新聞主題	柴油發(fā)電機室防火規(guī)范、消防設(shè)計及滅火強度計算

 

摘要：根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》、《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》、《建筑防火通用規(guī)范》、《人民防空工程設(shè)計防火規(guī)范》的國標(biāo)要求，康明斯公司在本文中介紹了發(fā)電機房的常見火災(zāi)特點，在列舉柴油發(fā)電機室水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計方案中，著重闡述了對柴油發(fā)電機類不規(guī)則物體應(yīng)用非"圓整"的方法來確定噴頭數(shù)，及對其不規(guī)則表面，尤其是側(cè)面在傾斜噴頭噴射下的噴霧強度的校核，使按照柴油發(fā)電機消防規(guī)范來設(shè)計的滅火系統(tǒng)更加安全可靠。

 

一、柴發(fā)機房火災(zāi)特點與引發(fā)原因

 

1、火災(zāi)特點

      柴油發(fā)電機由發(fā)電機、柴油機主機、柴油機冷卻系統(tǒng)等組成，日用油箱單獨設(shè)置在油箱間內(nèi)。

（1）機組的發(fā)電機部位主要是電氣類火災(zāi)，失火后容易燒毀發(fā)電機。

（2）柴油機部位主要是液體火災(zāi)，除需撲滅主機部位燃燒外，還需防止流趟液體擴大火勢。

（3）冷卻系統(tǒng)及通風(fēng)系統(tǒng)中的管道處無可燃物且封閉，失火后需防護冷卻。

      針對以上柴油發(fā)電機火災(zāi)兼有電氣火災(zāi)和可燃液體火災(zāi)的特點，且電壓較高，撲救難度較大。水噴霧滅火系統(tǒng)可以發(fā)揮以下優(yōu)勢：

 

圖1  發(fā)電機房水噴霧滅火系統(tǒng)布置圖

圖2  發(fā)電機房泵組式噴霧滅火系統(tǒng)組成圖

 

二、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)

 

1、高規(guī)規(guī)范

      根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50045—95，2005版，以下簡稱“高規(guī)”）4.1.3 柴油發(fā)電機房布置在高層建筑和裙房內(nèi)時，應(yīng)符合下列規(guī)定：

4.1.3.1 可布置在建筑物的首層或地下一、二層，不應(yīng)布置在地下三層及以下。柴油的閃點不應(yīng)小于55℃;

4.1.3.2 應(yīng)采用耐火極限不低于2.00h的隔墻和1.50h的樓板與其他部位隔開，門應(yīng)采用甲級防火門；

4.1.3.3 機房內(nèi)應(yīng)設(shè)置儲油間，其總儲存量不應(yīng)超過8.00h的需要量，且儲油間應(yīng)采用防火墻與發(fā)電機間隔開；當(dāng)必須在防火墻上開門時，應(yīng)設(shè)置能自動關(guān)閉的甲級防火門；

4.1.3.4 應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和除鹵代烷1211、1301以外的自動滅火系統(tǒng)。

2、霧規(guī)規(guī)范

      根據(jù)《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB 50219—95，以下簡稱“霧規(guī)”）中對發(fā)電機房設(shè)計參數(shù)沒有具體規(guī)定，但對液體火災(zāi)和幾種電氣火災(zāi)的參數(shù)作了規(guī)定。

3、建規(guī)規(guī)范

      根據(jù)《建筑防火通用規(guī)范》 （GB 55037，2022版，以下簡稱“建規(guī)” ）4.1.5 附設(shè)在建筑內(nèi)的燃油或燃?xì)忮仩t房、柴油發(fā)電機房，除應(yīng)符合本規(guī)范第4.1.4條的規(guī)定外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定：

4.1.5.1 常（負(fù)）壓燃油或燃?xì)忮仩t房不應(yīng)位于地下二層及以下，位于屋頂?shù)某＃ㄘ?fù)）壓燃?xì)忮仩t房與通向屋面的安全出口的最小水平距離不應(yīng)小于6m；其他燃油或燃?xì)忮仩t房應(yīng)位于建筑首層的靠外墻部位或地下一層的靠外側(cè)部位，不應(yīng)貼鄰消防救援專用出入口、疏散樓梯（間）或人員的主要疏散通道。

4.1.5.2 建筑內(nèi)單間儲油間的燃油儲存量不應(yīng)大于1m3。油箱的通氣管設(shè)置應(yīng)滿足防火要求，油箱的下部應(yīng)設(shè)置防止油品流散的設(shè)施。儲油間應(yīng)采用耐火極限不低于3.00h的防火隔墻與發(fā)電機間、鍋爐間分隔。

4.1.5.3 柴油機的排煙管、柴油機房的通風(fēng)管、與儲油間無關(guān)的電氣線路等，不應(yīng)穿過儲油間。

4.1.5.4 燃油或燃?xì)夤艿涝谠O(shè)備間內(nèi)及進入建筑物前，應(yīng)分別設(shè)置具有自動和手動關(guān)閉功能的切斷閥。

4、人防工程規(guī)范

      《人民防空工程設(shè)計防火規(guī)范》（GB50098，2009版，以下簡稱“人防工程”）3.1.10 柴油發(fā)電機房和燃油或燃?xì)忮仩t房的設(shè)置除應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50016的有關(guān)規(guī)定外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定：

