摘　要：分析大型工業(yè)廠房常見火災(zāi)隱患，討論大型工業(yè)廠房的火災(zāi)危險(xiǎn)性、耐火等級(jí)、防火分區(qū)及消防方式，探討了自動(dòng)滅火系統(tǒng)的選型。

關(guān)鍵詞：大型工業(yè)廠房；  消防設(shè)計(jì)；  防火分區(qū)；  自動(dòng)滅火系統(tǒng)

Fire Protection Design of Large Industrial Plants

Abstract：The fire hazards commonly found in large industrial plants are analyzed．The fire risk．fire resistance rating，fire district and fire protection mode for large industrial plants are discussed．The type selection of automatic fire extinguishing system is explored．

Keywrods：large industrial plant；fire protection design；fire district；automatic fire extinguishing

1　大型工業(yè)廠房常見火災(zāi)隱患

①設(shè)備、人員密集，疏散困難。大型工業(yè)廠房規(guī)模大，建筑結(jié)構(gòu)連體成片，生產(chǎn)機(jī)器設(shè)備密集，人員和物品高度集中，活動(dòng)空間小，疏散途徑少；發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧大，工人因長(zhǎng)期從固定的路線上下班，發(fā)生火災(zāi)時(shí)極易因緊張而形成趨眾行為，不利于逃生疏散，極易造成群死群傷惡性火災(zāi)事故[1]。

②安全疏散距離長(zhǎng)，疏散不及時(shí)。大型工業(yè)廠房在設(shè)計(jì)過程中有時(shí)未考慮設(shè)備安裝后的實(shí)際情況，往往在未安裝設(shè)備的空廠房?jī)?nèi)計(jì)算的疏散距離是符合規(guī)范要求的，而安裝設(shè)備后實(shí)際的疏散走道只能是設(shè)備間的過道，由直線變成了曲線，疏散距離必然加長(zhǎng)，導(dǎo)致不符合規(guī)范要求。

③空間大，防火分隔不徹底。防火分隔多采用防火墻、防火門或防火卷簾。防火墻應(yīng)從地面隔斷至頂板底面基層，屋面板的耐火極限低于0.5h時(shí)防火墻應(yīng)高出不燃燒體屋面0.4m以上，高出燃燒體或難燃燒體屋面0.5m以上。而實(shí)際建筑建成后，我們可以發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)大型工業(yè)廠房的防火墻多隔斷至鋼結(jié)構(gòu)屋梁的下方或屋面板的下方，不符合規(guī)范要求；防火墻上設(shè)計(jì)的防火門多數(shù)為常閉式防火門，而實(shí)際使用過程中常閉式防火門往往常開，根本起不到防火分隔的作用[2]。

2　廠房火災(zāi)危險(xiǎn)性、耐火等級(jí)

廠房的生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)性如何確定，這是我們進(jìn)行消防設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)考慮的問題。

GB 50016－2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱GB 50016－2006)第3．1．1條對(duì)廠房的火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)分為甲、乙、丙、丁、戊共5類。我們較容易區(qū)分甲、乙、丙類，但實(shí)踐中對(duì)于丁、戊類較難區(qū)分。輕鋼結(jié)構(gòu)廠房的承重構(gòu)件一般為鋼柱、網(wǎng)架，建筑外表面覆以彩色鋁鋅鋼板或鍍鋁鋅鋼板等。對(duì)照GB 50016－2006第2．0．1條關(guān)于建筑構(gòu)件耐火極限的規(guī)定，由于鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限僅為15min，通常認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)廠房的耐火等級(jí)為四級(jí)。但GB 50016－2006第3．2．4條規(guī)定：“下列二級(jí)耐火級(jí)建筑的梁、柱可采用無防火保護(hù)的金屬結(jié)構(gòu)，其中能受到甲、乙、丙類液體或可燃?xì)怏w火焰影響的部位，應(yīng)采取外包敷不燃材料或其他防火隔熱保護(hù)措施：①設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)的單層丙類廠房；②丁、戊類廠房(倉庫)。”可以理解為這是對(duì)丁、戊類廠房的特殊規(guī)定，即鋼結(jié)構(gòu)丁、戊類廠房，可以視為耐火等級(jí)二級(jí)。然而，丁、戊類廠房發(fā)生火災(zāi)的可能性雖然較小，但是并不是不會(huì)發(fā)生火災(zāi)，特別是在大型企業(yè)的廠房中，普遍存在“可燃物的移動(dòng)”這樣一個(gè)事實(shí)，即可燃物的數(shù)量及空間位置在不同時(shí)期呈動(dòng)態(tài)。筆者在日常工作中發(fā)現(xiàn)，部分設(shè)計(jì)為丁、戊類的大面積廠房，在設(shè)計(jì)時(shí)廠房功能分區(qū)不明確，使用中又根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)需要隨意調(diào)整廠房?jī)?nèi)的布局，在部分時(shí)間內(nèi)局部空間實(shí)際堆放的物品遠(yuǎn)不止于難燃或不燃物品，而是大量的包裝紙箱、泡沫、橡膠、包裝用塑料膜等，甚至在廠房局部區(qū)域內(nèi)還設(shè)置了噴涂、烘干等火災(zāi)危險(xiǎn)|生較高的車間，使其火災(zāi)危險(xiǎn)性達(dá)到丙類[3]。

