关于火电厂消防（水）系统设计的几点体会

发布时间：2008年10月16日
作者：佚名
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一、总则
在确定了电厂机组规模的前提下，设计人员务必根据《火力发电厂与变电所设计防火规范》及规范中所提及的其它相关规范进行设计。规范是强制性的国家标准，是我们设计人员的设计依据，也是将来消防部门监督审核的依据。
二、在设计中容易被忽视的几个问题
1、消防水泵房设计过程中应注意的问题
1）消防水泵是按满足最不利情况下的水量的压力来确定选型。但在灭火过程中起实际作用的消防设备往往低于设计值，尤其是自动喷水灭火系统，人为无法控制开放喷头的数量和出水量。成功灭火、控火的事例中，自动喷水灭火系统的出水量往往低于设计流量，水泵出水量低于额定值时，其工作点曲线左移，导致水泵的压力升高。对于电厂消防有其用水点多的特点，对水量及水压的要求差别很大，虽然我们选用流量－扬程曲线尽量平缓的水泵，但往往还会发生超压现象。例如火灾初期，一支或两支水枪出水，一至两个喷头出水，水泵将在小流量、高扬程情况下工作；水泵检查或实验运转时，一支水枪出水，也存在小流量、高扬程的情况。为此，我们应在高空中采用相应的协调措施。实践表明以下措施对防超压是行之有效的：
（a）采用多台水泵并联运行；
（b）选用流量－扬程曲线平缓的水泵；
（c）提高管道和连接件的承压能力；
（d）设置泄压管或回流管；
(e)合理布置系统和管道。
当然以上措施在安全的基础上，我们还应从经济角度考虑。所以我们应首先从（b）（d）（e）这三项加以考虑。首先，水泵台数设置不宜过多，我们设计水泵台数一般为2台运行，1台备用，有时1台运行，1台备用，且备用泵工作能力不应小于最大一台消防主泵；第二、提高管道和连接件的承压能力势必增加整个管网的造价。而对于（b）项我们往往能很好考虑，但对于(d)、(e)项却容易被忽视。对于(d)项具体的设计是除在消防水泵的出水管上设止回阀和闸阀及压力表外，还应设置供试验与检查使用的放水阀。并且泵组汇总的出水管上亦应设压力表和泄压阀，在压力表前应有表阀。至于(e)项在本文的第2大问题讨论中论述。
2）对于消防水泵一般每台水泵应有自己独立的吸水管，并采用自灌式吸水方式，这样在吸水管均应设置阀门，而采用的阀门不能是蝶阀，因为蝶阀的过水通径往往比吸水管直径要小得多，对水流不利。
3）消防泵房应采用双电源或双回路供电，有困难时，宜采用内燃机作动力。
2、厂区消防管网及室外消火栓布置
1）对于厂区内的消防给水管网应布置成环状，而且根据实际布置情况往往布置成多个小环，整个厂区成一个大环，然后有至少两条输水管从消防泵房引出给环网供水。整个环状管网用阀门分成若干独立段，每段内消火栓的数量一般不应超过5个。
2）有些设计人员只注意以下几点来进行厂区室外消火栓的布置：‘室外消火栓的间距不应超过120m，应沿道路设置，距路边不应超过2m，距房屋外墙不宜小于5m，并宜靠近十字路口’。其实对于120m的间距是针对消防车使用的消火栓要求的，所以还应考虑建（构）筑物外供消防人员使用的消火栓的数量及布置间距。对此可按《火力发电厂与变电所设计防火规范》的要求来确定室外消火栓的数量。最后才能对全厂的室外消火栓进行统筹布置。建（构）筑物室外消防一次用水量（L/S）。
3）在《火力发电厂生活、消防给水和排水设计技术规定》中曾对室外消火栓有一条规定：“室外消火栓应有明显标志，并宜在主要道路入口处设置装有水龙带和栓枪的设施”。在《火力发电厂与变电所设计防火规范》中只是明确定室外消防给水管道和消火栓的布置应符合现行的国家标准《建筑设计防火规范》的有关规定，而在《建筑设计防火规范》有关条款中没有规定在大型厂矿企业的厂区内除布置一定数量的室外消火栓外，还要求设置一定数量装有水龙带和栓枪的设施，目前的消防车都配有一定数量的水龙带和栓枪，并且对于电厂内的大部分建筑物都设有室内消火栓，如真遇到灭火时水龙带长度不够或栓枪数量不够，均可就近从室内消火栓箱内取得，因而没有必要再设置带水龙带和栓枪的设施，更无必要每一个室外消火栓都配一个带水龙带和栓枪的设施。
4）在管网和室外消火栓布置完成后，必须对管网进行较为精确的水力计算，以确定给水管网各管段的管径，求得通过各设计流量时造成的水头损失。这是一个十分繁琐而又很必要的步骤，却往往被许多设计人员所忽视，或只是粗略计算。只有通过这一步才能给水泵扬程的确定提供一个重要参数，并且得出各用水点较为精确的压力值，以便各灭火系统（水喷雾系统、湿式报警系统等）的水力计算，确定消火栓有无必要设置减压措施，这种设计才能达到管网安全、合理与经济。也可避免一些压力波动，这一步可采用环网平差法并编成程序上机计算。
3、主厂房室内消防管道
