技术 | 水泥厂室内封闭原煤堆场消防设计

一、概述

水泥生产需要大量的原煤，由于来源不同，或同一矿区的燃料差异性大，这些原煤进入水泥厂区后都需要进行预均化处理，以确保水泥生产的品质达标；同时为了保证生产的连续性，原煤还需要储存一定的数量；此外，为符合生产、环保等各方面的要求，原煤的预均化和储存，均要在室内封闭空间进行。因此，原煤预均化和储存堆场占地大，且厂房跨度大、长度大、直径大。从投资成本、生产运行来看，并结合征地情况和地形，堆场一般采用室内封闭长形原煤堆场。

根据调查，室内封闭原煤堆场内的原煤由于长期堆放，煤层内部会产生氢气、甲烷等可燃气体，并在封闭空间内聚集，浓度达到可燃气体爆炸下限后容易爆炸。如果原煤堆场中堆放的原煤有一些是高挥发性的品种或堆放时间较长，均会导致原煤的自燃，并且原煤在输送和装卸的过程中，往往会形成大量的煤尘，遇火容易发生爆炸。因此水泥厂的封闭原煤堆场是重点防火区域，做好消防设计至关重要。

2.1 设计依据

室内封闭原煤堆场的火灾危险性类别属于丙类，耐火等级为二级。根据《建筑设计防火规范》GB50016_2014(2018版)(以下简称“建规”)第8.2.1条第1款规定，建筑占地面积大于300m2的厂房和仓库应设置室内消火栓系统；根据第8.3.5条规定，难以设置自动喷水灭火系统的丙类库房等高大空间场所，应设置其他自动灭火系统，并宜采用固定消防炮等灭火系统。根据《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB50229-2019(以下简称“火规”)第7.5.6条规定，室内贮煤场应设置固定灭火水炮，并应符合：应保证至少一门水炮的水柱到达煤场内任意点，每门水炮的流量不宜小于20L/s，应具有直流和水雾两种喷射方式，宜采用就地手动控制；根据第7.3.2条规定，室内贮煤场可不设置室内消火栓系统。

根据《钢铁冶金企业设计防火标准》GB414-2018(以下简称“冶规”)第3.0.7条规定，封闭贮煤场建筑面积和防火分区面积不宜超过12000m2，当超过12000m2时，应设置消防炮灭火设施；根据第8.2.1条第2款规定，已设置自动灭火系统的室内贮煤场可不设置室内消火栓系统。

在该水泥厂招标技术文件中，业主要求室内封闭原煤堆场采用水喷雾灭火系统保护，但根据“建规”第8.3.8条及《水喷雾灭火系统技术规范》GB50219-2014相关规定，该原煤堆场不适用水喷雾灭火系统保护，应采用固定消防水炮保护。根据“火规”第7.5.6条规定及条文说明，并结合原煤堆场实际情况，采用手动消防水炮。

2.2 室内封闭原煤堆场消防灭火设施配置

(1)在原煤堆场沿墙均匀设置室内消火栓，消火栓间距按照30m考虑，保证同时有两股水柱覆盖堆取料机及附近原煤堆场。

(2)沿原煤堆场外墙的长边设置消防水炮，水炮覆盖范围约为50m，可以保证任何一点都有一门水炮的水柱保护。

(3)在室内封闭式长形原煤堆场栈桥与运煤转运站的衔接处设置水幕系统。

(4)原煤堆场外的室外消防管网应为环状布置。

(5)在堆取料机上配置手提式灭火器。

(6)进出室内封闭式长形原煤堆场的带式输送机栈桥设置水喷雾灭火系统。

2.3 工程实例

本文以阿曼某5000t/d水泥厂为例，进行室内封闭长形原煤堆场的消防设计。该水泥厂一期设计规模为一条5000t/d的熟料水泥生产线，并配备2×15MW自备电站及余热发电系统，采用一座储量为2×30000t平面尺寸为436m×55．6m的全封闭式长形原煤堆场，水泥生产线与自备电站共用原煤堆场，其建筑占地面积约24240m2，原煤堆场中的最高处约29m。全封闭式长形原煤堆场的顶棚采用轻型钢网架结构，网架直接落地。室内封闭长形原煤堆场剖面图如图1所示。

图1 封闭原煤堆场剖面示意图

2.3.1消防炮的设计射程

根据《固定消防炮灭火系统设计规范》GB50338-2003(以下简称“固定炮规”)第4.3.1条第3款，水炮的设计射程可按下式确定：

式中，Ds为水炮的设计射程，m；Dso为水炮在额定工作压力时的射程，m；Pe为水炮的设计工作压力，MPa；Po为水炮的额定工作压力，MPa。

2.3.2消防炮的设计流量

根据“固定炮规”第4.3.1条第5款，水炮的设计流量可按下式确定：

式中，Qs为水炮的设计流量，L/s；Qso为水炮在额定流量，L/s。

2.3.3固定消防炮的布置

消防水炮沿原煤堆场外墙的长边布置，按照各消防水炮厂家资料，并结合原煤堆场的实际情况及消防水泵的设计选型，原煤堆场的每个长边各布置5门PS30A型手轮式消防水炮。消防水炮选型参数为：额定工作压力0.8MPa，额定压力下射程55m，额定流量30L/s，工作压力范围0.8～1.0MPa，最大喷雾角120°，带有雾化功能。同时为了保证供水的可靠性，消防水管在长形原煤堆场周围成环状布置，并有两根消防水引入管与厂区室外消防环网连接。消防水炮平面布置见图2。

图2 消防水炮平面布置简图

根据“建规”、“固定炮规”及工程设计实践，并参照“火规”、“冶规”，对于水泥厂的室内封闭长形原煤堆场，由于其建筑占地面积大、室内净高较高、内部空间不易做防火分隔、危险等级高的特点，采用固定消防炮灭火系统是室内封闭长形原煤堆场较为理想的消防灭火措施，同时可辅助使用室内消火栓及手提式灭火器。

作者：秦江江，梁丽鹏

来源：《中材海外工程有限公司》

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