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非电行业大型输煤、锅炉岛消防设计介绍

时间:2021-09-01 16:02:35    

来源:《今日消防》杂志    

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   责任编辑:xfj119

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非电行业大型输煤、锅炉岛消防设计介绍

  摘要:随着我国工业化进程的不断推进,大型贮煤输煤设施及锅炉也在非火电行业得到应用。本文结合非电力行业的北方某化工厂输煤岛、锅炉岛工程项目,对其执行的设计标准、固定消防系统设计的重点、难点问题进行了介绍。
 
  关键词:非电行业输煤岛;非电行业锅炉岛;消防系统设计
 
  近年来,随着我国工业化进程的不断发展,大型贮煤输煤设施及锅炉也在非火电行业得到应用,如钢铁、化工等行业。在非电行业中的输煤、锅炉岛与火力发电厂的输煤系统、主厂房燃烧热力系统不同,火力发电厂内的主厂房燃烧热力系统、输煤系统是火力发电厂的主体设备,而非电行业中的输煤、锅炉岛只是整个工程的附属装置。因此不能继续执行《火力发电厂与变电站设计防火标准》,而应执行适用范围更宽泛的《建筑设计防火规范》。由于《建筑设计防火规范》不是有针对性的专业规范,这样就大大的提高了输煤、锅炉岛消防设计、施工的难度。本课题通过开展方案研究,开创新方法等一系列措施,成功解决了各项技术难题。
 
  一、项目背景
 
  北方某新建煤化工厂,为满足全厂工艺装置对大量蒸汽的需求,保证化工装置可靠运行,需配套建设蒸汽生产设施,项目考虑建设高温高压循环流化床锅炉及其配套设施(以下简称锅炉岛)。同时为满足全厂工艺对煤源的需求,需配套建设气化用原料煤和锅炉用燃料煤所需的煤储运设施(以下简称输煤岛),包含卸煤、储煤、混煤、上煤等系统。化工行业的输煤、锅炉岛与火力发电厂的输煤系统、主厂房燃烧热力系统不同。火力发电厂内的主厂房燃烧热力系统、输煤系统是火力发电厂的主体设备,而非电行业中的输煤、锅炉岛只是整个工程的附属装置。经与当地消防部门沟通确认,结合当地实际情况,本项目输煤、锅炉岛部分不执行《火力发电厂与变电站设计防火标准》,而执行通用性更强的《建筑设计防火规范》。
 
  二、采用《建筑设计防火规范》对输煤、锅炉岛消防部分设计的影响分析
 
  按照《火力发电厂与变电站设计防火标准》,主厂房的火灾危险性类别按照定义为丁类。而按照《建筑设计防火规范》,主厂房中除氧煤仓间内含有可燃固体,火灾危险性定义为丙类,主厂房中的锅炉房定义成丁类,但主厂房中除氧煤仓间着火后,可燃物煤足以构成爆炸或燃烧的危险,因此主厂房的火灾危险性类别定义为丙类。丙类建筑当采用高层厂房或建筑面积大于500m2的地下或半地下丙类厂房时,应设置自动灭火系统,并宜采用自动喷水灭火系统。因此本工程在输煤岛各个转运站、碎煤机室、筒仓、汽车卸煤沟等建构筑物及锅炉岛的主厂房中均需采用自动灭火系统。
 
  本项目输煤、锅炉岛的消防系统执行《建筑设计防火规范》,设置了自动喷水灭火系统,如预作用系统、雨淋系统、干式系统等,使得其设计的各个建构筑物的消防水量比常规火力发电厂输煤系统的消防水量大,各建筑物消防水量详见表1。


表1输煤岛消防系统固定消防水量对比表
 
  注:本工程上煤系统设计容量与火力发电厂2x660MW上煤系统相当,实际工程根据具体计算,数值会有一定差距,本表是根据规范理论值进行列举。
 
  设计过程中,应注意各个建构筑物的消防干管管径比常规火电项目更大,设置自动喷水系统的建筑物消防水干管至少在DN200以上。并应核算总体院设计的消防水泵、水池的容量是否满足消防设计的要求。
 
  《建筑设计防火规范》对于输煤、锅炉岛中建构筑物的固定消防灭火系统的要求高于《火力发电厂与变电站设计防火标准》,详见表2、3。

  表2 输煤岛消防系统设计对比表(本工程上煤系统设计容量与火力发电厂2x660MW上煤系统相当)