但是，這些廠房在另一部分時(shí)間內(nèi)，又沒有或存放少量上述包裝用的可燃物，恢復(fù)為設(shè)計(jì)中的丁、戊類廠房。這樣在確定其耐火等級(jí)時(shí)就存在一個(gè)兩難的選擇：若定性為丙類廠房，那么按照GB 50016－2006第3．2．1條和第3．3．1條規(guī)定，丙類廠房最低耐火等級(jí)為三級(jí)，輕鋼結(jié)構(gòu)廠房就不能作為丙類廠房[4]。必須進(jìn)行噴涂防火涂料等防火阻燃處理，使其達(dá)到三級(jí)耐火等級(jí)，且防火分區(qū)最大允許面積限制在3000m2以內(nèi)，這樣就失去了輕鋼結(jié)構(gòu)廠房造價(jià)省、面積大等主要優(yōu)點(diǎn)。若簡(jiǎn)單定性為丁、戊類廠房，一旦發(fā)生火災(zāi)，將容易造成火勢(shì)擴(kuò)大，甚至引起建筑倒塌，對(duì)火災(zāi)撲救人員構(gòu)成較大危害。

3　防火分區(qū)及消防設(shè)計(jì)

3.1　防火墻及防火卷簾與防火分區(qū)

在建筑構(gòu)造中需要進(jìn)行防火墻的設(shè)置，一般情況下廠房的跨度比較大，這種情況下很難再設(shè)置防火墻，如在進(jìn)行火車機(jī)車檢修庫的防火設(shè)計(jì)中，由于軌道及檢修庫的跨度比較長(zhǎng)，如果采用防火墻將很難滿足需要。一般在建筑防火設(shè)計(jì)時(shí)通常采用防火卷簾及防火門等，但是對(duì)于跨度大的建筑物很難進(jìn)行防火分區(qū)劃分，這是因?yàn)檫@樣的劃分使得廠房獨(dú)立分割，給以后的設(shè)備維修帶來很大的不便，一般這種消防設(shè)計(jì)很少采用。

3.2　自動(dòng)噴水滅火與防火分區(qū)

若是在工業(yè)廠房的消防設(shè)計(jì)中設(shè)置自動(dòng)噴水滅火的消防措施，這樣雖然符合規(guī)范，但是在實(shí)際使用中也存在一定的問題。這是因?yàn)橐话闱闆r下大跨度的廠房的層高是10m左右，這樣很難實(shí)現(xiàn)滅火。在GB 50084－2001《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱GB 50084－2001)中對(duì)自動(dòng)噴水滅火裝置進(jìn)行了很詳細(xì)的規(guī)定，一般是使用在凈空高度8m以下的建筑物。另一方面，自動(dòng)噴水滅火裝置從設(shè)備的初次安裝到以后的設(shè)備運(yùn)行維護(hù)，所花的費(fèi)用相當(dāng)大[5]。但是，從消防的時(shí)效性上看，自動(dòng)噴水滅火仍然是比較有效的消防措施。特別是目前新型的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)解決了凈空高度的問題，更智能有效。

