浅谈矩形全封闭煤场的消防设计
摘要：针对矩形封闭煤场的特点，对该单体建筑的消防水系统进行分析，结合相关规范指出了自动消防水炮在封闭煤场的设计应用，总结了消防水炮系统作为矩形煤场的重要消防设施。
关键词：矩形封闭煤场；灭火系统；消防水炮
1、前言
燃煤电厂都有一套完整的输煤系统，而煤场则是电厂重要的构筑物之一，煤场消防关系着整个输煤系统的正常安全运行，特别是近年来随着城市的扩展，原有半封闭煤场（防煤抑尘网）已不能满足环保要求，根据环保部门的要求，对于电厂新（改扩）建煤场均应采用全封闭煤场。故随之而来的则是封闭煤场消防系统的设置问题。而目前现行有效版《火力发电厂与变电所设计防火规范》(GB50229-2006)并未对全封闭煤场消防做出具体或原则要求，其他现行消防规范也未对此做出具体规定，因此设计人员有必要对全封闭煤场消防进行研究，在深入理解各相关消防规范同时，也应采纳当地消防部门的意见。在目前没有相应全封闭煤场消防设计规范发布前，而其又大量现实涌现，全封闭煤场消防设计是不可避免的，故需设计人员对全封闭煤场进行全面的研究。
2、矩形封闭煤场火灾危险性分类、耐火等级和防火分区
目前运行的燃煤电厂机组容量较大，煤场面积也较大，封闭煤场上部为拱形钢结构网架，大跨度、超大空间的单体建筑，四周下部为钢筋砼基础和挡煤墙，网架屋盖采用压型钢板封闭，顶部设有采光和自然通风设施。矩形封闭煤场建筑火灾危险性分类为丙类,建筑耐火等级为二级。根据《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)3.3.2条注3“一、二级耐火等级的煤均化库，每个防火分区的最大允许建筑面积不应大于12000m2”，由于各相关规范均无对电厂全封闭煤场防火分区界定，故消防部门一般据此作为全封闭煤场防火分区的界定，但实际很难执行，因煤场面积是根据规范规定的贮煤天数确定的，目前运行的2×300MW及以上机组的电厂矩形封闭煤场建筑面积均在3万m2左右，且超面积全封闭矩形煤场有大量已建成，可以说其发展建设已先行了。因此，矩形封闭煤场防火分区仅参此条执行。
3、燃煤电厂封闭煤场的特点
目前电厂矩形全封闭煤场主要有以下特点：
1)建筑面积较大。建筑面积均在3万m2左右。
2)建筑高度较高。最大净空高度均在30~40米之间。
3)为单体建筑。整个矩形全封闭煤场无分隔，1个防火分区。
从以上特点可以看出，矩形封闭煤场为高大空间、建筑面积大，远超出现行规范要求的防火分区面积，特别是大、中型火力发电厂矩形封闭煤场建筑面积是不可避免超出规范要求，且这往往不是由消防工艺专业所左右的，故只能对矩形封闭煤场的消防采取必要措施，同时对现有相关消防规范要有正确的解读。
根据《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)3.3.3条“仓库内设置自动灭火系统时，除冷库的防火分区外，每座仓库的最大允许占地面积和每个防火分区的最大允许建筑面积可按本规范第3.3.2条的规定增加1.0倍”，由此可看出在设置自动灭火系统时，全封闭煤场防火分区的最大允许建筑面积不应大于24000m2。当超过此面积时建筑专业就要考虑设防火分区，采取防火分区技术措施，如设防火墙等，这对设斗轮机全封闭煤场显然是不现实的，防火墙根本无法实现。
当然有人会可能会提出防火分隔水幕，过去确有人这么做的。根据《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2001)(2005年版)（编者注：目前实行的为GB50084-2017《自动喷水灭火系统设计规范》）5.0.10“水幕系统的设计基本参数应符合表5.0.10的规定：
| 水幕类别 | 喷水点高度 | 喷水强度 | 喷头工作压力 |
| 防火分隔水幕 | ≤12m | 2L/s.m | 0.1MPa |
| 防护冷却水幕 | ≤4m | 0.5L/s.m | |
| 注：防护冷却水幕的喷水点高度每增加1m，喷水强度应增加0.1L/s.m，但超过9m时的喷水强度仍采用1.0L/s.m | |||
