關于鍋爐房防火設計有關問題的探討

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摘要：本文了鍋爐房的火災危險性，對鍋爐房的耐火等級、建筑內部鍋爐房的設置要求、燃油儲罐的設置、電氣和通風防火以及室內消防給水、水噴霧滅火系統(tǒng)等有關防火設計進行了探討。
關鍵詞：火災危險性 建筑內部鍋爐房、燃油儲罐 室內消防給水 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、燃氣鍋爐、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備，存在一定的火災爆炸危險。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)的化學性爆炸。無論哪種爆炸都將造成設備損壞或人員傷亡，生產(chǎn)和生活。1999年1月14日，寧夏石嘴山礦務局銀川辦事處家屬院燃油鍋爐因當班司爐工擅離職守，造成大量燃油外溢、揮發(fā)，導致鍋爐啟動時鍋爐房內的可燃氣體、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，鍋爐房的防火設計也越來越得到重視。下面筆者將通過對鍋爐房的火災危險性分析，對鍋爐房有關防火設計問題進行探討。
2.鍋爐房的火災危險性
2.1　鍋爐房發(fā)生火災的原因主要是煙囪靠近建筑物的可燃結構，熾熱爐渣處理不當，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計、制造、安裝上存在的缺陷，質量不符合安全要求：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)化學性爆炸的主要原因是用油，可燃氣、煤粉做燃料的鍋爐在點燃前未將存留在燃燒室或煙道內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，未燃盡的油滴進人煙道和尾部沉積，煤粉鍋爐的煤粉和風量調整不當，造成未燃盡的煤粉被帶出并堆積在煙道內部等等，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計
3.1　鍋爐房的火災危險性分類和耐火等級。
　　雖然根據(jù)《建筑設計防火規(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有不同的要求。鍋爐房應為一、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，其建筑不應低于二級耐火等級，上述房間布置在鍋爐輔助間內時，應設置防火墻與其他部位隔開。燃氣調壓屬于甲類生產(chǎn)廠房，其建筑不應低T--級耐火等級，與鍋爐房貼鄰的調壓間應設置防火墻與鍋爐房隔開，其門窗應向外開啟并不應直接通向鍋爐房。
3.2　建筑內部鍋爐房的設置要求。
　　鍋爐房一般應單獨設置，在人員密集的場所內及其毗鄰和主要疏散出口兩旁，不得設置鍋爐房。隨著城市的，眾多建筑的興起，建筑功能也日趨復雜，用于建筑附屬設施的場地越來越少，有很多工程已經(jīng)將鍋爐房設在建筑物內部，這無疑給建筑防火設計也帶來了新問題。雖然在《高層民用建筑設計防火規(guī)范》GB50045—95(以下簡稱《高規(guī)》第4.1.2條中對高層建筑內部燃油、燃氣鍋爐房的設置做了嚴格限定，《建規(guī)》第5.4.1條對多層建筑內鍋爐房的設置做了明確規(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，在從嚴加強消防設施的前提下，可予以放寬。同時，筆者認為還應當明確建筑結構應有相應的抗爆措施，可開設泄壓口(如玻璃窗、輕質墻體等)，或設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。建筑物內安裝的鍋爐(包括空調直燃機組)在設計中應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鍋爐房的設置未做規(guī)定，筆者認為鍋爐房不宜設在地下民用建筑內，但由于條件限制需要設置時，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，并應設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，并且選擇燃氣鍋爐、電鍋爐更為有益。鍋爐房不應與住宅相連，也不得與甲、乙類及使用可燃液體的丙類火災危險性房間相連，若與其他生產(chǎn)廠房相連時，應采用防火墻隔開。
3.3　燃油儲罐的設置。