3.3　水幕與防火分區(qū)

采用獨(dú)立水幕作為大跨度廠房的防火分隔，并且在使用的過程中配合使用消火栓及滅火器等防火設(shè)備，這種方法相對(duì)而言是比較可行的。這就需要在進(jìn)行消防設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)防火水幕，這樣的設(shè)置是相對(duì)比較靈活的，相對(duì)于自動(dòng)噴水滅火裝置，其消防費(fèi)用比較低，且這種方式的消防設(shè)施對(duì)生產(chǎn)不會(huì)造成影響，一旦廠房發(fā)生火災(zāi)就可以立即采取滅火，通過水幕對(duì)消防區(qū)域進(jìn)行分割及局部的消防設(shè)施滅火，避免對(duì)整個(gè)廠房無火災(zāi)區(qū)域設(shè)備產(chǎn)生損害，在經(jīng)濟(jì)方面造成的損失比較小。因此，這種防火方式可以很好地實(shí)現(xiàn)防火區(qū)域的分隔。

4　自動(dòng)滅火設(shè)施的系統(tǒng)選型

4.1　雨淋系統(tǒng)

雨淋系統(tǒng)是指通過火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)或傳動(dòng)管控制，自動(dòng)開啟雨淋報(bào)警閥和啟動(dòng)相應(yīng)消防水泵，向開式灑水噴頭供水的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，具有動(dòng)作速度快、淋水強(qiáng)度大等特點(diǎn)，適用于撲救面積大、燃燒猛烈、蔓延速度快的火災(zāi)。GB 50084－2001第4．2．5條規(guī)定，以下場(chǎng)所需要使用雨淋系統(tǒng)：火災(zāi)的水平蔓延速度快、閉式噴頭的開放不能及時(shí)使噴水有效覆蓋著火區(qū)域；室內(nèi)凈空高度超過GB 50084－2001中第6．1．1條的規(guī)定，且必須迅速撲救初期火災(zāi)；嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)Ⅱ級(jí)。

4.2　固定消防水炮系統(tǒng)

固定消防水炮系統(tǒng)是由固定消防水炮和相應(yīng)配置的系統(tǒng)組件組成的固定滅火系統(tǒng)，具有噴射流量大、射程遠(yuǎn)、滅火智能化等特點(diǎn)。固定消防水炮系統(tǒng)采用空間定位、定點(diǎn)滅火的方式，與雨淋系統(tǒng)相比，減少了對(duì)無火災(zāi)區(qū)域的影響，適合凈空高度大于8m的場(chǎng)所。其缺點(diǎn)是噴水方式為柱狀，保護(hù)區(qū)域易出現(xiàn)噴水死角。設(shè)計(jì)中建議考慮在固定消防水炮系統(tǒng)的保護(hù)死角處同時(shí)設(shè)置消火栓和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。

4.3　大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)由智能型滅火裝置、信號(hào)閥、水流指示器等組件組成，是能在發(fā)生火災(zāi)時(shí)自動(dòng)探測(cè)著火部位并主動(dòng)噴水的滅火系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于會(huì)展場(chǎng)館、大型廠房、大型商場(chǎng)等。

智能型滅火裝置主要有大空間智能滅火裝置、自動(dòng)掃描射水滅火裝置、自動(dòng)掃描射水高空水炮滅火裝置等類型。以配置自動(dòng)掃描射水高空水炮滅火裝置的大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)為例(其基本組成見圖1)，自動(dòng)掃描射水高空水炮滅火裝置滅火射水面為矩形面，主要是用于探火、定位、報(bào)警、主動(dòng)控制噴水滅火。自動(dòng)掃描射水高空水炮滅火裝置由智能型紅外探測(cè)組件、自動(dòng)掃描射水高空水炮(以下簡(jiǎn)稱高空水炮)、機(jī)械傳動(dòng)裝置、電磁閥共4部分組成。其中，智能型紅外探測(cè)組件、高空水炮和機(jī)械傳動(dòng)裝置為一體化設(shè)置。智能型紅外探測(cè)組件主要作用是探火、定位及報(bào)警，通過信號(hào)線將信號(hào)傳至消防控制室的中央控制器。高空水炮是主要的射水滅火設(shè)施。機(jī)械傳動(dòng)裝置能夠控制高空水炮轉(zhuǎn)向動(dòng)作，準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)火源，控制高空水炮噴水滅火。電磁閥設(shè)置在高空水炮前的配水支管上，通過電磁閥開關(guān)，控制高空水炮啟停。該系統(tǒng)由智能型紅外探測(cè)組件、電磁閥與加壓水泵聯(lián)動(dòng)，當(dāng)智能型紅外探測(cè)組件探測(cè)到火災(zāi)，通過信號(hào)線將信號(hào)傳至消防控制室的中央控制器，中央控制器給出聯(lián)動(dòng)信號(hào)，開啟電磁閥與加壓水泵。消防水池儲(chǔ)存的消防用水經(jīng)加壓水泵加壓，通過配水干管、配水支管到達(dá)高空水炮進(jìn)行滅火。

