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關(guān)于鍋爐房防火設(shè)計有關(guān)問題的探討
摘要:本文了鍋爐房的火災(zāi)危險性,對鍋爐房的耐火等級、建筑內(nèi)部鍋爐房的設(shè)置要求、燃油儲罐的設(shè)置、電氣和通風(fēng)防火以及室內(nèi)消防給水、水噴霧滅火系統(tǒng)等有關(guān)防火設(shè)計進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞:火災(zāi)危險性 建筑內(nèi)部鍋爐房、燃油儲罐 室內(nèi)消防給水 水噴霧滅火系統(tǒng)
1.引言
鍋爐按壓力可以分為:低壓鍋爐、中壓鍋爐、高壓鍋爐,按燃料可分為:燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t、電鍋爐等,按照熱媒可分為:熱水鍋爐和蒸汽鍋爐。鍋爐又是一種具有高溫帶壓的特種熱力設(shè)備,存在一定的火災(zāi)爆炸危險。鍋爐的爆炸大致分兩種,一是發(fā)生在汽水系統(tǒng)的物理性爆炸,另一是發(fā)生在燃燒系統(tǒng)的化學(xué)性爆炸。無論哪種爆炸都將造成設(shè)備損壞或人員傷亡,生產(chǎn)和生活。1999年1月14日,寧夏石嘴山礦務(wù)局銀川辦事處家屬院燃油鍋爐因當(dāng)班司爐工擅離職守,造成大量燃油外溢、揮發(fā),導(dǎo)致鍋爐啟動時鍋爐房內(nèi)的可燃?xì)怏w、燃油發(fā)生燃燒爆炸事故,造成1人死亡,直接損失35萬元。因此,鍋爐房的防火設(shè)計也越來越得到重視。下面筆者將通過對鍋爐房的火災(zāi)危險性分析,對鍋爐房有關(guān)防火設(shè)計問題進(jìn)行探討。
2.鍋爐房的火災(zāi)危險性
2.1 鍋爐房發(fā)生火災(zāi)的原因主要是煙囪靠近建筑物的可燃結(jié)構(gòu),熾熱爐渣處理不當(dāng),引燃周圍的可燃物,煙囪飛火:鍋爐房操作間和附屬房間可燃物起火等等。
2.2 鍋爐爆炸的主要原因:汽、水系統(tǒng)的物理爆炸主要原因是設(shè)計、制造、安裝上存在的缺陷,質(zhì)量不符合安全要求:安全裝置失靈,不能正確反映水位、壓力和溫度等,喪失了保護(hù)作用,操作人員違規(guī)操作造成缺水、汽化過猛、壓力猛升引起爆炸。燃燒系統(tǒng)化學(xué)性爆炸的主要原因是用油,可燃?xì)?、煤粉做燃料的鍋爐在點燃前未將存留在燃燒室或煙道內(nèi)的爆炸性混合物排除,燃油鍋爐的燃油霧化不良,爐膛溫度過低,致使燃油未能完全燃燒,未燃盡的油滴進(jìn)人煙道和尾部沉積,煤粉鍋爐的煤粉和風(fēng)量調(diào)整不當(dāng),造成未燃盡的煤粉被帶出并堆積在煙道內(nèi)部等等,這些情況下如果遇到起火條件,就會發(fā)生起火或爆炸。
3.鍋爐房的土建防火設(shè)計
3.1 鍋爐房的火災(zāi)危險性分類和耐火等級。
雖然根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GBJl6—87(以下簡稱《建規(guī)》)第3.1.1條鍋爐房屬于丁類生產(chǎn)廠房,但是鑒于鍋爐的燃料不同,對鍋爐房建筑的耐火等級應(yīng)有不同的要求。鍋爐房應(yīng)為一、二級耐火等級的建筑,如果蒸汽鍋爐額定蒸發(fā)量小于或等于4t/h,熱水鍋爐額定出力小于或等于2.8MW時,鍋爐房建筑不應(yīng)低于三級耐火等級。對于油箱間、油泵間和油加熱間均屬于丙類生產(chǎn)廠房,其建筑不應(yīng)低于二級耐火等級,上述房間布置在鍋爐輔助間內(nèi)時,應(yīng)設(shè)置防火墻與其他部位隔開。燃?xì)庹{(diào)壓屬于甲類生產(chǎn)廠房,其建筑不應(yīng)低T--級耐火等級,與鍋爐房貼鄰的調(diào)壓間應(yīng)設(shè)置防火墻與鍋爐房隔開,其門窗應(yīng)向外開啟并不應(yīng)直接通向鍋爐房。
