于華貴
（武漢石化設計院，湖北 武漢 430082）

　　摘要：水消防是消防設計中的一個重要組成部分，現行的規范中對水消防的設計還存在一些盲點。本文在查閱大量資料的基礎上結合實際工作經驗，對水消防設計中系統規模的確定、水泵設置、聯鎖控制、管網及輔助設施的布置等作了較詳細的闡述。
　　關鍵詞：消防給水；穩高壓；聯鎖控制；消防管網
　　中圖分類號：TU998.1
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009-2455(2002)05-0060-03

　　在規模經濟的要求下，工業生產裝置或貯罐區規模不斷大型化，其消防要求在不斷提高。如何進行有效的水消防系統設計？消防規范沒有對相關的技術要求和設計參數作明確的規定，往往讓設計人員無從下手，無法準確把握。筆者經廣泛查閱有關資料，結合自己在設計中的體會，對水消防系統的設計進行了總結。

1 水消防系統規模的確定

1.1 供水范圍的確定原則
　　為減少消防泵房的設置，節約工程投資和平時的設備維護，設計人員總希望消防系統覆蓋的范圍盡可能大些。但筆者認為，一味擴大系統的供水范圍，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壓力過高，從而對管材及施工要求高，并且為了達到管網的均衡供水，需要設置大量減壓措施。當供水范圍過大時，根據規范要求，同一消防系統可能要考慮兩處火災的同時發生，因而增加了消防水泵和管網的供水量，也給消防施救帶來困難。系統過大，穩壓水泵的供水量增加，從而增加了日常運行費用。因此，消防系統的供水范圍應經過經濟技術比較確定。筆者認為，系統供水范圍以在最不利情況下室外管網總水頭損失≤0.2～0.3MPa為宜。
1.2 消防水量的確定
　　系統內裝置及罐區分別進行計算，取最大值作為系統消防供水量。貯罐消防冷卻水量的計算，因介質及類型的不同根據規范要求的冷卻供水強度進行計算。工藝裝置的消防用水量，應根據其規模、火災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 水泵的設置

2.1 消防水泵的設置
　　消防水泵的流量應能滿足系統范圍內最大消防水量的要求。消防水泵的揚程計算，應按消防環網中一條主干管發生故障時，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％。最不利點的確定應充分考慮最大的消防水量、系統中距消防泵房的最遠點、系統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壓力為零時選用較為安全，而不應考慮平時管網維持的壓力，便于管網無壓時能順利地將出水管上的閥門打開。為了消防水系統平時的測試需要，在消防水泵出水管與消防水池之間需設旁通管路，以供平時測試之用。
2.2 穩壓水泵的設置
　　穩壓水泵設計應盡量選用流量－揚程曲線陡落的泵型。穩壓泵的揚程根據消防系統的要求確定，穩壓范圍不宜過高，壓力過高對管網材質和施工要求高，整個系統也易發生泄露現象，可適當低于消防水泵的揚程，但最小揚程不得低于最不利點設備所需的靜壓頭的要求。因工業水消防系統供水范圍較大，設計中一般采用連續運行的方式，故其流量較民用建筑消防中的穩壓泵大。對石油化工企業而言，穩壓泵流量一般可選擇10～50m3/h，揚程70～80m，但應以消防系統的大小確定。穩壓水泵可不設自啟動。
2.3 水泵數量的確定
　　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，簡化消防時儀表、電氣間聯鎖的環節，減少消防泵的面積，筆者認為消防水泵和穩壓水泵均采用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，應采用內燃機作為備用動力源，泵房設計應考慮可儲備機組連續運轉6h的油料。

3 聯鎖要求

　　有關規范僅要求消防水泵自動控制，但未作詳細的規定，因此對不同的設計人員采用的聯鎖形式可謂五花八門。筆者認為本著能實現消防水泵自啟動、故障狀態下自保和及時報警的基本要求，儀表、電氣的聯鎖宜從簡設置，一方面可節約投資，另一方面可避免因聯鎖過于復雜而導致故障率高，反而會影響系統的正常使用，并增加了維護量。
　　穩高壓消防最基本的要求就是消防水泵能自啟動。當管網壓力（可設定在穩壓水泵的出水母管上）降至設定值時（石化企業一般為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定值時自動開啟出水管上的控制閥門，完成向消防管網送水的過程（整個過程在1～2min內完成）。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過熱并且不能及時向消防管網送水的情況出現，設定了當消防水泵出水管問前壓力達到一定值時自動關泵關閥的消防水泵自保措施。
　　消防水泵啟動后應聯鎖停止穩壓泵工作并自動關閉其出水閥。
　　消防水池應設置液位計和液位高、低報警，補水管應設置自動控制閥門。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出液位高報警。當消防水池降至低水位時，發出液位低報警，并同時輸出停泵信號，保證水泵的安全運行。
　　管網壓力、消防水池的液位、所有報警信號和水泵運行狀態及自動控制閥門的開閉狀態均引入消防泵房控制室和企業消防控制中心，以便于及時了解系統的情況。
　　消防水泵現場和控制室均設置手動開停水泵和閥門的按鈕。