大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)內(nèi)是不允許無水的，因此設(shè)置高位水箱以保證消防管網(wǎng)平時(shí)處于濕式狀態(tài)。水泵接合器確保外部供水的引入。在單區(qū)域或單層配水支管上設(shè)信號(hào)閥及水流指示器各一個(gè)。信號(hào)閥是具有輸出開關(guān)狀態(tài)信號(hào)的閥門，通過信號(hào)線引至消防控制室以監(jiān)控信號(hào)閥的開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)信號(hào)閥后的水流指示器等需要檢修時(shí)，關(guān)閉信號(hào)閥。水流指示器起水流監(jiān)視作用，不聯(lián)動(dòng)其他設(shè)備。當(dāng)某處的高空水炮開始噴水滅火時(shí)，管道中的水產(chǎn)生流動(dòng)，水流指示器中的漿片擺動(dòng)從而接通電信號(hào)，電信號(hào)通過信號(hào)線上傳至消防控制室進(jìn)行報(bào)警，從而指示火災(zāi)區(qū)域或樓層。安全泄壓閥用來保證系統(tǒng)安全，防止系統(tǒng)超壓。止回閥用來維持系統(tǒng)壓力、防止倒流。末端試水裝置用來進(jìn)行模擬檢測(cè)。在電磁閥、加壓水泵等前后設(shè)置手動(dòng)閘閥，方便系統(tǒng)檢修及更換時(shí)局部關(guān)閉。

該系統(tǒng)能全天候自動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)范圍內(nèi)的火災(zāi)。一旦發(fā)生火災(zāi)，自動(dòng)掃描射水高空水炮滅火裝置立即啟動(dòng)，對(duì)火源進(jìn)行掃描，確定火源的方位后，通過信號(hào)線將信號(hào)傳至消防控制室的中央控制器，中央控制器發(fā)出指令，發(fā)出火警信號(hào)，同時(shí)啟動(dòng)加壓水泵、打開電磁閥，高空水炮對(duì)準(zhǔn)火源進(jìn)行射水滅火。火源撲滅后，中央控制器再發(fā)出指令停止射水。若有新的火源，高空水炮將重復(fù)上述過程，待全部火源被撲滅后重新回到監(jiān)控狀態(tài)。

某地質(zhì)博物館的消防設(shè)計(jì)采用大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。該建筑物為凈空高度超過8m的高大空間，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)DBJ 1534－2004《大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱DBJ 15-34－2004)，按中危險(xiǎn)級(jí)Ⅱ級(jí)設(shè)計(jì)，全部選用自動(dòng)掃描射水高空水炮滅火裝置。最不利點(diǎn)的最大一組高空水炮布置為兩行兩列。該地質(zhì)博物館大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為20L／s，經(jīng)計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為0.73MPa。根據(jù)DBJ 15-34－2004要求，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為1h。設(shè)計(jì)同時(shí)開啟高空水炮數(shù)量為4個(gè)，每個(gè)高空水炮保護(hù)半徑為20m，設(shè)計(jì)流量為5L／s，入口工作壓力為0.6MPa，最大工作壓力為0.9MPa。系統(tǒng)加壓水泵與其他系統(tǒng)消防水泵統(tǒng)一設(shè)在地下層消防水泵房?jī)?nèi)。

4.4　自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)

