港口工程封閉煤炭堆場消防設計研究

劉榮花

摘要：以某內河港口工程為背景，對封閉煤炭堆場消防設計進行研究分析。通過研究相關規范，提出了一種適用于港口封閉煤場防火分區的設計思路。并對封閉煤炭堆場消防給水系統進行了闡述和比選，總結出適合該類型建筑的消防給水系統設計方案，可為同類型的項目設計提供參考。

關鍵詞：港口工程;封閉煤炭堆場;防火分區;消防給水系統

中圖分類號：U65文獻標識碼：A文章編號：1006—7973（2022）05-0088-03

近年來隨著社會經濟的發展，對散貨港口尤其是煤炭港口的環保要求越來越高。為控制港口的粉塵，將煤炭封閉堆放將成為趨勢。港口工程封閉煤炭堆場多為條形，具有面積大、凈空高且內部無法做防火墻分隔的特點。同時現行規范對于這種大型封閉煤炭堆場的消防設計并沒有明確的規定，因此封閉煤炭堆場的消防設計是一個難點。

1封閉煤炭堆場的火災特點

封閉煤場的火災危險主要是自燃和爆炸。煤堆的自燃現象較為普遍，但多不屬爆燃，陰燃居多[1]。而且煤堆自燃一般是在內部進行，外在表現以煙為主。封閉煤場在進行煤炭及制品裝卸作業時會產生煤粉粉塵，煤粉的火災危險性要比煤堆大得多。首先煤粉因為表面積大更易接觸空氣氧化，更容易自燃;其次煤粉漂浮在封閉煤場的空氣中，達到爆炸極限時，更容易發生爆炸。因此封閉煤場的消防設計就顯得至為重要。

2封閉煤場的消防設計

2.1工程概況

某內河港口工程建設5個2000噸級通用泊位，碼頭泊位總長400m，后方堆場設置三座條形煤堆場，其中最大煤場尺寸約310 m（長）×80m（寬）×39 m（高），煤場內煤堆堆高約11.5 m。封閉煤場采用拱形網殼結構和防風抑塵網相結合的結構形式，內部裝卸機械為斗輪堆取料機，見圖1

2.2封閉煤場防火分區的設置

本工程封閉煤場的火災危險性屬丙類廠房，耐火等級為二級?！督ㄖO計防火規范》[2]要求耐火等級為二級的單層丙類廠房防火分區的最大允許建筑面積分別為8000m，且防火分區之間應采用防火墻分隔，設置防火墻確有困難時，可采用防火卷簾或防火分隔水幕分隔。

本工程封閉煤場的裝卸機械為斗輪堆取料機，其設備基礎和作業方式是沿著堆場縱向連續的，因此為滿足裝卸工藝要求封閉煤場內部是無法做防火墻分隔的。由于封閉煤場的結構限制也無法采用防火卷簾門作為防火分隔。封閉煤場凈空高度超過現行自噴規范[3]中的水幕噴頭和開式灑水噴頭最大作用高度，因此也無法采用防火分隔水幕分隔。團體標準港口封閉條形煤場設計規范（征求意見稿）中也只規定了防火分區最大允許建筑面積，并沒有規定防火分區如何實現。因此港口封閉煤場如何進行防火分區設計成為了一個難點。

《火力發電廠與變電站設計防火標準》[4]關于室內貯煤場防火分區的規定是“室內貯煤場防火分區之間應采用寬度不小10 m的通道或高度大于堆煤表面高度3m的防火墻進行分隔”。上文中已介紹過封閉煤炭堆場的火災特點，以陰燃居多，一般情況下并不容易迅速蔓延，不容易形成不可控的大火。而且煤堆一般距離封閉煤場的鋼結構構件較遠，即使煤堆自燃，火焰高度一般也不會大于3米，不會威脅到封閉煤場上方的鋼結構構件的結構安全[5]。因此本工程封閉煤場防火防區的設計可借鑒《火力發電廠與變電站設計防火標準》關于室內貯煤場防火分區的規定，通過將煤堆間隔堆放，煤堆的底邊之間留有三10米間距的方式實現防火防區。但是港口工程封閉煤場防火分區的設計還需要進一步的研究，建議盡快出臺相關規范，為設計提供依據。

2.3消防給水系統設計

封閉煤場的生產火災危險性屬丙類，滅火介質和冷卻介質主要采用水。本工程封閉煤場主要采用的消防給水系統有消防炮系統和消火栓系統。

2.3.1消防炮系統設計

封閉條形煤堆場屬于高大空間建筑，不適用自動噴水滅火系統。根據《建筑設計防火規范》[2]，本工程的封閉煤場宜采用固定消防炮滅火系統。

根據筆者對同類工程的實地走訪調研發現，固定消防炮在大型封閉煤場的應用主要有兩種類型，一是布置在擋煤墻上或者靠墻平臺上，這種一般為手動消防炮或者遠控消防炮;二是布置在高空平臺上，例如檢修馬道上，這種一般為紅外線自動尋的消防水泡。這兩種方式均能滿足封閉煤場的消防要求。鑒于煤的燃燒特性，布置在擋煤墻上或者靠墻平臺上的消防水炮更有利于消防人員主觀滅火，同時維護檢修更加方便，造價也更低，因此在本工程中選用安裝在靠墻平臺上的遠控消防炮。遠控消防炮既可以是遠程控制，也可以手動操作，同時手動操作優先于遠程控制。

