1、1甲类工业建筑消防给排水设计方案探讨摘要：对某甲类工业建筑甲类厂房、甲类仓库、技术实验楼等区域的室外消火栓系统、室内消火栓系统、自动喷水泡沫联用系统的设计进行了介绍，并对自动喷水泡沫联用系统的选用，自动喷水泡沫联用系统自喷水至喷泡沫的转换时间、消防事故水的排放及应急事故水池的设置等问题进行了分析探讨。 关键词：甲类工业建筑；自动喷水泡沫联用系统；闭式自动喷水泡沫联用系统；雨淋自动喷水泡沫联用系统；应急事故水池 中图分类号 TU-0： 文献标识码：A 文章编号： 项目概述 本项目为港资的涂料生产工厂，生产规模为年产涂料 7500t、涂料用稀释剂 2500t。涂料产品生产过程主要涉及：光油制作；色
2、浆制作，调色，包装，过滤、灌装等工序。涂料稀释剂的生产过程分为混配、过滤和灌装三个步骤。 光油制作：根据不同清漆产品原辅料配方向开启分散搅拌的容器中依次添加溶剂、树脂或助剂，在常温常压下混合均匀后停止搅拌。取样检验合格后包装储存于危险品仓库待用。 色浆制作和研磨：向开启分散搅拌的容器中依次加入溶剂、树脂、颜料、助剂，调制好的浆料转移到研磨机内进行粒度研磨。细度检测合格后过滤，包装得到的所需色浆，储存于危险品仓库待用。 2调色：首先在容器中投加光油，之后逐步加入色浆调色。调色过程中取样制版检色、检测性能。 过滤、灌装：产品性能检测合格后需对粗产品进行过滤，以提高涂料纯净度。过滤后的成品即可进行灌
3、装。 本项目由甲类生产车间、地下溶剂库区、甲类仓库、丙类仓库、技术实验楼、研发楼、设备用房等组成。主要建筑物生产类别及主要功能列举如下： 1.1 地下溶剂库为地下储罐区，主要贮存涂料及稀释剂生产所需的各种辅助化学原料，如乙酸乙酯、正丁醇、异丁醇、丁酮、乙二醇丁醚、乙酸丁酯、异丙酮、甲苯、二甲苯、丙酮、甲基戊基酮、乙酸异丁酯。 1.2 甲类生产车间建筑面积 4906m2，两层，有甲类液体的混合投加等操作区域； 1.3 甲类仓库 A（建筑面积约 1476 m2，单层）主要贮存各种树脂类原料、桶装溶剂、成品及半成品色浆等； 甲类仓库 B（建筑面积约 1476 m2，单层）主要贮存色粉、各种粉状原材料
4、以及各种树脂、各种助剂、各种半成品等。 丙类仓库（建筑面积 2910m2，五层）用于储存涂料铁包装桶、包装纸箱、日常办公用品和设备维修件等。 技术实验楼（建筑面积 2280m2，四层）主要用于原辅材料质量检验、喷板验色试验，出场产品性能验证，新产品开发试验等。 研发楼（建筑面积 2310m2，四层） 消防设计方案简介 3本项目消防水源为市政自来水，市政压力 0.30MPa。由市政道路上引入两根 DN200 进水管，在厂区内形成 DN200 室外环网，供用地范围内生活和消防用水。室外消防用水由市政管道直接供给。室内消防用水由消防水池供给。 本项目消防系统主要包括如下几个部分：室外消火栓系统、室内
5、消火栓系统、自动喷水泡沫联用系统。现分别简介如下。 2.1 室外消火栓系统：在室外消防环管上按规范设置室外消火栓。 甲类车间：Q=30L/s，火灾延续时间 3h； 甲类仓库 A、甲类仓库 B、丙类仓库：Q=25L/s，火灾延续时间 3h； 研发楼，技术实验楼：Q=25L/s，火灾延续时间 2h。 2.2 室内消火栓系统：厂区内各建筑均按规范设置室内消火栓，Q= 10 L/ s， H = 0. 60 MPa。 甲类车间、甲类仓库 A（1476m2） 、甲类仓库 B（1446m2） 、丙类仓库：Q=10L/s，火灾延续时间 3h。 研发楼，技术实验楼：Q=10L/s，火灾延续时间 2h。 2.3