3.2 建筑內(nèi)部鍋爐房的設(shè)置要求。
鍋爐房一般應(yīng)單獨設(shè)置,在人員密集的場所內(nèi)及其毗鄰和主要疏散出口兩旁,不得設(shè)置鍋爐房。隨著城市的,眾多建筑的興起,建筑功能也日趨復(fù)雜,用于建筑附屬設(shè)施的場地越來越少,有很多工程已經(jīng)將鍋爐房設(shè)在建筑物內(nèi)部,這無疑給建筑防火設(shè)計也帶來了新問題。雖然在《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045—95(以下簡稱《高規(guī)》第4.1.2條中對高層建筑內(nèi)部燃油、燃?xì)忮仩t房的設(shè)置做了嚴(yán)格限定,《建規(guī)》第5.4.1條對多層建筑內(nèi)鍋爐房的設(shè)置做了明確規(guī)定,但在實際工程中往往由于建筑體量較大,規(guī)范所限定的鍋爐蒸發(fā)量無法滿足工程采暖的要求,在從嚴(yán)加強(qiáng)消防設(shè)施的前提下,可予以放寬。同時,筆者認(rèn)為還應(yīng)當(dāng)明確建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)有相應(yīng)的抗爆措施,可開設(shè)泄壓口(如玻璃窗、輕質(zhì)墻體等),或設(shè)置金屬爆炸泄壓板等,使爆炸釋放出的瞬間能量及時排泄,以降低其破壞力。泄壓比采用0.05—0.22m2/m3,泄壓面積至少應(yīng)為鍋爐房占地面積的10%,泄壓口不得與人員聚集的房間和通道相鄰。建筑物內(nèi)安裝的鍋爐(包括空調(diào)直燃機(jī)組)在設(shè)計中應(yīng)選用低壓或中壓型鍋爐,燃油鍋爐必須明確使用丙類以下可燃液體,即輕柴油、重油、重柴油等。此外,在《建規(guī)》中對于地下民用建筑內(nèi)鍋爐房的設(shè)置未做規(guī)定,筆者認(rèn)為鍋爐房不宜設(shè)在地下民用建筑內(nèi),但由于條件限制需要設(shè)置時,可參照《高規(guī)》的要求,布置在半地下室、地下一層靠外墻部位,并應(yīng)設(shè)置直接對外的安全出口,而且必須選用油、氣體燃料或電加熱的鍋爐。在有些工程中鍋滬房設(shè)在頂層,這也是可取的做法,但要處理好燃料輸送問題,并且選擇燃?xì)忮仩t、電鍋爐更為有益。鍋爐房不應(yīng)與住宅相連,也不得與甲、乙類及使用可燃液體的丙類火災(zāi)危險性房間相連,若與其他生產(chǎn)廠房相連時,應(yīng)采用防火墻隔開。
3.3 燃油儲罐的設(shè)置。
在燃油鍋爐房火災(zāi)隱患中違反《建規(guī)》第5.4.2條規(guī)定,將燃油鍋爐所使用的丙類液體儲罐附設(shè)在民用建筑內(nèi),或者違反《高規(guī)》第4.1.10.2條規(guī)定,將燃油鍋爐所使用的丙類液體中間油箱設(shè)置在燃油鍋爐房內(nèi)等問題是非常普遍的。因此在燃油鍋爐房的設(shè)計中燃油儲罐的布置應(yīng)當(dāng)引起足夠重視。燃油儲罐與燃油鍋爐房或其他廠房、民用建筑之間的防火間距,應(yīng)根據(jù)儲量按《建規(guī)》以及《小型石油庫及汽車加油站設(shè)計防火規(guī)范》(GB501516—92)的有關(guān)規(guī)定確定。