论文《电站输煤栈桥消防设计探讨》-仁创编译转载

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　　摘要：输煤栈桥作为电站或化工厂燃料供给系统的一个重要环节，因环境特殊，火灾蔓延速度快，已成为消防重要关注点。本文通过分析近几年GB50229版本，探讨新规设置开式消防系统产生雨淋阀多、如何开启、消防水量大等新问题，并提出一些相关措施和建议，供相关技术人员参考和借鉴。

　　关键词：输煤栈桥;雨淋阀;火电厂;GB50229

　　近年电站输煤系统火灾频发，据有关资料统计，输煤系统火灾次数占电站火灾第三位，已成为重要的火灾危险源之一。闭式输煤栈桥横向通道受输煤皮带的阻断，很难快速地从一侧抵达到另一侧进行消防操作。一旦输煤皮带起火，火源随着皮带移动，灭火难以捕捉，形成火灾面积扩大;同时，封闭栈桥内易形成抽风或烟筒效应，火势形成的上升气流，快速向通廊的高处蔓延，致使燃烧根据快速和猛烈，直至烧毁栈桥;此外，封闭式输煤栈桥，因其工作空间狭小，火灾援救及灭火出入口有限，极不利消防操作，逐渐成为防火规范设计的难点和关注点。新版的《火力发电厂与变电站设计防火标准》(GB50229-2019)，根据我国经济发展状况，对输煤站的火灾特性提出了新的要求，同时也带来了一些问题。

　　1消防设计规范的要求和加强

　　电站封闭栈桥火灾的特殊性，为此《火力发电厂与变电站设计防火规范》(GB50229)规范对此也不断更新，表1为GB50229不同版本消防设施对比。从表1看，随着我国经济发展水平提高，消防设施总体要求在不断加强，同时，消防设施更贴近实际情况。电站输煤栈桥消防设计的研究虞启义，何雨航，徐良斌(中国联合工程有限公司，浙江杭州310052)摘要：输煤栈桥作为电站或化工厂燃料供给系统的一个重要环节，因环境特殊，火灾蔓延速度快，已成为消防重要关注点。本文通过分析近几年GB50229版本，探讨新规设置开式消防系统产生雨淋阀多、如何开启、消防水量大等新问题，并提出一些相关措施和建议，供相关技术人员参考和借鉴。

　　1.1取消了栈桥消火栓设置

　　2006版和2019版规范，根据栈桥的空间狭小，且中间受阻于皮带隔离，不利消火栓取用和操作，故合理地取消消火栓设置。

　　1.2防火水幕全覆盖

　　从规范更新看出，新版规范加强水幕设置范围，考虑到火灾的危险性及防火分区，调整为不论机组大小，是否为钢栈桥，要求运转栈桥与转运站、筒仓、碎煤机室、主厂房连接处应设置防火分隔水幕，全覆盖所有新建电站。

　　1.3提高固定消防要求

　　钢制栈桥可以地面拼装，高空吊装，相比传统的混凝土，达到降低高空支模架、提高施工速度等优点，近年开始得到广泛使用;但钢栈桥在火灾中易变形软化，相对传统的混凝土栈桥耐火性差，因此，在2006版规范中，对钢栈桥提出了增设自喷或水喷雾的要求。2019版规范，进一步考虑栈桥风筒效应，对固定消防系统提出了反应更迅速的开式灭火系统(雨淋系统)，提高初期灭火的可靠性。

　　1.4提升消防水量

　　随着电厂规模的扩大，有些电厂厂区面积已符合《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974的2处火灾的要求，故在2006版规范取消厂区同一时间内火灾次数按一次确定的规定。在新版规范中，进一步提高消防水量，取消200版规范中当建筑物内有自动喷水、水喷雾等时，可叠加室外消火栓水量的50%的减量值，提高室外消防用水量。