  表3 锅炉岛消防系统设计对比表(本工程单台锅炉容量与火力发电厂135MW机组容量相当)
 
  三、输煤、锅炉岛中自动灭火系统设计难点分析
 
  (一)输煤、锅炉岛中大空间自动灭火系统设计难点分析
 
  输煤岛中的碎煤机室因要满足输煤落料转运的工艺要求,及设备检修起吊的要求,碎煤机室内一些楼层高度比较高。超过了《自动喷水灭火系统设计规范》中规定的采用预作用系统中危险级II级最大净空高度要求的12m。预作用系统无法满足要求,因此应设置雨淋系统。受煤斗制约,需要在侧墙安装侧墙式喷头,对本层进行保护。
 
  输煤岛中的汽车卸煤沟因本工程工艺要求,气化用煤和锅炉用煤需严格分开,不能掺混。为满足汽车接卸,汽车卸煤沟地下深度较大。超过了《自动喷水灭火系统设计规范》中规定的采用预作用系统中危险级II级最大净空高度要求的12m。预作用系统无法满足要求,因此设置雨淋系统。受叶轮给煤机制约,需要在侧墙安装侧墙式喷头,对本层进行保护。并设置雨淋阀间集中布置阀组。
 
  锅炉岛主厂房中的锅炉房为丙类大空间场所,建筑中只有锅炉燃烧器是主要的火灾危险源并需要灭火保护,因此采用雨淋系统保护锅炉燃烧器。
 
  (二)输煤岛自动喷水灭火系统设计难点分析
 
  输煤岛中转运站、碎煤机室、筒仓等建筑中因运煤设备的荷载大,而部分建筑跨度也大,因此结构梁的布置较多,并且相对较大,这对建筑物内的喷头布置有很大的难度。设计过程中应反复调整喷头间距,并且增加梁下下喷型喷头,才能满足保护要求。因各层最大净空高度不同,净空高度在8m、8~12m、大于12m不等,同一建筑物应采用不同的自动喷水灭火系统,采用不同喷水强度,不同形式的喷头进行多次计算,计算复杂性增大。
 
  四、水幕作为输煤栈桥防火分隔隔断
 
  根据《建筑设计防火规范》,每个防火分区的最大允许建筑面积要求,部分高层栈桥、廊道及汽车卸煤沟等地下或半地下厂房需设置防火分隔,本工程考虑输煤皮带无法分段,并且无法设置防火门、防火卷帘等作为防火分隔,因此采用水幕系统作为防火分隔。
 
  五、寒冷地区消防设计难点
 
  本工程地处北方寒冷地区,其中煤场区域因面积较大,且长期通风,不采用采暖设施。为保证煤场的消防水炮自动灭火系统正常运行,需在消防环管设置放空阀,并应在进入冬季前放空消防水炮环管内消防水。
 
  筒仓设备层及汽车卸煤沟零米层无法设置采暖设施,因此采用干式灭火系统。
 
  六、固定消防系统在施工中的难点分析
 
  在固定消防设备安装施工过程中也存在很多问题,如转运站地下部分,因地面存在很大坡度,喷淋施工脚手架搭建困难。转运站楼层较高,设备安装后,喷淋安装难度比较大,脚手架搭建,移动困难。结构梁过多,喷头与梁的间距不好控制。
 
  施工现场采用多种办法使施工人员安全、方便的安装。对于碎煤机室、转运站等较高楼层的喷淋管网,在运煤等设备进场前采用升降车安装喷淋管道。而对于地下部分转运站等升降车无法进入的区域,现场搭建满堂红脚手架,将整个施工层铺满。对于斜坡角度较大的皮带层,采用特制脚手架,使施工区域更加平稳。
 
  七、结语
 
  对于非电行业的输煤、锅炉岛的消防设计,在发电厂的成熟的设计理念可能因行业要求不同而不适用。本文结合实际工程将《建筑设计防火规范》的消防部分设计在非电产业中输煤、锅炉岛上的应用进行详细说明,并对设计、施工中的难点和解决方案进行了介绍,以供同类工程借鉴使用。
 
  参考文献:
 
  [1]GB 50016-2014,建筑设计防火规范[S].
  [2]GB 50084-2017,自动喷水灭火系统设计规范[S].
  [3]GB 50229-2019,火力发电厂与变电站设计防火标准[S].
 
  作者简介:宫瑶(1987-),女,工程师,主要从事电厂给排水设计。唐勇   尹奇  李贵雷   西南电力设计院有限公司
相关关键词: 消防论文