6、自动喷水泡沫联用系统 2.3.1 甲类生产车间自动喷水泡沫联用系统设计 参照自动喷水灭火系统设计规范( GB 50084-2001，2005 年版，以下简称“喷规”)，本工程甲类生产车间为严重危险级工业厂房，采用雨淋自动喷水泡沫联用系统前期喷水后期喷泡沫的方式。取设计喷水强度 q=16 L/ ( min?m2 )，作用面积不小于 260 m2 ，持续喷水时间1h，其中持续喷泡沫的时间不少于 10min。采用 K=115 的泡沫水雾喷头，4喷头最低工作压力 0.12MPa。 为了保证喷水区域边界的喷头布置能有效地扑灭分界区附近的火灾，系统设计流量拟按照相邻作用面积的两个雨淋阀组同时开启计算。为了
7、避免系统的总用水量过多，水渍损失较大，影响系统的经济性能，两个雨淋阀组的作用面积之和不大于 400m2，其中单个雨淋阀组的作用面积不大于 260m2。 2.3.2 系统设计流量： 式中 Qs系统设计流量（L/s） ； 最不利作用面积内各喷头节点流量，L/min； n最不利点处作用面积内的喷头数。 经计算，甲类生产车间设计流量 Qs=140L/s。 2.3.3 泡沫混合液量： 式中 WL泡沫混合液量（L） ； tL连续供给泡沫混合液的时间。 经计算，泡沫混合液量 WL=84000L=84m3。 2.3.4 泡沫液量（Wp）计算和储罐选用。 式中 b%采用的泡沫混合比，在泡沫喷淋系统中有 3%和
8、6%两种，3%用于扑灭非极性溶剂的火灾，6%用于扑灭水溶性或极性溶剂火灾。本工程泡沫混合比选用 6%。 5经计算，泡沫液量 Wp=5040L。 考虑水-泡沫转换的损失、储罐内一定留存量、管道内的残余量、混合比的上限等因素，泡沫液储罐有效容积应为=6500L。故选用 PGN6500型泡沫液罐一套（与甲类仓库 A、甲类仓库 B 共用） 。 2.3.5 泡沫液的选择 本项目同时存在水溶性和非水溶性甲乙类液体。根据“泡沫规”3.2.3条必须选用抗溶性泡沫液。其主要有以下两种：一种是抗溶性氟蛋白泡沫液，其价格低，储存期短，一般为 2 年左右；另一种是环保型抗溶性水成膜泡沫液，其储存期比较长，一般为 8
9、年，节省费用，不污染环境。本项目采用环保型抗溶性水成膜泡沫液。 2.3.6 泡沫比例混合器的选型 选用 PHY-160 压力式比例混合器，泡沫混合液最大流量 140L/s（与甲类仓库 A、甲类仓库 B 共用） 。 2.3.7 水泵设计扬程的计算 经计算，甲类仓库泡沫喷淋所需水泵扬程=0.70MPa。 2.3.8 甲类仓库自动喷水泡沫联用系统设计 本工程有甲类仓库 A 和 B，每个仓库占地面积约 1476m2（长 82m宽 18m高 8m） ，单层。货架高度 3.7m，储物高度 6m 以下。每个甲类仓库分为 3 个防火分区，每个防火分区面积不超过 500m2。参照 “喷规” ，本工程甲类仓库为货
10、架储物级仓库，采用雨淋自动喷水泡沫联用系统，采用前期喷水后期喷泡沫的方式。取设计喷水强度 q=24.5 L/ ( min?m2 )，作用面积不小于 200m2。持续喷水时间 2h，其中持续喷泡沫6的时间不少于 10min。采用 K=115 的泡沫水雾喷头，喷头最低工作压力0.35MPa。 为了保证喷水区域边界的喷头布置能有效地扑灭分界区附近的火灾，系统设计流量按照相邻作用面积的两个雨淋阀组同时开启计算。为了避免系统的总用水量过多，水渍损失较大，影响系统的经济性能，每个防火分区设置四个雨淋阀组，两个雨淋阀组的作用面积之和不大于 250m2。 经计算，甲类生产车间设计流量 Qs=120L/s。泡沫
