于華貴
（武漢石化設(shè)計院，湖北 武漢 430082）

　　摘要：水消防是消防設(shè)計中的一個重要組成部分，現(xiàn)行的規(guī)范中對水消防的設(shè)計還存在一些盲點。本文在查閱大量資料的基礎(chǔ)上結(jié)合實際工作經(jīng)驗，對水消防設(shè)計中系統(tǒng)規(guī)模的確定、水泵設(shè)置、聯(lián)鎖控制、管網(wǎng)及輔助設(shè)施的布置等作了較詳細的闡述。
　　關(guān)鍵詞：消防給水；穩(wěn)高壓；聯(lián)鎖控制；消防管網(wǎng)
　　中圖分類號：TU998.1
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009-2455(2002)05-0060-03

　　在規(guī)模經(jīng)濟的要求下，工業(yè)生產(chǎn)裝置或貯罐區(qū)規(guī)模不斷大型化，其消防要求在不斷提高。如何進行有效的水消防系統(tǒng)設(shè)計？消防規(guī)范沒有對相關(guān)的技術(shù)要求和設(shè)計參數(shù)作明確的規(guī)定，往往讓設(shè)計人員無從下手，無法準確把握。筆者經(jīng)廣泛查閱有關(guān)資料，結(jié)合自己在設(shè)計中的體會，對水消防系統(tǒng)的設(shè)計進行了總結(jié)。

1 水消防系統(tǒng)規(guī)模的確定

1.1 供水范圍的確定原則
　　為減少消防泵房的設(shè)置，節(jié)約工程投資和平時的設(shè)備維護，設(shè)計人員總希望消防系統(tǒng)覆蓋的范圍盡可能大些。但筆者認為，一味擴大系統(tǒng)的供水范圍，將導致消防水泵揚程過高、電機功率過大，對電源的要求更高。另外由于消防水泵揚程大，導致消防泵房近處管網(wǎng)壓力過高，從而對管材及施工要求高，并且為了達到管網(wǎng)的均衡供水，需要設(shè)置大量減壓措施。當供水范圍過大時，根據(jù)規(guī)范要求，同一消防系統(tǒng)可能要考慮兩處火災(zāi)的同時發(fā)生，因而增加了消防水泵和管網(wǎng)的供水量，也給消防施救帶來困難。系統(tǒng)過大，穩(wěn)壓水泵的供水量增加，從而增加了日常運行費用。因此，消防系統(tǒng)的供水范圍應(yīng)經(jīng)過經(jīng)濟技術(shù)比較確定。筆者認為，系統(tǒng)供水范圍以在最不利情況下室外管網(wǎng)總水頭損失≤0.2～0.3MPa為宜。
1.2 消防水量的確定
　　系統(tǒng)內(nèi)裝置及罐區(qū)分別進行計算，取最大值作為系統(tǒng)消防供水量。貯罐消防冷卻水量的計算，因介質(zhì)及類型的不同根據(jù)規(guī)范要求的冷卻供水強度進行計算。工藝裝置的消防用水量，應(yīng)根據(jù)其規(guī)模、火災(zāi)危險性類別等綜合考慮確定。當確定有困難時，石油化工裝置消防用水量可按表1選定。

表1 石油化工裝置消防用水量 裝置類型 消防用水量/(L·s^-1) 中型 大型 石油化工 150～300 300～450 煉油 150～230 230～300 合成氨及氨加工 90～120 120～150