　　2新版规范的设计及探讨

　　2.1小机组的钢栈桥设计

　　2006版规范的7.1.10条明确规定，封闭式运煤系统建筑物为钢结构时，应设置自动喷水灭火系统或水喷雾灭火系统。此次更新对单台机组≥50MW规模提出要求设置开式灭火系统，但对单台机组<50MW的电站未做明确要求。目前，因环保要求，很多园区的撤销自备小锅炉，新建集中供热电站，往往单台锅炉可以达到300t/h的蒸发量(按照锅炉蒸发量，远超过50MW机组)，但单台机组却很难满足50MW的发电量。根据最新规，栈桥可不设置固定自动灭火系统，故一旦该处发生火灾，将很难有效灭火或扑救。新建热电站肩负园区供热，重要性较高，故建议未来规范或技术人员进一步扩大对钢结构输煤栈桥的固定自动灭火系统要求。

　　2.2钢栈桥固定自动灭火方式

　　新规7.1.6条和7.1.7条明确≥50MW且<300MW机组的钢栈桥应设置开式灭火系统;但对应条文说明：针对钢结构的传统防火措施涂刷防火涂料，从电厂全局出发，为降低防火措施的造价，采用主动灭火措施(如自动喷水或水喷雾的系统)是必要的;而在7.1.8条提出≥300M机组易自然燃煤种的电厂，设置水喷雾或自动喷水灭火系统。这就在是否设置自喷，在钢栈桥上规范的前后及条文说明的不一致。此外，开式灭火系统包含的系统比较多，如雨淋系统、水喷雾系统等，根据《水喷雾灭火系统技术规范》的3.1.条及条文说明，水喷雾系统更倾向于栈桥内输煤皮带消防保护，这与GB50229规范的保护对象钢栈桥不符。为消除设计的疑惑，考虑到封闭栈桥的特殊性，消除闭式喷头反应时间，起到快速扑灭初期火灾，宜统一采用开式自动喷水系统(雨淋系统)。

　　2.3给水管网的布置

　　一般电站输煤栈桥消防给水管网悬吊在屋顶钢架上，顺着栈桥的倾斜角度敷设。管网敷设方式有上行式给水(图1)或下行式给水(图2)。上行式给水，供水至高处的喷头，除克服管网的水力损失外，还需要克服喷头的高差，为满足高处最不利点喷头的工作压力，低处喷头富裕水压较多，喷水量偏大，导致上下水量不均和浪费;下行式给水，可利用喷头位置高差克服系统水力损失，有利于平衡系统水量。因此，在供水管网设置时，宜采用下行式给水。针对下行式给水，最不点区域和最大水量区，需要进行综合水力计算才能确定;以5.3m宽度的钢栈桥，设置三个喷头，同一个湿式报警阀系统为例进行分析。一般来说，当栈桥倾向角度不超过5°时，管道阻力损失与管道高差相近，具体详见表2。

　　2.4开式系统分区及雨淋阀

　　根据新规钢栈桥设置开式灭火系统，可为雨淋系统;根据《自动喷水灭火系统设计规范》5.0.10条：雨淋系统的喷水强度和作用面积应于闭式自动系统的相同，且每个雨淋报警阀控制的喷水面积不宜大于作用面，这就要求超过作用面积的钢栈桥必须进行分区设置。以常规50MW热电站双路皮带，宽带为5.3m长度为150m的栈桥为例，需要设置5个雨淋阀组(总面积795m2，单个作用面积160m2)，再加上栈桥末端1套水幕系统，汇集成6个雨淋阀组;若栈桥宽度加大、加长，雨淋阀组数量将会更多，因此，需要足够的空间放置这些阀组。但电站栈桥接口在主厂房、破碎楼或转运站接口处，空间十分有限，如何合适地布置这些阀组，需要在设计前期做好相关规划，否则，后续难以布置。