11、混合液量WL=69000L=69m3。 泡沫液量 Wp=4140L。 选用 PGN6500 型泡沫液罐一套（甲类仓库 A、甲类仓库 B 与甲类车间共用） 。 选用 PHY-160 压力式比例混合器（甲类仓库 A、甲类仓库 B 与甲类车间共用） 。 水泵设计扬程要求为 1.00MPa。 2.3.9 技术实验楼自动喷水泡沫联用系统设计 技术试验楼属民用建筑。但考虑技术实验楼中使用少量危化品（其中含有甲类物质） ，在技术实验楼内设置闭式自动喷水泡沫联用系统。拟同时参照“喷规”以及“泡沫规” ，取喷水强度 q=6.5L/( min?m2 ) ，作用面积 160 m2 ，持续喷水时间 1h，其中持续喷泡
12、沫的时间不少于10min。采用 K=80 的闭式洒水喷头，喷头最低工作压力 0.10MPa。 经计算，技术实验楼设计流量 Qs=32L/s，泡沫混合液量WL=19200L=19.2m3， 7泡沫液量 Wp=1.152 m3。 考虑水-泡沫转换的损失、储罐内一定留存量、管道内的残余量、混合比的上限等因素，泡沫液储罐有效容积应为=1350L。故选用 PGN1500型泡沫液罐一套，设置在技术实验楼设备间内。 选用 PHY-32 压力式比例混合器，泡沫混合液最大流量 32L/s。 水泵设计扬程要求为 0.55 MPa。 2.3.10 小结 a. 室内消火栓系统水泵参数为 Q=10L/s，H=0.60M
13、Pa，一用一备。灭火初期的消防用水由丙类仓库屋顶水箱间内的有效贮水容积为 18m3 的高位消防水箱、消火栓给水系统增压稳压泵组提供。在室外共设置 2 套消防水泵接合器。 b. 自动喷水泡沫联用系统各区域设计参数如下： 甲类车间 Q=140L/s，H=0.70MPa；甲类仓库 A、甲类仓库B：Q=120L/s，H=1.00MPa；技术实验楼 Q=32=L/s，H=0.55MPa。 综上，取自动喷水泡沫联用系统水泵参数为Q=70L/s，H=1.00MPa，两用一备；泡沫液储罐 6.5m3 一套，PHY-160 压力式比例混合器一套。灭火初期的消防用水由丙类仓库屋顶水箱间内的有效贮水容积为 18m3
14、 的高位消防水箱提供。在室外共设置 10 套消防水泵接合器。 c消防水池容积为 972m3，计算见表 1。 表 1 消防水池容积计算 8关于自动喷水泡沫联用系统的选择。 自动喷水泡沫联用系统主要分为两种形式：一为闭式自动喷水泡沫联用系统， 即在原有的湿式自动喷水灭火系统中增加泡沫供给装置，使系统能喷泡沫，采用泡沫灭火剂来强化闭式系统性能；二为雨淋自动喷水泡沫联用系统，即在原有的雨淋系统中增加泡沫供给装置。雨淋自动喷水泡沫联用系统有两种方式，一种方式为系统前期喷泡沫灭火，后期喷水冷却防止复燃；另一种方式为系统前期喷水控火，后期喷泡沫强化灭火效能。 雨淋自动喷水泡沫联用系统采用前期喷泡沫后期喷水的