2 水泵的設(shè)置

2.1 消防水泵的設(shè)置
　　消防水泵的流量應(yīng)能滿足系統(tǒng)范圍內(nèi)最大消防水量的要求。消防水泵的揚程計算，應(yīng)按消防環(huán)網(wǎng)中一條主干管發(fā)生故障時，其余的主干管仍能通過全部消防水量的前提下，計算最不利點所需要的水泵揚程。如果局部水頭損失無法準確計算，可為沿程水頭損失的10％～20％。最不利點的確定應(yīng)充分考慮最大的消防水量、系統(tǒng)中距消防泵房的最遠點、系統(tǒng)中地勢最高等綜合因素考慮，分別進行計算比較確定。
　　消防水泵根據(jù)消防流量和壓力和要求，選用流量－揚程曲線平緩的泵型。綜合分析目前各類型水泵的供水性能，一般選用S型離心泵比較適合實際工程的需要，其系列特別是大型泵的系列較多，便于設(shè)計選用。除選用S型離心泵以外，有時也可采用多級離心泵，但使用較少，主要問題是多級離心泵的揚程容易滿足要求，但流量都較小，不容易滿足設(shè)計要求而且效率比較低，泵體外形體積也較大。
　　消防水泵出水管上的自動控制閥門按其閥后管網(wǎng)壓力為零時選用較為安全，而不應(yīng)考慮平時管網(wǎng)維持的壓力，便于管網(wǎng)無壓時能順利地將出水管上的閥門打開。為了消防水系統(tǒng)平時的測試需要，在消防水泵出水管與消防水池之間需設(shè)旁通管路，以供平時測試之用。
2.2 穩(wěn)壓水泵的設(shè)置
　　穩(wěn)壓水泵設(shè)計應(yīng)盡量選用流量－揚程曲線陡落的泵型。穩(wěn)壓泵的揚程根據(jù)消防系統(tǒng)的要求確定，穩(wěn)壓范圍不宜過高，壓力過高對管網(wǎng)材質(zhì)和施工要求高，整個系統(tǒng)也易發(fā)生泄露現(xiàn)象，可適當?shù)陀谙浪玫膿P程，但最小揚程不得低于最不利點設(shè)備所需的靜壓頭的要求。因工業(yè)水消防系統(tǒng)供水范圍較大，設(shè)計中一般采用連續(xù)運行的方式，故其流量較民用建筑消防中的穩(wěn)壓泵大。對石油化工企業(yè)而言，穩(wěn)壓泵流量一般可選擇10～50m3/h，揚程70～80m，但應(yīng)以消防系統(tǒng)的大小確定。穩(wěn)壓水泵可不設(shè)自啟動。
2.3 水泵數(shù)量的確定
　　因消防水泵只是在消防時才使用，故消防水泵的設(shè)置不必過分考慮運行組合達到最低能耗的要求。為減少消防水泵的臺數(shù)，簡化消防時儀表、電氣間聯(lián)鎖的環(huán)節(jié)，減少消防泵的面積，筆者認為消防水泵和穩(wěn)壓水泵均采用1用1備的形式較好，改造項目有可利用的舊設(shè)備外，備用泵和工作泵盡量采用同型號泵，電源采用雙回路。如不能保證雙回路，應(yīng)采用內(nèi)燃機作為備用動力源，泵房設(shè)計應(yīng)考慮可儲備機組連續(xù)運轉(zhuǎn)6h的油料。

3 聯(lián)鎖要求

　　有關(guān)規(guī)范僅要求消防水泵自動控制，但未作詳細的規(guī)定，因此對不同的設(shè)計人員采用的聯(lián)鎖形式可謂五花八門。筆者認為本著能實現(xiàn)消防水泵自啟動、故障狀態(tài)下自保和及時報警的基本要求，儀表、電氣的聯(lián)鎖宜從簡設(shè)置，一方面可節(jié)約投資，另一方面可避免因聯(lián)鎖過于復雜而導致故障率高，反而會影響系統(tǒng)的正常使用，并增加了維護量。
　　穩(wěn)高壓消防最基本的要求就是消防水泵能自啟動。當管網(wǎng)壓力（可設(shè)定在穩(wěn)壓水泵的出水母管上）降至設(shè)定值時（石化企業(yè)一般為0.65～0.7MPa），壓力報警并輸出信號啟動消防水泵。如第1臺消防水泵故障不能啟動，則自動啟動第2臺消防水泵。當水泵出水管閥前壓力達到設(shè)定值時自動開啟出水管上的控制閥門，完成向消防管網(wǎng)送水的過程（整個過程在1～2min內(nèi)完成）。為避免因出水管閥門故障不能開啟而導致水泵長期無泄放運轉(zhuǎn)過熱并且不能及時向消防管網(wǎng)送水的情況出現(xiàn)，設(shè)定了當消防水泵出水管問前壓力達到一定值時自動關(guān)泵關(guān)閥的消防水泵自保措施。
　　消防水泵啟動后應(yīng)聯(lián)鎖停止穩(wěn)壓泵工作并自動關(guān)閉其出水閥。
　　消防水池應(yīng)設(shè)置液位計和液位高、低報警，補水管應(yīng)設(shè)置自動控制閥門。當消防水池水位低于高水位時，補水管開始補水，直至水位至高水位時停止補水并同時發(fā)出液位高報警。當消防水池降至低水位時，發(fā)出液位低報警，并同時輸出停泵信號，保證水泵的安全運行。
　　管網(wǎng)壓力、消防水池的液位、所有報警信號和水泵運行狀態(tài)及自動控制閥門的開閉狀態(tài)均引入消防泵房控制室和企業(yè)消防控制中心，以便于及時了解系統(tǒng)的情況。
　　消防水泵現(xiàn)場和控制室均設(shè)置手動開停水泵和閥門的按鈕。