　　在燃油鍋爐房火災隱患中違反《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在民用建筑內，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置在燃油鍋爐房內等問題是非常普遍的。因此在燃油鍋爐房的設計中燃油儲罐的布置應當引起足夠重視。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，應根據(jù)儲量按《建規(guī)》以及《小型石油庫及汽車加油站設計防火規(guī)范》(GB501516—92)的有關規(guī)定確定。燃油罐宜直埋成地下式設置，嚴禁在建筑物內或地下室內設置，當容量較大或直埋有困難時，可設在地上。燃油罐容量應當根據(jù)運輸條件確定，如采用火車或船舶運輸，一般應保持20至30天的貯量；當采用汽車運輸時，則應為10天的貯量。中間油箱的容積不應太大，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，中間油箱應設置溢流管，并應設置在耐火等級不低于二級的單獨房間內。《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置位置及容量做了嚴格限制。對于多層民用建筑附近丙類液體儲罐的設置，筆者認為亦應有相關限制規(guī)定，或者參照《高規(guī)》執(zhí)行。
3.4　鍋爐輸油(氣)管道的設計。
　　室外油罐與中間油箱之間的輸油管道上設計分隔閥門，該閥門應設在專用閥門井中并應便于操作，與建筑外墻應保持5m以上的間距，此閥門不應設置在鍋爐房內或中間油箱間以及加油間內。室外油罐與中間油箱之間宜采用自流輸油方式，如必須設置油泵，應設在專用設備間內，設備間的耐火等級不得低于二級。輸油管線應埋地敷設，當需要地溝敷設時，在地溝內細紗將輸油管填實，輸油管內油品設計流速一般不得超過1m／s。輸油(氣)管進入建筑物處，應用不燃燒材料將空隙嚴密填實。輸油(氣)管道不應穿過鍋爐房，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。輸油(氣)管到應有不少于兩處良好的接地，連接法蘭等處應有防靜電跨接裝置。
4.鍋爐房的電氣、通風防火設計
4.1　鍋爐的供電負荷級別和供電方式，應根據(jù)工藝要求、鍋爐容量、熱負荷的重要性和環(huán)境特征等因素，按照現(xiàn)行《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》的有關規(guī)定執(zhí)行。電氣線路采用穿金屑管布線，并不宜沿鍋爐熱風道、煙道、熱水箱和其他載熱體表面敷設。燃氣調壓間、油箱間、燃油泵房、油加熱間、煤粉制備間、碎煤機間和運煤走廊等有爆炸和火災危險場所的電氣設計必須符合現(xiàn)行《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》的有關規(guī)定。燃氣鍋爐房應當設置可燃氣體濃度探測器，并與鍋爐燃燒器上的燃氣速斷閥聯(lián)動，以便在緊急情況下自動切斷燃氣來源。
4.2　燃氣調壓間等有爆炸危險的房間，應有不少于3次／h的換氣量，當通風不能夠滿足要求時，應設置機械通風裝置，并不少于8次／h換氣量的事故通風裝置。通風裝置應防爆。燃油泵房應有10次／h換氣量的機械通風裝置，油箱間應有6次／h換氣量的機械通風裝置，燃油泵房、油箱間的通風裝置應防爆。設在建筑內的燃氣鍋爐房，應有不少于3次／h換氣量。燃氣鍋爐房通風換氣裝置應與可氣體濃度探測裝置聯(lián)動控制。當鍋爐房設置在地下室時，應采取強制通風措施。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.鍋爐房的滅火設施設計
5.1　室內消防給水設計。
　　根據(jù)《建規(guī)》第8.4.2條，鍋爐房可不設室內消防給水。而鍋爐房內燃油及燃氣的丙類及甲類生產(chǎn)廠房、儲灌，宜設置室內消防給水，并應設置泡沫、蒸汽等滅火裝置；鍋爐房的運煤層、輸煤棧橋宜設置室內消防給水。因此，考慮鍋爐房的火災危險性對鍋爐房室內消防給水設計做更嚴格規(guī)定是很有必要的，建議當單臺蒸發(fā)量超過4t／h或總蒸發(fā)量超過12t／h時應設置室內消防給水，對于多層建筑內部設置的鍋爐房，宜設置室內消防給水。
5.2　水噴霧滅火系統(tǒng)設計。
　　鑒于燃油、燃氣鍋爐房的火災和爆炸危險性，《高規(guī)》規(guī)定高層建筑內的燃油、燃氣鍋爐房應設置水噴霧滅火系統(tǒng)?！端畤婌F滅火系統(tǒng)設計規(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、燃氣鍋爐的設計噴水強度、持續(xù)噴霧時間等，而該設計參數(shù)是系統(tǒng)設計的主要依據(jù)，這給設計帶來了難度。燃油、燃氣鍋爐房與《水霧規(guī)》第3.1.2條所列舉的保護對象相比，火災特點差異較大，也難以比照執(zhí)行，在《水霧規(guī)》中進一步明確燃油、燃氣鍋爐房設計噴霧強度、持續(xù)噴霧時間是非常必要的。由于水噴霧滅火系統(tǒng)是局部應用系統(tǒng)，作用面積應取被保護對象的外表面尺寸，設計中可按鍋爐產(chǎn)品樣本提供的外形尺寸取值。水噴霧滅火系統(tǒng)應設置自動控制、手動控制和應急操作三種控制方式。對于燃氣鍋爐房的水噴霧滅火系統(tǒng)有三種自控方式可以選擇，可燃氣體濃度探測器聯(lián)動啟動，火災探測器聯(lián)動啟動，濕式先導管傳動水力啟動。根據(jù)燃氣鍋爐房的火災特點，水噴霧滅火系統(tǒng)的自動啟動方式宜同時設兩種，其中可燃氣體濃度探測器聯(lián)動啟動必須設置。