15、方式时，一套雨淋阀组需对应一套泡沫液储罐和泡沫比例混合器，经济性能较差，并且设备布置分散，不易管理，安全性低。这种方式适用于雨淋阀设置数量少的场所。本项目设置雨淋自动喷水灭火系统的建筑比较多，雨淋阀组比较多，因此系统不适合采用这种灭火方式。 雨淋自动喷水泡沫联用系统采用前期喷水后期喷泡沫的方式时，多个雨淋阀组只需对应一套泡沫液罐和泡沫比例混合器，因而系统的费用相对较低。泡沫比例混合器及泡沫液罐可以设置在距离火灾点较远的消防泵房内，便于与消防泵集中控制和管理，在及时有效扑灭火灾的同时提高了系统安全性。因此，本项目雨淋自动喷水泡沫联用系统采用此种灭火方式较合适。 本项目甲类厂房、甲类仓库 A、甲类
16、仓库 B 均采用雨淋自动喷水泡沫联用系统，雨淋阀组均设置在各建筑单体内。甲类厂房、甲类仓库 A、9甲类仓库 B 共用一套泡沫液罐。泡沫液罐和压力式泡沫比例混合器组装在一起作为一个整体设置在消防泵房中。 考虑技术实验楼中使用少量危化品，为强化灭火能力，技术实验楼采用闭式自动喷水泡沫联用系统。泡沫液罐和湿式报警阀组设置于技术实验楼的设备间内，压力式泡沫比例混合器设置于报警阀组之后。 关于技术实验楼闭式自动喷水泡沫联用系统作用面积的选用 技术实验楼采用闭式自动喷水泡沫联用系统，喷水强度参照“泡沫规”采用 6.5L/（min?m2） ，作用面积参照“喷规”采用 160m2，而未参照“泡沫规”采用 46
17、5m2。考虑技术实验楼中仅使用少量危化品，作用面积采用 160m2 即能够满足及时有效扑灭筑火灾的要求。 自动喷水泡沫联用系统自喷水至喷泡沫的转化时间问题 在泡沫消防水泵启动后，将泡沫混合液输送到甲类车间最不利喷头的时间为 T=1.15min，将泡沫混合液输送到甲类仓库最不利喷头的时间为T=1.20min，将泡沫混合液输送到技术实验楼最不利喷头的时间为T=0.89min。经核对，本项目泡沫消防泵站与保护对象的距离和设计管径满足“泡沫规”4.1.10 条的要求，即在泡沫消防水泵启动后，将泡沫混合液输送到保护对象的时间不大于 5min。 为了尽量缩短系统自喷水至喷泡沫的转换时间，将压力式泡沫比例混
18、合器设置于湿式报警阀组之后。经核算，技术实验楼闭式自动喷水泡沫联用系统泡沫比例混合器至最不利喷头的管道容积小于 720L，满足“喷规”5.0.8 条的要求，即湿式系统自喷水至喷泡沫的转换时间，按4L/s 的流量下，不应大于 3min。 10事故水的排水问题 地下溶剂库为全地下式的，没有地上部分，因此不需设消防喷淋系统，不存在消防喷水外泄的问题。为防止槽车向罐内进料、隔膜泵向车间输送溶剂发生故障时溶剂外溢，在地下溶剂库的泵区和卸料区设置高200mm 围堰，在集水坑的排水口处设置阀门井和水封井，并且在分别通向应急事故水池和雨水管道的地方设置阀门井，正常情况下雨水流向雨水管道，事故状态时，关闭通向雨
19、水管道的阀门，打开通向应急事故水池的阀门。 甲类车间、甲类仓库 A、甲类仓库 B、技术实验楼均采用 150mm 门槛防止泄漏危险品及消防水外流，并防止室外雨水进入；在室内考虑设置足够的排水口，并在室外排出口处设置阀门井和水封井，将事故水排放至应急事故水池。 应急事故水池的设置 GB504832009化工建设项目环境保护设计规范规定：“化工建设项目应设置应急事故水池” ，以保证事故时能有效地接纳装置排水、消防废水等污染水，避免事故污染水进入水体造成污染。 本项目应急事故水池主要存储地下溶剂库的泵区和卸料区的泄露物料，以及甲类车间、甲类仓库 A、甲类仓库 B、技术实验楼的消防废水和泄露物料。 消防废水最大量为按照甲类仓库室外消火栓系统、室内消火栓系统、雨淋自动喷水泡沫联用系统消防用水总量 1242m3。 考虑满足收集消防废水和泄露物料，本项目设置有效容积 1250m3 的