4 消防管網(wǎng)及輔助設(shè)施的設(shè)置

4.1 消防管網(wǎng)設(shè)置
　　裝置及罐區(qū)防火堤外四周消防管線應(yīng)環(huán)形布置，如裝置內(nèi)有消防通道，則沿消防通道也應(yīng)布置消防管線并與裝置四周管線環(huán)形連接。當幾個占地面積較少的裝置在一起時，為減少管線敷設(shè)，可將這幾個裝置作為整體在其四周環(huán)狀布置管線，必要時采用支管引入裝置的形式補充設(shè)置消防設(shè)施。環(huán)狀管網(wǎng)應(yīng)用閥門分成若干獨立管段，每個管段上消防設(shè)施的布置不應(yīng)超過5個。消防管網(wǎng)可與企業(yè)生產(chǎn)水管網(wǎng)設(shè)置連通管，連通管上設(shè)置止回閥，保證消防管內(nèi)的水不流向生產(chǎn)水管網(wǎng)。
4.2 回流管的設(shè)置
　　因水消防系統(tǒng)一般是獨立的消防給水系統(tǒng)，絕大部分時間管網(wǎng)內(nèi)的水處于靜止狀態(tài)。我國目前消防管網(wǎng)大部分采用鋼管，而不流動的水易孳生厭氧菌，其對鋼管會產(chǎn)生生化腐蝕，這種腐蝕多為點蝕，對鋼管的破壞性極大。因此把消防管網(wǎng)設(shè)計成流動狀態(tài)是很有必要的，這一點很容易被設(shè)計人員所忽視，應(yīng)引起足夠的重視。把消防水設(shè)計成流動狀態(tài)，當消防系統(tǒng)較小時不難做到，而對消防系統(tǒng)供水范圍較大時就有一定的難度，但至少應(yīng)將消防主管內(nèi)的水設(shè)計成流動狀態(tài)。為保證消防管網(wǎng)內(nèi)水量的相對穩(wěn)定，要求系統(tǒng)內(nèi)的回流水應(yīng)進入消防水池，不應(yīng)為減少回流管的設(shè)計而將該部分水作它用，更不能就近排放。回流水量盡可能少，能保證管網(wǎng)內(nèi)的水處于流動狀態(tài)即可，避免回流量過大而影響消防時的水量和增加平時穩(wěn)壓泵的運行功率。
4.3 泄壓設(shè)施的設(shè)置
　　消防水泵出口應(yīng)設(shè)置泄壓設(shè)施，以防止消防水泵在無泄放運轉(zhuǎn)時過熱，以及在滅火初期泄用水量少，大功率消防水泵開啟后管網(wǎng)壓力猛增的可能性。泄壓設(shè)施出口水應(yīng)回流至消防水池，并應(yīng)能直觀地看到泄壓裝置放出的水。泄壓設(shè)施可采用安全閥或?qū)⑾浪脺y試用的回流管上的閥門設(shè)置為自動控制問等形式。
4.4 排氣設(shè)施的設(shè)置
　　為保證管網(wǎng)的供水能力，管網(wǎng)上應(yīng)設(shè)置自動排氣閥。自動排氣閥的設(shè)置應(yīng)根據(jù)整個管網(wǎng)的實際情況確定，一般在每一上坡最高點和長距離組成緩升（降）坡每隔400～800m可設(shè)排氣閥，在需排氣的較小范圍內(nèi)也可設(shè)排氣管。自動排氣閥的口徑為主管徑的1/8為宜。為避免管內(nèi)負壓對管道的破壞，排氣閥應(yīng)能吸氣。自動排氣閥下應(yīng)設(shè)置閥門并注意冬季保溫。
4.5 減壓設(shè)施的設(shè)置
　　消防設(shè)施應(yīng)根據(jù)自身的工作壓力設(shè)置減壓孔板、減壓閥等減壓設(shè)施，以保證消防設(shè)施的安全和消防給水系統(tǒng)的均衡供水，達到節(jié)水和消防水量合理分配的目的。
4.6 放空閥的設(shè)置
　　應(yīng)在系統(tǒng)的低點設(shè)置系統(tǒng)放空閥，盡量就近布置在閥門井內(nèi)。如附近沒有閥門井，應(yīng)專設(shè)放空井，井內(nèi)設(shè)排污坑。
4.7 壓力表的設(shè)置
　　為便于觀察管網(wǎng)中的壓力以及管網(wǎng)故障情況下利于分析原因，消防管網(wǎng)應(yīng)設(shè)置壓力表。壓力表應(yīng)在裝置或罐區(qū)的四周設(shè)置，便于觀察并做好冬季保溫工作。