燃油罐宜直埋成地下式設(shè)置,嚴(yán)禁在建筑物內(nèi)或地下室內(nèi)設(shè)置,當(dāng)容量較大或直埋有困難時,可設(shè)在地上。燃油罐容量應(yīng)當(dāng)根據(jù)運(yùn)輸條件確定,如采用火車或船舶運(yùn)輸,一般應(yīng)保持20至30天的貯量;當(dāng)采用汽車運(yùn)輸時,則應(yīng)為10天的貯量。中間油箱的容積不應(yīng)太大,以每小時最大耗油量的3~5倍為宜,重油一般不能超過5m3,輕柴油不超過1m3,中間油箱應(yīng)設(shè)置溢流管,并應(yīng)設(shè)置在耐火等級不低于二級的單獨房間內(nèi)。《高規(guī)》第4.1.10條對丙類液體燃料在高層建筑或裙房附近的設(shè)置位置及容量做了嚴(yán)格限制。對于多層民用建筑附近丙類液體儲罐的設(shè)置,筆者認(rèn)為亦應(yīng)有相關(guān)限制規(guī)定,或者參照《高規(guī)》執(zhí)行。
3.4 鍋爐輸油(氣)管道的設(shè)計。
室外油罐與中間油箱之間的輸油管道上設(shè)計分隔閥門,該閥門應(yīng)設(shè)在專用閥門井中并應(yīng)便于操作,與建筑外墻應(yīng)保持5m以上的間距,此閥門不應(yīng)設(shè)置在鍋爐房內(nèi)或中間油箱間以及加油間內(nèi)。室外油罐與中間油箱之間宜采用自流輸油方式,如必須設(shè)置油泵,應(yīng)設(shè)在專用設(shè)備間內(nèi),設(shè)備間的耐火等級不得低于二級。輸油管線應(yīng)埋地敷設(shè),當(dāng)需要地溝敷設(shè)時,在地溝內(nèi)細(xì)紗將輸油管填實,輸油管內(nèi)油品設(shè)計流速一般不得超過1m/s。輸油(氣)管進(jìn)入建筑物處,應(yīng)用不燃燒材料將空隙嚴(yán)密填實。輸油(氣)管道不應(yīng)穿過鍋爐房,因為如該輸油(氣)管線泄漏,遇正在燃燒的鍋爐明火,將釀成火災(zāi)。輸油(氣)管到應(yīng)有不少于兩處良好的接地,連接法蘭等處應(yīng)有防靜電跨接裝置。
4.鍋爐房的電氣、通風(fēng)防火設(shè)計
4.1 鍋爐的供電負(fù)荷級別和供電方式,應(yīng)根據(jù)工藝要求、鍋爐容量、熱負(fù)荷的重要性和環(huán)境特征等因素,按照現(xiàn)行《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。電氣線路采用穿金屑管布線,并不宜沿鍋爐熱風(fēng)道、煙道、熱水箱和其他載熱體表面敷設(shè)。燃?xì)庹{(diào)壓間、油箱間、燃油泵房、油加熱間、煤粉制備間、碎煤機(jī)間和運(yùn)煤走廊等有爆炸和火災(zāi)危險場所的電氣設(shè)計必須符合現(xiàn)行《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。燃?xì)忮仩t房應(yīng)當(dāng)設(shè)置可燃?xì)怏w濃度探測器,并與鍋爐燃燒器上的燃?xì)馑贁嚅y聯(lián)動,以便在緊急情況下自動切斷燃?xì)鈦碓础?br />
