四川某化工厂消防改造设计

四川某化工厂消防改造设计

赵媛媛

四川发展龙蟒股份有限公司 四川成都  610041

摘要：四川某化工厂内有硫磺制硫酸装置，始建于1999年，其间因生产规模的扩大，对设备设施进行了多次改建、扩建。公司多次组织消防安全自查，发现诸多安全隐患，其中硫磺仓库尤为突出。如：硫磺仓库建筑防火等级不足，无消防通道，防火设施欠缺，防火分区面积超过规范标准等问题。为了安全生产，且符合现有消防相关规范，对硫磺仓库进行消防整改设计。

关键词：硫磺仓库 消防设计 耐火等级 室内消防水炮 室外消火栓 火灾自动灭火系统 火灾自动报警系统

引言：四川某化工厂于1999年建成一套处理量5万吨/年的硫磺制酸装置，主要生产原料为工业成型硫磺。并建有硫磺仓库一座用于储存散装硫磺。2009年，生产规模的扩大，装置的处理量提升为10万吨/年。2014年化工厂再次扩大硫酸生产能力，处理量提升至20万吨/年，硫磺仓库储存能力明显不足，改建该硫磺仓库。

化工厂多次的改建、扩建，该仓库存在较多安全隐患。在消防安全自查中多次提出两座硫磺库与周边安全间距不足、防火分区过大、无消防设施等问题。

为了达到设计规范化、生产规范化，安全生产等要求，进行了此次硫磺仓库消防改造设计。

一、硫磺的特性

硫磺外观为淡黄色脆性结晶或粉末，有特殊臭味。其蒸汽压是0.13kPa，闪点为207℃，熔点为118℃，沸点为444.6℃。作为易燃固体，硫磺主要用于制造农药、火柴、火药等。该化工厂硫磺制酸主要原料为硫磺。

硫磺粉尘本身可燃，当其悬浮于空气中达到一定浓度且有足以引起粉尘爆炸的引火源时，便形成粉尘爆炸。硫磺的特殊性在《建筑设计防火规范》中将粒径小于2mm的工业成型硫磺划分为乙类火灾危险性，将粒径大于等于2mm的工业成型是硫磺划分为丙类2项火灾危险性。而该化工厂使用的的硫磺为粒径大于2mm的工业成型硫磺，其火灾危险性应定性为丙类2项。

二、硫磺库消防设计要点

（一）硫磺仓库耐火等级

经原始资料查证，该化工厂硫磺仓库建筑物构件的燃烧性能及耐火极限如下表：

表1 硫磺仓库建筑物构件燃烧性能及耐火极限表  单位：小时

通过以上数据确定硫磺仓库耐火等级为二级，满足规范要求防火等级。

（二）硫磺仓库防火间距

硫酸仓库为单层仓库，高8.7米，位于厂内公路百兴路南创新路北侧，通运路将其贯穿其中，将硫磺库分为左右两部分，其屋顶相连。其西侧为液体硫磺储罐和熔硫厂房，与液体硫磺储罐相距6米，与熔硫厂房相距9米。其东侧与露天生产装置相邻。平面布置如图1所示。

经查液体硫磺储罐的火灾危险性为丙类液体罐区，熔硫厂房为多层厂房，高13.2米，经查其为耐火等级为二级的丙类厂房。

根据《建筑设计防火规范》耐火等级二级的丙类仓库与耐火等级为二级的丙类厂房的防火间距小应小于10米，其与丙类液体罐区的防火间距不应小于12米。在防火间距上不能满足相关规范要求。

为了确保使硫磺仓库与熔硫厂房的消防安全，根据《建筑设计防火规范》3.4.1条，将与硫磺仓库相邻的熔硫厂房外墙改为防火墙以满足安全需求，符合相关规范要求。

图1 硫磺仓库平面布置简图

（三）硫磺仓库消防通道

根据《建筑设计防火规范》规定：占地面积大于3000m2的丙类仓库应设置环形消防车道，确有困难时，可沿建筑物两长边设置消防车道。消防通道方面该处仓库满足规范要求。

（四）硫磺仓库的占地面积与防火分区

因仓库物资储存比较集中，可燃物数量多，所以在《建筑防火设计规范》中对仓库的占地面积和防火分区面积均做了强制性规定。该化工厂使用的硫磺为丙类2项火灾危险性，仓库为耐火等级为二级的单层仓库，规范要求，该类仓库最大允许占地面为6000m2,每个防火分区最大允许建筑面积为1500m2。

实测得硫磺仓库占地面积为5723m2，满足仓库最大允许占地面为6000m2的要求。

右侧磺库建筑面积为1980m2，均不能满足每个防火分区最大允许建筑面积为1500m2的要求。根据《建筑设计防火规范》，当仓库内设置自动灭火系统时，每座仓库每个防火分区的最大允许建筑面积可增加1.0倍。在此次改造设计中，将在硫磺仓库内增设自动灭火系统来满足其防火分区面积达到规范要求标准。自动灭火系统选择将在第五条硫磺仓库消防灭火设施中论述。

左侧硫磺仓库建筑面积为3743m2，将其增设了自动灭火系统仍不能满足规范要求。在此次设计中，将左侧硫磺仓库利用原有的中间隔墙划分为上、下2个防火分区。划分后上部防火分区建筑面积为2340m2，下部防火分区建筑面积为1404m2。分加增设自动灭火系统后其防火分区建筑面积均能满足规范要求。

