《建筑设计防火规范》在选煤厂改造方案设计中的应用

赵大千

(中煤科工集团北京华宇工程有限公司，北京 100120)

为了化解煤炭产能过剩带来的问题，2016年我国煤炭产业去产能工作拉开序幕[1]。根据《2019—2025年中国煤炭行业市场发展模式调研及投资趋势分析研究报告》，在建矿井的产能主要由新建、资源整合、改扩建和技术改造等4个方面构成，其中改扩建和技术改造工程占比约20%[2]，随着国家新建煤矿项目审批数量的减少，改扩建和技术改造工程占比将会进一步提高。

随着建筑防火要求不断提高，在设计可行性研究、方案前期到施工图设计文件审查新制度中，建筑防火审查日趋严格。当前，选煤厂改扩建工程面临着新的问题，大部分工业场地建成已十年有余，很多设计已不符合新颁布的防火规范，包括老厂房与新厂房之间防火间距问题，老厂房自身的建筑消防疏散问题，改扩建老厂房与老厂房之间防火间距问题等。工程改造成本不再只是新旧设备更替，年老建筑构件修缮，新增厂房设备系统等，还包括了满足现阶段防火要求增加的改造成本，如：厂房生产危险性类别的变更，建筑构件达不到规定耐火极限，外立面保温材料达不到规定的燃烧性能，建筑间距不符合现行规范的防火间距，大型厂房无防火分区定义，到处是孔洞和联系楼梯，无封闭楼梯间、防烟楼梯间等。

新建厂房与老厂房、改扩建老厂房与老厂房之间防火间距的问题是所改扩建项目最初面临的问题。合理的防火间距设计可为之后的改扩建工程节省成本，简化施工流程，降低施工难度。本文以柠条塔矿井选煤厂技术改造为例，结合地面实际情况、现有技术条件和洗选方式等因素，本着合理开发、简化开拓系统、减少改造工程量、保证新老系统正常运行等原则，经过方案比选后，最终确定了改扩建工业厂区总平面方案，以满足现行设计防火规范为前提，实现原有设施合理利用的最大化，改造工程量最小化，改造开拓系统最优化，为类似条件及同类型的选煤厂改扩建设计提供参考[3，4]。

1 选煤厂概况

柠条塔井田位于陕西省神木县西北部，距神木县约36km，属于神府矿区南区，行政区划隶属神木县孙家岔镇、麻家塔乡管辖。柠条塔矿井选煤厂是一座特大型矿井型选煤厂，建成于2009年，2016年柠条塔矿井核定生产能力为18.00Mt/a。选煤厂按照煤炭洗选工程设计规范(GB 50359—2016)，原煤煤流系统设备选型不均衡系数采用1.15，核定现有设备的生产能力，选煤厂实际生产规模相当于为15.65Mt/a[5]。

选煤厂生产系统分别布置在矿井主井工业场地和铁路装车系统场地。矿井主井工业场地主要设施有：落煤筒式原煤储煤场、筛分破碎车间、主厂房、浓缩车间、汽车装车仓、槽型产品仓、混煤装车点、介质库、综合楼、地磅房和各车间联系栈桥，主要布置在整个工业场地的西部和南部。从槽型产品仓东侧向北出矿井主井工业场地后，沿其北侧河道向东2.7km 至河道北岸的铁路装车站为铁路装车系统场地，主要设施包括槽型产品仓至铁路装车仓之间的带式输送机栈桥、转载点和跨线铁路装车仓。

为应对越来越严峻的煤炭市场，提高选煤工艺对煤质波动的适应性和产品煤市场竞争力，保障矿井正常生产时，产品煤能够满足市场对质量和品种的要求，即生产洗小块时也可以满足混煤产品发热量大于等于5700kcal/kg甚至更高的要求，对柠条塔矿井选煤厂进行技术改造。

2 平面布置方案对比

2.1 初平面布置

初平面布置如图1所示，图1中建筑编号释义见表1。选煤厂技术改造工程设计及投资范围包括：从矿井主井井口房主斜井带式输送机机头溜槽以下至火车装车仓装车溜槽的全部地面生产系统、辅助生产设施和厂区设施的改造、扩建和新建工程。