5 消防設(shè)施的設(shè)置

　　裝置或貯罐區(qū)四周應(yīng)設(shè)置消防水炮和消火栓等消防設(shè)施。為保障消防設(shè)施的有效使用，應(yīng)布置在被保護對象外延的15m之外和消防設(shè)施有效保護范圍之內(nèi)，并避開障礙物和便于操作。消防水炮的噴射范圍內(nèi)如有阻擋水流的障礙物，則該消防水炮不應(yīng)計算在該障礙物后方的被保護對象的有效數(shù)量內(nèi)。消防設(shè)施的選用壓力等級應(yīng)與管網(wǎng)設(shè)計壓力配套。消火栓的布置不宜大于60m，并應(yīng)采用DN150mm的地上式消火栓。消防水炮應(yīng)是直流－水霧兩用水嘴，流量以30～40L/s為宜并可調(diào)節(jié)，布置間隔宜采用80m，并根據(jù)周圍是否有障礙物而調(diào)整。當裝置內(nèi)有消防通道時，應(yīng)沿消防通道布置消防水炮和消火栓。對裝置內(nèi)甲、乙類重要設(shè)備，而附近又沒有消防主管時，應(yīng)分別引入支管設(shè)置消防設(shè)施就近保護。消火栓可不設(shè)控制閥門。消防水炮立管下應(yīng)設(shè)置便于操作的蝶閥或球閥，并做好外露立管的保溫措施。對罐區(qū)防火堤外的消防水炮，其安裝高度應(yīng)高于防火堤頂并確保水流能覆蓋罐根，必要時可設(shè)固定遙控水炮。

6 結(jié)語

　　選擇合理的水消防系統(tǒng)形式并進行優(yōu)化設(shè)計，從而建立一套有效的水消防系統(tǒng)對保障企業(yè)的安全生產(chǎn)至關(guān)重要。設(shè)計人員應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗，以提高消防設(shè)計的水平，保證工業(yè)裝置的安全運行。

參考文獻：
[1]GB50160-92，石油化工企業(yè)設(shè)計防人規(guī)范[S]．

作者簡介：于華貴（1970～），男，江西九江人，學士，工程師，武漢石化設(shè)計院系統(tǒng)室主任，電話（027）86515662轉(zhuǎn)55683，wpdi@sina.com（單位）。