　　2.5开式系统操作

　　受制于雨淋阀的160m2作用面积限制，对于一段栈桥多个雨淋阀时，对运动火源存在如何启动几个雨淋阀进行灭火问题，目前，GB50229规范还未于明确。考虑栈桥烟囱效应及皮带带火向上运行情况，建议实际中除开启本段雨淋阀组外，还需开启相邻下一段雨淋阀组，这也与《水喷雾灭火系统技术规范》6.06条(分段保护输煤皮带的系统，在启动起火区段的雨淋报警阀的同时，应能启动起火区下游相邻区段的雨淋报警阀)的理念相同。

　　2.6喷淋水量及压力

　　由于栈桥是一个狭长的走道型面积，其消防喷水量不能简单通过作用面160m2与喷水强度8L/min·m2简单相乘计算，其实际用水量大大超过上述的理论水量。以双皮带5.3m栈桥为例，选用ZST-15直立式开式喷头，取最不利工作为0.12MPa，根据喷头布水曲线图和安装高度为2.7m时，可知喷头的保护半径为3.20m，具体详细的布置图如图3和图4，参数如表3。根据上述布置，为满足栈桥平面上任何一处喷水强度，针对5.3m栈桥，至少需要3个喷头覆盖才能满足设计强度表3开式喷头详细数据表布置参数栈桥宽度/mm同排喷头间距/mm排喷头纵向间距/mm喷头距离栈桥底高度/mm一排喷头数/个喷头型号53001850/1850310027003ZST-15喷头参数流量系数(MPa)1/2/min最不利点工作压力*/MPa喷头保护半径/mm单个喷头强度L/min.m2设计喷水强度L/min.m2需要喷头数/个800.1232002.72583说明：1.若取最不利点的工作压力0.05MPa，喷头保护半径2.5m，将无法满足边缘喷淋强度要求。要求，具体详见附图5喷头保护包络线。经水力计算，一个作用面积需要消防水高达35L/s左右，这与理论计算结果21.33L/s(8×160÷60=21.33L/s)，相差较大。究其原因，栈桥可视为走道通廊型自喷消防，为实现区域I的设计喷水强度8L/min.m2(3个喷头覆盖)，需要较多的喷头，同时，周边大量消防用水(区域II)喷到栈桥侧墙而无法有效利用，从而导致一个作业面积的消防水量剧增。因此，针对栈桥这类走道通廊型消防自喷，为实现全覆盖设计喷水强度。(1)最不利处的喷头压力应根据栈桥的宽度、喷头布置和喷淋强度综合考虑，宜选择高一些，故消防水泵选型时，水泵扬程适当留有余量。(2)由于栈桥狭长走道通廊效应，喷头布置及两侧大量消防用水未有效利用，一个作用区内的消防水量大大超过理论计算水量，配置消防泵流量需要有足够的余量。此外，由于栈桥烟囱效应的特殊性，开式自动喷水系统，需要开启两个雨淋阀，要求在消防泵流量计算时，按照两个作用面积的消防水量核算。

　　3结语

　　封闭式输煤栈桥，作为电站燃料营养供给系统一个重要环节，因其工作空间特殊性和风筒效应，已逐渐成为电站消防设计控制点。本次新版规范更新，更贴近实际，提升设施配置要求，但也带来了一些新的问题，考虑到钢栈桥的重要性，建议小型机组钢栈桥的亦配置自动喷水灭火系统;在开式灭火系统雨淋系统设计中，考虑栈桥分区雨淋阀组多的布置、开启数量等问题，通过实际水力计算确定最不利点、最大水量和工作压力，校核消防泵水量和扬程。

　　参考文献：

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　　[4]GB50219—2014,水喷雾灭火系统技术规范[S].北京:中国计划出版社,2014.

　　[5]GB50016—2014(2018版),建筑设计防火规范[S].北京:中国计划出版社,2018.

　　[6]周乃兵,曹立坤.石油化工企业封闭式输煤钢结构栈桥水消防系统选型[J].工业用水与废水,2012,43(4):82-84.

　　作者：虞启义 何雨航 徐良斌 单位：中国联合工程有限公司

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