图1 方案一工业场地总平面布置图

1)改造工程：既有筛分破碎车间、主厂房、汽车装车仓和部分栈桥改造。

2)新建工程：新建二号主厂房、二号浓缩车间、新建汽车装车仓和相关栈桥及转载点。

3)辅助生产：设施改造相关变配电室，新建空压机房和介质库(二号主厂房内)和二号主厂房变配电室。

4)厂区设施：包括对现有相关工业场地管网、道路、场地硬化、铺砌、挡墙、护坡等的局部改造。经核算，本厂落煤筒储煤场原煤储存及之前矿井原煤运输系统、槽型产品仓混煤储存系统及之后铁路装车系统均能够满足技改后要求，实际改造工程内容自落煤筒储煤场一号机头房至筛分破碎车间原煤带式输送机机头起，至主厂房至槽型产品仓混煤带式输送机止[6-8]。

根据工艺专业提供的工艺流程核对各生产场所防火设计包含内容，见表1、表2。据表1、表2，主要面临防火安全间距导致施工成本难度增加的单项改造有原有筛分破碎车间、原有主厂房、新建二号浓缩车间、五号转载点与筛分破碎车间至五号转载点末原煤带式输送机栈桥、八号转载点。

表1 方案一各生产场所火灾危险性分类、耐火等级

表2 方案一各生产场所之间安全间距

注：①两座厂房相邻较高一面外墙为防火墙，或相邻两座高度相同的一、二级耐火等级建筑中相邻任一侧外墙为防火墙且屋顶的耐火等级不低于1.00h时，其防火间距不限；②两座一、二级耐火等级的厂房，当相邻较低一面外墙为防火墙且较低一座厂房的屋顶无天窗，屋顶的耐火极限不低于1.00h，丙、丁、戊类厂房之间的防火间距不应小于4m。

2.1.1 筛分破碎车间(改造)

原有筛分破碎车间，每层建筑面积超过400m2，根据《建筑设计防火规范(2018年版)》(GB 50016—2014)需满足每个防火分区具有两个安全出口即有两部疏散楼梯直通室外，且疏散楼梯应采用封闭楼梯间或室外楼梯。现有筛分破碎车间仅有一部疏散楼梯，且封闭楼梯间仅到标高9.6平面，室内的联系楼梯不可用作疏散楼梯。改造工程量：需增加两座室外楼梯。

原有筛分破碎车间与新建二号浓缩车间布置间距7m，不满足安全防火间距13m。改造工程量：新设计二号浓缩车间外墙应为防火墙，且新建二号浓缩车间屋顶需无天窗，屋顶的耐火极限不低于1.00h。防火墙上不应开设门、窗、洞口，确需开设时，设置不可开启或火灾时能自动关闭的甲级防火门、窗，外墙保温为不燃材料[9-11]。

2.1.2 主厂房(原有)

原有主厂房，根据GB 50016—2014六号转载点至七号转载点洗小块带式输送机栈桥与原有主厂房轴布置间距为6m，不满足安全间距。改造工程量：设计时，输送机栈桥与原有主厂房相邻的外墙为防火墙且栈桥屋顶无天窗，屋顶的耐火极限不低于1.00h，防火间距不小于4m，即布置间距满足安全间距。防火墙上不应开设门、窗、洞口，确需开设时，设置不可开启或火灾时能自动关闭的甲级防火门、窗，外墙保温为不燃材料[12-15]。

七号转载点与原有主厂房轴布置间距为5.7m，不满足安全间距。改造工程量：设计时，输送机栈桥与原有主厂房相邻的外墙为防火墙且栈桥屋顶无天窗，屋顶的耐火极限不低于1.00h，防火间距不小于4m，即布置间距满足安全间距。防火墙上不应开设门、窗、洞口，确需开设时，设置不可开启或火灾时能自动关闭的甲级防火门、窗，外墙保温为不燃材料。

2.1.3 二号浓缩车间(新建)

