发出指令联动打开相应的电磁阀，启动消防水泵进行灭火，驱动现场的声光报警器进行报警。并将火灾信号送到火灾报警控制器。扑灭火源后，若有新火源，则系统重新上述动作。本系统中高空水炮布置采用2行4列形式，设计同时开启水炮数量为6，系统设计流量30L/s，火灾延续时间按1h，一次最大灭火用水量108m3。高空水炮灭火系统与自动喷水灭火系统合用室外喷淋管网。高空水炮灭火系统在室外设置2组SQS150-A型(单组)消防水泵接合器，和高空水炮灭火系统管网连接。

2.3 消防竖管

根据GB50160—2008(2018年版)《石油化工企业设计防火标准》[1]8.11.2条规定，在厂房楼梯间设置DN100干式消防竖管，以供消防人员火灾时使用。

2.4 灭火器

本厂房火灾危险性类别为乙类，厂房内主要可燃物为粉状PMMA，依据GB 50140—2005《建筑灭火器配置设计规范》[6]，本厂房属严重危险级的A类火灾场所，单具灭火器最小配置灭火级别为3A，灭火器选用手提式磷酸铵盐干粉灭火器(MF/ABC8)和推车式磷酸铵盐干粉灭火器(MFT/ABC20)，保护半径分别为15m和30m。手提式灭火器放置于灭火器箱内，推车式灭火器在消火栓箱附近就近放置。灭火器设置在位置明显和便于取用的地点，且不得影响安全疏散。

3 结语

本项目消防系统设计的特点：(1)厂房建筑高度大，体量大，火灾危险性高，设置了包括消火栓系统、自动喷水灭火系统、高空水炮灭火系统、消防竖管和灭火器系统等多种消防灭火系统；(2)厂房占地面积大，须设置自动灭火系统，以扩大防火分区最大允许建筑面积；(3)厂房不同区域的自动灭火系统分别采用了自动喷水灭火系统和高空水炮灭火系统。本厂房消防系统设计的重点为自动灭火系统的选择和工程设计，本案例采用了自动喷水灭火系统和高空水炮灭火系统两种自动灭火系统，满足不同净高区域的自动灭火系统要求。随着工业生产的需要，更高更大的工业建筑会更多的出现，消防措施也将会变得更复杂，更多更先进、更智能的消防产品和技术也会不断出现，工程设计人员须在不断的学习和实践中选用更加可靠、有效、经济的设计方案。