4 消防管網及輔助設施的設置

4.1 消防管網設置
　　裝置及罐區防火堤外四周消防管線應環形布置，如裝置內有消防通道，則沿消防通道也應布置消防管線并與裝置四周管線環形連接。當幾個占地面積較少的裝置在一起時，為減少管線敷設，可將這幾個裝置作為整體在其四周環狀布置管線，必要時采用支管引入裝置的形式補充設置消防設施。環狀管網應用閥門分成若干獨立管段，每個管段上消防設施的布置不應超過5個。消防管網可與企業生產水管網設置連通管，連通管上設置止回閥，保證消防管內的水不流向生產水管網。
4.2 回流管的設置
　　因水消防系統一般是獨立的消防給水系統，絕大部分時間管網內的水處于靜止狀態。我國目前消防管網大部分采用鋼管，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。因此把消防管網設計成流動狀態是很有必要的，這一點很容易被設計人員所忽視，應引起足夠的重視。把消防水設計成流動狀態，當消防系統較小時不難做到，而對消防系統供水范圍較大時就有一定的難度，但至少應將消防主管內的水設計成流動狀態。為保證消防管網內水量的相對穩定，要求系統內的回流水應進入消防水池，不應為減少回流管的設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，能保證管網內的水處于流動狀態即可，避免回流量過大而影響消防時的水量和增加平時穩壓泵的運行功率。
4.3 泄壓設施的設置
　　消防水泵出口應設置泄壓設施，以防止消防水泵在無泄放運轉時過熱，以及在滅火初期泄用水量少，大功率消防水泵開啟后管網壓力猛增的可能性。泄壓設施出口水應回流至消防水池，并應能直觀地看到泄壓裝置放出的水。泄壓設施可采用安全閥或將消防水泵測試用的回流管上的閥門設置為自動控制問等形式。
4.4 排氣設施的設置
　　為保證管網的供水能力，管網上應設置自動排氣閥。自動排氣閥的設置應根據整個管網的實際情況確定，一般在每一上坡最高點和長距離組成緩升（降）坡每隔400～800m可設排氣閥，在需排氣的較小范圍內也可設排氣管。自動排氣閥的口徑為主管徑的1/8為宜。為避免管內負壓對管道的破壞，排氣閥應能吸氣。自動排氣閥下應設置閥門并注意冬季保溫。
4.5 減壓設施的設置
　　消防設施應根據自身的工作壓力設置減壓孔板、減壓閥等減壓設施，以保證消防設施的安全和消防給水系統的均衡供水，達到節水和消防水量合理分配的目的。
4.6 放空閥的設置
　　應在系統的低點設置系統放空閥，盡量就近布置在閥門井內。如附近沒有閥門井，應專設放空井，井內設排污坑。
4.7 壓力表的設置
　　為便于觀察管網中的壓力以及管網故障情況下利于分析原因，消防管網應設置壓力表。壓力表應在裝置或罐區的四周設置，便于觀察并做好冬季保溫工作。

5 消防設施的設置

　　裝置或貯罐區四周應設置消防水炮和消火栓等消防設施。為保障消防設施的有效使用，應布置在被保護對象外延的15m之外和消防設施有效保護范圍之內，并避開障礙物和便于操作。消防水炮的噴射范圍內如有阻擋水流的障礙物，則該消防水炮不應計算在該障礙物后方的被保護對象的有效數量內。消防設施的選用壓力等級應與管網設計壓力配套。消火栓的布置不宜大于60m，并應采用DN150mm的地上式消火栓。消防水炮應是直流－水霧兩用水嘴，流量以30～40L/s為宜并可調節，布置間隔宜采用80m，并根據周圍是否有障礙物而調整。當裝置內有消防通道時，應沿消防通道布置消防水炮和消火栓。對裝置內甲、乙類重要設備，而附近又沒有消防主管時，應分別引入支管設置消防設施就近保護。消火栓可不設控制閥門。消防水炮立管下應設置便于操作的蝶閥或球閥，并做好外露立管的保溫措施。對罐區防火堤外的消防水炮，其安裝高度應高于防火堤頂并確保水流能覆蓋罐根，必要時可設固定遙控水炮。

6 結語

　　選擇合理的水消防系統形式并進行優化設計，從而建立一套有效的水消防系統對保障企業的安全生產至關重要。設計人員應不斷總結經驗，以提高消防設計的水平，保證工業裝置的安全運行。

參考文獻：
[1]GB50160-92，石油化工企業設計防人規范[S]．

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