新建二号浓缩车间，根据GB 50016—2014新建二号主厂房与新建二号浓缩车间轴布置间距为5m，不满足安全间距。新建二号主厂房至八号转载点矸石带式输送机栈桥与二号浓缩车间轴布置间距为7.9m，不满足安全间距。筛分破碎车间至五号转载点末煤带式输送机栈桥与二号浓缩车间轴布置间距为9.0m，不满足安全间距。工程量：新建二号浓缩车间所有外墙均需为防火墙，这就要求防火墙上所有的需开设的门、窗、洞口都要按照GB 50016—2014上要求的执行，设置不可开启或火灾时能自动关闭的甲级防火门、窗，外墙保温为不燃材料，屋顶不允许设计天窗或采光带，屋顶的构造耐火极限不低于1.00h。

2.1.4 二号主厂房(新建)

根据GB 50016—2014新建二号主厂房与五号转载点和筛分破碎车间至五号转载点末原煤带式输送机栈桥布置间距分别为2.9m和3.3m，不满足安全间距。工程量：如满足安全间距，设计时，新建二号主厂房与其相邻的外墙为防火墙，防火间距不限。但防火墙上不应开设门、窗、洞口，确需开设时，设置不可开启或火灾时能自动关闭的甲级防火门、窗，外墙保温为不燃材料。

2.1.5 八号转载点

根据GB 50016—2014新建八号转载点与筛分破碎车间至主厂房带式末煤输送机栈桥布置间距为0.4m，不满足安全间距。工程量：如满足安全间距，设计时，新建八号转载点与其相邻的外墙为防火墙，防火间距不限。但防火墙上不应开设门、窗、洞口，确需开设时，设置不可开启或火灾时能自动关闭的甲级防火门、窗，外墙保温为不燃材料。

2.2 总平面调整

在整个改扩建生产系统流线不变的情况下，调整了新建二号浓缩车间与二号主厂房变配电室的位置，方案二总平面布置如图2所示，图2中建筑编号释义见表1，各生产场所防火设计包含内容见表3。

图2 方案二工业场地总平面布置图

表3 方案二各生产场所之间安全间距

注：①两座厂房相邻较高一面外墙为防火墙，或相邻两座高度相同的一、二级耐火等级建筑中相邻任一侧外墙为防火墙且屋顶的耐火等级不低于1.00h时，其防火间距不限；②两座一、二级耐火等级的厂房，当相邻较低一面外墙为防火墙且较低一座厂房的屋顶无天窗，屋顶的耐火极限不低于1.00h，丙、丁、戊类厂房之间的防火间距不应小于4m。

据表3，主要面临防火安全间距导致施工成本难度增加的单项改造有原有筛分破碎车间、原有主厂房、五号转载点与筛分破碎车间至五号转载点末原煤带式输送机栈桥、八号转载点。

综上所述，二号浓缩车间与二号主厂房变配电室平面位置互调后，改造单项工程减少为5个，其中原有筛分破碎车间也仅需要改变内部安全疏散问题，在设计中只需要把五号转载点、筛分破碎车间至五号转载点末煤带式输送机栈桥与二号浓缩车间相邻的外墙设计为防火墙，外墙保温需为不燃材料。既解决了二号浓缩车间与各原有厂房及新建厂房之间的消防安全间距问题。原有综合楼与配电室还有二号主厂房形成小型硬化广场，辅助设施改造工程量也大大减少，整个平面布置更流畅，功能区分更鲜明，整体厂区视野更开阔，最终确定采用方案二。

3 结 语

煤炭行业建筑物防火构造设施复杂，其防火设计有别于其他行业，综合性较强。为保证煤炭行业的安全发展，减少火灾对相邻建筑的影响，设计人员在方案设计阶段就应掌握《建筑设计防火规范》和相关专业的防火技术规范，熟知各生产场所危险性分类、建筑物耐火等级、层数和防火分区最大允许面积等。并以《建筑设计防火规范》为依据，结合工作经验和工程实际进行防火设计，方案阶段就需要把因防火设计所带来的工程量及施工解决方法罗列，为后续各专业配合打好基础，避免无效工作，提升整体设计进度，降低设计成本。同时，为了完成优质的方案设计，应提高对建筑防火设计的重视程度，设计管理人员应了解建筑防火设计工作，并清楚设计工作的关键点和重要性。