由此可知，防火分隔水幕喷水点高度应≤12m，而封闭煤场高度均在30~40米之间，因此防火分隔水幕根本不适用电厂的矩形全封闭煤场。
超面积的封闭煤场如已建成就很难在建筑上采取措施，因此建筑专业必须对矩煤场防火分区有正确的理解。
4、封闭煤场火灾的原因
在对封闭煤场进行消防设计前，除对上述火灾危险性分类、耐火等级和防火分区有正确解读外，还应对煤场火灾的原因有所了解。引起煤场火灾的原因主要有两方面：煤炭自燃和外来火种的引燃。其中煤炭自燃较常见，火点均为由深位向周边扩展，初期往往只见冒烟，发展较慢。受煤质的影响，火点位置不固定，通常出现点状自然点，自燃点较反复出现且较隐蔽，如不及时控制其发展，将引起煤场火灾。通常工作人员对冒烟的部位采用反复水浇，只能控制其发展，或将自燃点用铲车彻底铲除隔离。自燃是煤场火灾主要诱因，也是煤场消防的重点和难点。
煤体自燃主要受煤质成份的影响，且为主因。除此外，封闭式煤场内煤堆体积巨大，堆煤高度常常超过设计高度，煤堆的散热条件相对较差，局部产生热量积聚现象。因此发生自燃更加容易，主要表现为：1）煤场煤种混杂；2）煤堆堆放时间过长；3）煤场垫底煤影响；4）局部底部形成堆积死角。
5、燃煤电厂全封闭矩形煤场的主要消防设施
全封闭式矩形煤场的消防应从设计到运行、管理，每个环节严格贯彻“预防为主，防消结合”的指导方针，同时应结合封闭式贮煤场的特点，采取有效的消防措施，下面介绍封闭式煤场的主要消防措施：
5.1室内消火栓系统
设置室内消火栓系统的依据是根据现行《火力发电厂与变电所设计防火规范》(GB50229-2006)7.3.1条“下列建筑或场所应设置室内消火栓：3屋内卸煤装置，碎煤机室，转运站，筒仓皮带层，室内贮煤场。”，故应设置室内消火栓系统，而根据电厂煤场的特点，斗轮机的煤场一般基本可以满足室内消火栓设置要求；其他矩形煤场室内消火栓设置通常不能满足要求，故只能在其周围布置，仅起到辅助灭火作用。
5.2固定消防炮灭火系统
根据《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)8.3.5“根据本规范要求难以设置自动喷水灭火系统的展览厅、观众厅等人员密集的场所和丙类生产车间、库房等高大空间场所，应设置其他自动灭火系统，并宜采用固定消防炮灭火系统”。因此，封闭煤场应优先设置固定消防炮灭火系统。
5.3移动式灭火器系统
灭火器的配置遵照《建筑灭火器配置设计规范(GB50140-2005》”执行。其设计原则：依据规范要求配置移动式灭火器(包括手提式、推车式)，并根据保护对象的火灾类别，有无设置消火栓、自动灭火设施的差异，来选择和布置不同类型和规格的移动式灭火器，以便在火灾初期可机动灵活地及时扑灭火灾，对安全生产和经济运行起到应有的保障作用。
5.4火灾报警及控制系统
根据《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-2013)设置火灾报警及控制系统。火灾探测报警及灭火控制系统是一个独立的系统，该系统包括消防报警主机、区域分机、火灾应急广播、消防专用电话、火灾探测设备、消防控制设备及电源装置等。火灾报警及控制系统本文不进行深入论述，具体参见控制专业相关设计。
6、结论
在进行电厂矩形全封闭煤场的设计中，固定消防炮已作为封闭煤场的主要消防设施，目前是否设置自动消防炮系统仍依据现行《建筑设计防火规范》来界定，只要封闭煤场面积大于12000m2必须设置自动消防炮系统，小于12000m2的可以设置其他固定消防炮系统。总之，全封闭煤场消防设计除遵循现行规范外，还应符合当地消防部门的要求。
参考文献:
[1]《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2001)(2005年版)
[2]《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)
[3]《建筑灭火器配置设计规范》(GB50140-2005)
[4]《火力发电厂与变电所设计防火规范》(GB50229-2006)
来源：《电力设备》2017年第35期