根據《固定消防炮滅火系統設計規范》[6]和本工程封閉煤場的工程實際，來確定所選用消防水炮的規格參數。本工程所選消防炮型號為PSKD30，單臺消防水炮額定流量30L/s，額定工作壓力0.8MPa，額定射程≥55m，射高18m（仰角60°時），可進行直流狀或噴霧散花射水。本工程封閉煤場消防水炮設計流量為60L/s，火災延續時間1h。封閉煤場內共設有18套固定式消防炮，保護區域的任一部位按兩臺水炮同時到達設計。本工程封閉煤場消防水炮的布置如圖2所示。

2.3.2消火栓系統設計

消火栓系統包括室內消火栓系統和室外消火栓系統。根據《消防給水及消火栓系統設計規范》[]，封閉煤場的室外消火栓設計流量為40L/s。但是現行規范下對于封閉煤場的室內消火栓設計比較有爭議?！断澜o水及消火栓系統設計規范》規定封閉煤場（丙類廠房）的室內消火栓設計流量為30L/s;《火力發電廠與變電站設計防火標準》規定室內貯煤場可不設置室內消火栓;《煤炭工業給水排水設計規范》[8]規定“封閉式儲煤場應設置固定滅火器、消火栓或自動消防炮滅火系統。當采用消火栓系統時，消火栓用水量應采用10L/s、2股水柱”;團體標準《港口封閉條形煤場設計規范》（征求意見稿）只規定了在固定消防炮覆蓋不到的盲點和堆取料機軌道基礎上宜設置室內消火栓，但未明確室內消火栓的設計流量。由此可看出不同規范對此類建筑室內消火栓的規定不同。

鑒于封閉煤場的火災特點以及已設置消防炮情況，筆者認為封閉煤場應該設置室內消火栓，但是室內消火栓的設計流量不宜過大。封閉煤場內設置室內消火栓既可以消除消防水炮的噴射死角也便于運營人員撲救小型火災或初期火災。同時因為封閉煤場的主要滅火設備是消防水炮，消防炮的設計流量和壓力已經能夠滿足的封閉煤場消防要求，因此室內消火栓的設計流量不宜過大，可參照《煤炭工業給水排水設計規范》關于室內消火栓設計流量的規定，封閉煤場的室內消火栓設計流量取為10L/s、2股水柱。最終封閉煤場室內消火栓能否按此設計還需要與當地消防主管部門進行溝通。

2.3.3消防用水量

根據上文，本工程封閉煤場的一次火災消防用水量詳見表1。

3設計總結

現行的規范對于港口大型封閉煤炭堆場的消防設計并沒有明確的規定，通過對本工程封閉煤場的實際設計，為同類型項目設計提供一種新思路。筆者認為在港口工程封閉條形煤炭堆場消防設計中應該注意以下幾點：

（1）針對現行規范中沒有明確規定港口工程封閉條形煤炭堆場防火分區如何設計的問題，本文通過分析相關規范手冊，并結合項目實際情況，認為此類建筑防火分區的設計可借鑒《火力發電廠與變電站防火設計標準》中關于室內貯煤場的相關規定。提出港口工程封閉煤場可通過將煤堆間隔堆放，煤堆的底邊之間留有≥10米間距的方式實現防火防區。但最終能否照此設計還需要與當地消防主管溝通，取得其同意后再執行。

（2）通過對比分析，本文建議將封閉煤場消防水炮布置在擋煤墻上或者靠墻平臺上，這種安裝方式更有利于消防人員主觀滅火，同時維護檢修更加方便，造價也更低，更符合港口封閉煤場的消防需求。

（3）團標港口封閉條形煤場設計規范（征求意見稿）指出，應保證煤場內任意點均有一門水炮的水射流可到達，每門水炮的流量不宜小于20L/s，火災持續時間1h。由于規范暫未頒布實施，且與現行規范規定[6]不一致，能否照此設計，還需要征求當地主管部門的同意。

（4）現行規范對封閉煤場室內消火栓設計存有爭議，筆者認為封閉煤場應該設置室內消火栓，但是室內消火栓的設計流量不宜過大，可取10L/s。港口工程封閉煤場室內消火栓能否按此設計還需要與當地消防主管部門進行溝通。

（5）由于現行規范對港口工程大型封閉煤炭堆場的消防設計并沒有明確的規定，建議盡快出臺相關的規范規定，為設計提供依據。

參考文獻：

[1]李玉玲，張俊鋒.大型港口工程封閉煤場滅火系統設計研究[J].港工技術.2017，54 （6）：70-74.

[2]GB 50016-2014建筑設計防火規范（2018版）[S].

[3]GB 50084-2017自動噴水滅火系統設計規范[S].

[4]GB 50229 -2019火力發電廠與變電站設計防火標準[S].

[5]中國電力工程顧問集團有限公司.電力工程設計手冊[M].1版北京中國電力出版社，2017.

[6]GB 50338-2003固定消防炮滅火系統設計規范[S].

[7]GB 50974-2014消防給水及消火栓系統設計規范[S].

[8]GB 50810-2012煤炭工業給水排水設計規范[S].