自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)是以水或泡沫混合液為噴射介質(zhì)，利用紅外線、紫外線、數(shù)字圖像或其他火災(zāi)探測(cè)裝置對(duì)煙氣、溫度的探測(cè)進(jìn)行早期火災(zāi)的自動(dòng)跟蹤定位，并運(yùn)用自動(dòng)控制方式來實(shí)現(xiàn)滅火的射流滅火系統(tǒng)，具有動(dòng)作靈敏、自動(dòng)探測(cè)并實(shí)施滅火、適用范圍廣等特點(diǎn)，主要用于非倉庫類高凈空?qǐng)鏊筒糠謧}儲(chǔ)場(chǎng)所。由于泡沫混合液對(duì)整個(gè)區(qū)域內(nèi)的設(shè)備或儲(chǔ)存物造成傷害或破損，二次利用率低，經(jīng)濟(jì)性較差，因此，目前自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)只適于水滅火系統(tǒng)。

某市體育館長(zhǎng)度為160m，寬度為130m，凈空高度約35m，具有內(nèi)部空闊、跨度大、室內(nèi)凈空高的特點(diǎn)，為典型的高大空間場(chǎng)所。比賽大廳及觀眾坐席屬于人員密集場(chǎng)所，火災(zāi)危險(xiǎn)性較大，消防要求必須迅速撲救初期火災(zāi)。

由于受到體育館屋頂結(jié)構(gòu)、觀眾大廳高度以及大空間煙氣形成特點(diǎn)的限制，傳統(tǒng)的探測(cè)及防護(hù)方式顯然不適用。經(jīng)過多方論證，最終采用自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)中的自動(dòng)跟蹤定位消防炮滅火裝置(以下簡(jiǎn)稱自動(dòng)消防炮滅火裝置)。在屋頂馬道(在大型演出場(chǎng)所如體育館、影劇院等，為了方便工作人員設(shè)置燈光、音響、舞臺(tái)機(jī)械等附屬設(shè)施而設(shè)置的供工作人員在高空行走和工作的走道)下方吊裝10門流量為20L／s、射程為50m的自動(dòng)消防炮滅火裝置。系統(tǒng)設(shè)計(jì)水量為40L／s，滿足被保護(hù)空間任一點(diǎn)均有兩股水柱同時(shí)到達(dá)。

系統(tǒng)分為前端探測(cè)和自動(dòng)消防炮滅火裝置撲救兩大部分。

前端探測(cè)部分：采用LA100型火災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)，通過雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器對(duì)館內(nèi)大空間進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)。由于火災(zāi)探測(cè)器的最大探測(cè)距離為100m，而場(chǎng)館長(zhǎng)寬已超過此距離，因此，在設(shè)計(jì)方案中采用分段式覆蓋的布點(diǎn)方式，共布置20套雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器，為自動(dòng)消防炮滅火裝置提供火警信號(hào)。

自動(dòng)消防炮滅火裝置部分：對(duì)火災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)確認(rèn)為火警的報(bào)警信號(hào)，自動(dòng)消防炮滅火裝置按設(shè)定程序掃描著火點(diǎn)，定位成功后自動(dòng)噴水滅火。也可以由人工遠(yuǎn)程或現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制消防炮動(dòng)作滅火。系統(tǒng)探測(cè)無火后，自動(dòng)消防炮滅火裝置停止工作。當(dāng)火源點(diǎn)蔓延移動(dòng)時(shí)，自動(dòng)消防炮滅火裝置能自動(dòng)跟蹤著火點(diǎn)，直至火災(zāi)被撲滅。

自動(dòng)消防炮滅火裝置的基本組成與自動(dòng)掃描射水高空水炮滅火裝置的基本組成大同小異，只是在末端滅火設(shè)備及監(jiān)控探測(cè)裝置上有所不同。

5　結(jié)語

通過對(duì)大型工業(yè)廠房消防設(shè)計(jì)的相關(guān)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)廠房容易存在諸多方面的消防隱患，這些隱患是我們對(duì)廠房進(jìn)行消防設(shè)計(jì)的重要出發(fā)點(diǎn)。這些都是大型工業(yè)廠房設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理人員所要深入研究和掌握的課題。

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本文作者：張濤

作者單位：陜西省燃?xì)庠O(shè)計(jì)院