4.2 燃?xì)庹{(diào)壓間等有爆炸危險的房間,應(yīng)有不少于3次/h的換氣量,當(dāng)通風(fēng)不能夠滿足要求時,應(yīng)設(shè)置機(jī)械通風(fēng)裝置,并不少于8次/h換氣量的事故通風(fēng)裝置。通風(fēng)裝置應(yīng)防爆。燃油泵房應(yīng)有10次/h換氣量的機(jī)械通風(fēng)裝置,油箱間應(yīng)有6次/h換氣量的機(jī)械通風(fēng)裝置,燃油泵房、油箱間的通風(fēng)裝置應(yīng)防爆。設(shè)在建筑內(nèi)的燃?xì)忮仩t房,應(yīng)有不少于3次/h換氣量。燃?xì)忮仩t房通風(fēng)換氣裝置應(yīng)與可氣體濃度探測裝置聯(lián)動控制。當(dāng)鍋爐房設(shè)置在地下室時,應(yīng)采取強(qiáng)制通風(fēng)措施。鍋爐房自身的排煙系統(tǒng)不得跨越水平防火分區(qū),應(yīng)直接通向室外,通向室外處不得留有任何的孔洞或縫隙。
5.鍋爐房的滅火設(shè)施設(shè)計
5.1 室內(nèi)消防給水設(shè)計。
根據(jù)《建規(guī)》第8.4.2條,鍋爐房可不設(shè)室內(nèi)消防給水。而鍋爐房內(nèi)燃油及燃?xì)獾谋惣凹最惿a(chǎn)廠房、儲灌,宜設(shè)置室內(nèi)消防給水,并應(yīng)設(shè)置泡沫、蒸汽等滅火裝置;鍋爐房的運(yùn)煤層、輸煤棧橋宜設(shè)置室內(nèi)消防給水。因此,考慮鍋爐房的火災(zāi)危險性對鍋爐房室內(nèi)消防給水設(shè)計做更嚴(yán)格規(guī)定是很有必要的,建議當(dāng)單臺蒸發(fā)量超過4t/h或總蒸發(fā)量超過12t/h時應(yīng)設(shè)置室內(nèi)消防給水,對于多層建筑內(nèi)部設(shè)置的鍋爐房,宜設(shè)置室內(nèi)消防給水。
5.2 水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計。
鑒于燃油、燃?xì)忮仩t房的火災(zāi)和爆炸危險性,《高規(guī)》規(guī)定高層建筑內(nèi)的燃油、燃?xì)忮仩t房應(yīng)設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)?!端畤婌F滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范))(GB50219—95)(以下簡稱《水霧規(guī)》)的頒布早于《高規(guī)》97增訂版,沒有規(guī)定燃油、燃?xì)忮仩t的設(shè)計噴水強(qiáng)度、持續(xù)噴霧時間等,而該設(shè)計參數(shù)是系統(tǒng)設(shè)計的主要依據(jù),這給設(shè)計帶來了難度。燃油、燃?xì)忮仩t房與《水霧規(guī)》第3.1.2條所列舉的保護(hù)對象相比,火災(zāi)特點差異較大,也難以比照執(zhí)行,在《水霧規(guī)》中進(jìn)一步明確燃油、燃?xì)忮仩t房設(shè)計噴霧強(qiáng)度、持續(xù)噴霧時間是非常必要的。由于水噴霧滅火系統(tǒng)是局部應(yīng)用系統(tǒng),作用面積應(yīng)取被保護(hù)對象的外表面尺寸,設(shè)計中可按鍋爐產(chǎn)品樣本提供的外形尺寸取值。水噴霧滅火系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置自動控制、手動控制和應(yīng)急操作三種控制方式。對于燃?xì)忮仩t房的水噴霧滅火系統(tǒng)有三種自控方式可以選擇,可燃?xì)怏w濃度探測器聯(lián)動啟動,火災(zāi)探測器聯(lián)動啟動,濕式先導(dǎo)管傳動水力啟動。根據(jù)燃?xì)忮仩t房的火災(zāi)特點,水噴霧滅火系統(tǒng)的自動啟動方式宜同時設(shè)兩種,其中可燃?xì)怏w濃度探測器聯(lián)動啟動必須設(shè)置。
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