1）在《火力发电厂与变电所设计防火规范》中对主厂房室内消防管道有这么一条规定：“主厂房室内消防竖管应在底层或运转层由水平干管构成环状管道，直径应经计算确定，但不应小于100mm”实际设计过程中感到：在底层，各种管道往往很多，为避免管道的交叉与碰撞，需要与有关专业多次协调，最终确定的管道不得不七拐八拐，给安装和维护都带来不便。如果将环管设置在运转层，交叉或碰撞问题将容易解决，从设计、安装、维护及减少管材方面都将优越得多。并且可使管网容易形成坡度，同时考虑排气问题，因为整个管网在一段时间后将有空气聚焦。虽然在目前国内的规范中未有规定主厂房内的消防管道上要求设置排气装置，但从国外一些设计包括给国内电厂的设计中均设有排气装置。如果我们考虑排气问题，环管设置在运转层问题将容易解决，而环管设置在底层，须在每根立管上设置排气装置，一方面将增加排气装置，另一方面也增加排气装置漏水的机率，从而可能影响整个管网压力的维持。
2）在《火力发电厂与变电所设计防火规范》中要求：“主厂房内的消火栓，在消防系统为高压系统时应在底层或运转层上的消火栓处或主要通道入口处设置直接启动消防水泵的按钮，并应设置保护设施”。对于这一条我们不能一概而论，因为高压系统有常高压和临时高压之分，常高压系统（如深圳玛湾电厂设有高出地面85m的2000m3高位水池）它能经常满足室内消防所需压力和流量的状态，显然无须设置远程启动消防水泵的按钮。不过目前临时高压给水系统往往为大多数电厂所采用，那么如果采用临时高压给水系统时，在消火栓箱内或旁边设有报警按钮，发生火灾时通过报警按钮将信号传到消防控制室，通过控制室来启动消防水泵，也无须再设置远程启动消防水泵的按钮。如果采用设稳压泵的临时高压给水系统，由于启动室内消火栓使给水系统管网中压力下降时，能够迅速自动启动消防水泵，也无须再设置远程启动消防水泵的按钮。
3）在《火力发电厂与变电所设计防火规范》中规定“消防用水与其他用水合并的室内管道，当其他用水达到最大流量时，应仍能供全部消防用水，洗刷用水量可不计算在内，合并的管网上应设置水泵接合器”按照对此理解：设有独立的消防管网的主厂房等建筑物可不设水泵接合器。但在《火力发电厂生活、消防给水和排水设计技术规定》中有明确规定：“电厂主厂房宜设水泵接合器”。对水泵接合器的主要用途，《高层民用建筑设计防火规范》有如下解释：“当室内消防水泵发生故障或遇大火室内消防用水不足时，供消防车从室外消火栓取水通过水泵接合器将水送到室内消防给水管网，供灭火使用，因此室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统均应分别设水泵接合器”。对照解释，对《火力发电厂与变电所设计防火规范》中规定可否这么理解：对于电厂（采用独立消防给水系统）不存在水泵故障问题（有备用泵）、不会断电（双回路电源）、室内消防水量不会不足（泵能提供最大消防用水量）。但我们还是应该考虑万一发生系统瘫痪可能，需要由消防车从别处（如城镇管网、江河取水）通过水泵接合器将水送到室内消防给水管网，供灭火使用，所以我们在设计时还应考虑设置水泵接合器（不管是合并管网、还是独立管网）。
对水泵接合器数量的计算，《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》均要求“按室内消防总用水量（既室内最大消防秒流量）计算，其中室内消防总用水量包括室内消火栓用水量和室内自动喷水灭火用水量”，所以在计算之前我们须明确一个关系即水喷雾灭火系统是否属于自动喷水灭火系统。在我们国家各有一套《自动喷水灭火系统设计规范》和《水喷雾灭火系统设计规范》。而在《自动喷水灭火系统设计规范》的条文说明中未将水喷雾灭火系统归入其范围，在《水喷雾灭火系统设计规范》的条文说明中只是说水喷雾灭火系统是在自动喷水灭火系统基础上发展起来的，但在一些比较权威的书籍中往往把水喷雾灭火系统归为自动喷水灭火系统中的开式自动喷水灭火系统，如姜文源主编、中国建筑工业出版社出版的《建筑灭火设计手册》，李东明主编、中国计划出版社的《自动消防系统设计安装手册》等，从而使人产生混淆。对目前我们可按规范确定为水喷雾灭火系统不属于自动喷水灭火系统而进行水泵接合器数量的计算，最好在《火力发电厂与变电所设计防火规范》中对水泵接合器设置的要求及数量的计算给予明确说明。
以上只是本人对在设计过程中遇到过的一些问题结合规范或设计手册中的某些规定和要求，谈了自己的理解和看法，由于工作经验的欠缺，其中的不妥之处，希望能得到指正和帮助。
参考文献：
1、《火力发电厂生活、消防给水和排水设计技术规定》DLGJ24-91
2、《建筑设计防火规范》GBJ16-87
3、《水喷雾灭火系统设计规范》GB50219-95
4、《自动喷水灭火系统设计规范》GBJ84-85
5、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95
6、《火力发电厂与变电所设计防火规范》GB50229-96
7、《自动消防系统设计安装手册》李东明主编
8、《建筑灭火手册》姜文源主编
9、《火力发电厂灭火系统设计参考资料》华北电力设计