左、右两侧硫磺仓库分别为不同的防火分区，所以其相邻侧应采用防火墙进行分隔，如一侧发生火灾而不会蔓延到另一侧。硫磺仓库因生产需要，在内其北侧上部有一皮运机将其局部连通，火灾情况下烟气会通过该处进行蔓延。在此次设计中，在此处设置了在火灾情况下消防水幕进行分隔，在火灾情况下能有效地防止烟气的蔓延。

（五）硫磺仓库消防灭火设施

1．室外消火栓

根据《建筑防火设计规范》和《消防给水及消火栓系统技术规范》要求，仓库周围应设置室外消火栓系统。室外消火栓保护半径为150m，室外消火栓的给水管网应采用环形管网，且向环形管网输水管不应少于2条，设计流量为10~15l/s，水枪的充实水柱不小于10~15m，以保证在火灾时能满足消防车的使用。

2．室内手动消防水炮

根据《建筑防火设计规范》和《消防给水及消火栓系统技术规范》要求，仓库内应设置室内消火栓。但该化工厂仓库内散装堆放工业成型硫磺，而室内消火栓在使用时需要足够大的空间才能便于消防水带展开，所以在该仓库内设置室内消火栓并不便于使用。此次设计中将室内消火栓更换为室内手动消防水炮。其保护半径不应大于30米，且满足有两支充实水柱能同时到达每个区域。在每个防火分区的长边两侧分别架设手动消防水炮，以满足规范要求。

3．火灾自动灭火系统

根据《建筑防火设计规范》和《自动喷水灭火系统设计规范》要求，因硫磺仓库每个防火分区建筑面积超过规范标准，但可在其中增设火灾自动灭火系统可使其防火分区面积增加1倍。现我国常采用自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统、细水雾灭火系统、气体灭火系统、泡沫灭火系统及干粉灭火系统等。

该仓库内主要可燃物为固体，且仓库体积大，高度高等特点。

气体灭火系统、干粉灭火系统适用于固体燃烧，建筑物体积较小情况，其造价高，设备相对较多，维保相对困难等并不适用于该仓库。泡沫灭火系统主要用于油类的燃烧，也不适用于该仓库。因仓库高度较高，并不适用自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统、细水雾灭火系统。经考查后，最终选择智能水炮灭火系统。其优点为：通过各种传感器收集火焰信息，能有效地探测初期火灾，充实水栓全部覆盖在着火点上，水柱穿透力强，保护半径大，集报警、灭火为一体，造价低，安装方便，适用于高大空间。

4．火灾自动报警系统

根据《建筑防火设计规范》和《火灾自动报警系统设计规范》要求，在设置有火灾自动灭火系统场所应设置火灾自动报警系统。火灾自动报警系统设计的主要点为火灾信号的探测选择及相关灭火设施的联动设计。

现常用火灾信号探测器有感烟式、感温式、火焰探测器、吸气式等。考虑到该化工厂仓库内粉尘较重，仓库高度较高，且有行车在内运行，最终选择二氧化硫浓度探测器和氧气浓度检测。吸气式感烟探测器，其安装高度不可超过16m，采样总管长不宜大于200m，单管长度不宜大于100m，采样总孔数不宜超过100个，单管上采样孔数不宜超过25个，一根采样管不得穿越防火墙。

消防设施联动设计主要是电气仪表设计，本论文中不再论述。

5．排烟设计

排烟系统是在火灾时能有效地把烟气排除到室外，以防止烟气在室内聚积。根据《建筑设计防火规范》和《建筑防烟排烟系统技术标准》要求，占地面积大于1000m2的丙类仓库应设置排烟设施。在本次设计中采用MT-800无动力风机。

6．灭火器的设置

根据《建筑灭火器配置设计规范》要求，该仓库内应配置足够数量，适用于相应火灾类型，且满足保护半径要求的灭火器。存放的为散装硫磺，在库房内设置灭火器不太现实。在此次设计中将灭火器设置在仓库的大门处，便于人员取用。灭火器的配置是按A类（固体）中危险级别计算配置。在灭火器选择中，选择为可以扑灭固体火灾，不会对污染硫磺的造成较大污染，造价低，使用方便,经计算其配置数量为8个4Kg的ABC类干粉灭火器。将其设置于仓库大门左右两侧，每点配置4台。其缺点是无法在仓库内配置，使其灭火器的保护半径无法满足要求。

三、结论

近几年我国生产型企事业发生火灾事故概率越来越高，造成的人身伤亡数量越来越多，财产损失数额也越来越大。国家对安生生产重视度也越来越高。随着近几年国家对消防安全相关规范的制订及重新修订重视程度和频繁程度，可看出安全生产并非仅仅在生产管理中体现，也在设计中有所体现。而很多工厂在以往设计中并不太重视消防安全设计，存在一些不满足规范要求的设计。而这次改造设计的目的就是为了满足国家现行规范，安全生产，减少隐患。之后的相关设计中，提高对消防设计的重视程度。对已有建筑、设备等进行自查，对于不完善的消防设施应进行补全，对加强消防培训，从而全面地减少火灾安全隐患。