3.1.10.1 防火分區(qū)的劃分應(yīng)符合本規(guī)范第4．1．1條第3款的規(guī)定；

3.1.10.2 柴油發(fā)電機房與電站控制室之間的密閉觀察窗除應(yīng)符合密閉要求外，還應(yīng)達到甲級防火窗的性能；

3.1.10.3 柴油發(fā)電機房與電站控制室之間的連接通道處，應(yīng)設(shè)置一道具有甲級防火門耐火性能的門，并應(yīng)常閉；

3.1.10.4 儲油間的設(shè)置應(yīng)符合本規(guī)范第4．2．4條的規(guī)定。

      參考“霧規(guī)”的規(guī)定及其他設(shè)計資料，考慮到發(fā)電機組一般有較好的自我保護控制，發(fā)電機房內(nèi)過多水漬對發(fā)電機房安全維護不利，設(shè)計噴霧強度采用最不利處不小于13 L/（min·m²），側(cè)面可能有流趟液體火災(zāi)處不小于20 L/（min·m²），滅火時間采用0.5 h，系統(tǒng)的響應(yīng)時間不大于45 s。

 

三、設(shè)計方案的確定與布置

 

1、噴頭布置方法的確定

      柴油發(fā)電機室水噴霧滅火系統(tǒng)是以保護發(fā)電機，撲滅其火災(zāi)為主要目的，故采用立體法，圍繞發(fā)電機組周圍布置噴頭。由于噴頭與電氣設(shè)備（裸露）部分的最小安全距離為1.12m，則保護一臺發(fā)電機組的水平側(cè)噴噴頭將處在另一臺發(fā)電機組的危險區(qū)內(nèi)，故改為布置高位側(cè)噴噴頭，反復(fù)調(diào)整安裝角度和噴頭高度，保證噴頭在危險區(qū)外噴射且水霧能包圍覆蓋整個發(fā)電機組。

2、噴頭的選擇和噴霧強度計算

      由于柴油發(fā)電機室具有電氣火災(zāi)兼油類火災(zāi)的特點，設(shè)計選用ZSTWB系列離心式高速水霧噴頭（見表1）。其噴射出的霧狀水滴霧化程度高，具有良好的絕緣性能，因而能保證火災(zāi)現(xiàn)場周圍人員的安全，而且在用于撲滅油品火災(zāi)時，其細(xì)小的霧粒還能發(fā)揮對油的較強乳化作用。

表1     發(fā)電機房水霧噴頭選型

     

      噴霧強度按下式計算：

W=q /（πR²）=1.00658 K√P/[Btan（θ/2）]²..........................（公式1）

式中，W——水霧錐底圓處噴霧強度，L/（min·m²）；

q——噴頭出水量，L/min；

P——噴頭工作壓力，MPa；

K——噴頭流量系數(shù)；

R——水霧錐底圓半徑，m；

B——水霧噴頭的噴口與保護對象之間的距離，m；

θ——水霧噴頭的霧化角，°。

3、噴頭布置

      由式（1）可看出影響直接噴射到被保護對象上的噴霧強度的因素有噴頭流量系數(shù)K，噴頭工作壓力P，噴射距離B，霧化角θ。

      在柴油發(fā)電機組噴頭布置時，一般工作壓力P先確定，噴射距離B由安全區(qū)域決定，噴頭的流量系數(shù)和霧化角已知，則可計算得出滿足噴霧強度的水霧錐底半徑R，依據(jù)R，按不留空白點的原則進行噴頭布置，可保證有足夠強度的水霧覆蓋在發(fā)電機組表面，再按實際布置的噴頭數(shù)及各噴頭的出水量可確定總設(shè)計流量。

      由于發(fā)電機組形狀不規(guī)則，水霧噴頭的出水總有一部分直接噴射到地面或非保護區(qū)域。因此若按“霧規(guī)”中的方法，將發(fā)電機圓整為長方體，根據(jù)長、寬、高計算表面積，再按噴霧強度確定噴頭個數(shù)，不但容易造成噴頭個數(shù)偏少，而且根據(jù)圓整后的長方體布置噴頭，有些部位如側(cè)進風(fēng)段，噴口與保護區(qū)域的實際距離大于設(shè)計值，致使其噴霧強度不能滿足要求。而采用上述布置方法，可保證被保護區(qū)域的直接噴射水霧強度。

      頂部下噴噴頭（以下簡稱"頂噴"）和側(cè)噴噴頭的布置見圖3和圖4。噴頭離發(fā)電機組的安全距離按1.3 m考慮，確定危險區(qū)域。

 

圖3  發(fā)電機房滅火系統(tǒng)前側(cè)噴與頂噴布置圖

圖4  發(fā)電機房滅火系統(tǒng)側(cè)噴布置剖面圖

 

4、噴頭噴霧強度核算

      在噴頭工作壓力為0.35 MPa情況下，"頂噴"噴射到發(fā)電機組頂面的噴霧強度為15.1 L/（min·m²）>13L/（min·m²），滿足要求。對于發(fā)電機組的側(cè)面，水霧錐與噴射保護面相交處為近似拋物線形狀，且相鄰噴頭水霧在被保護面下部交叉重疊，故核算時按單個噴頭保護區(qū)域進行復(fù)核（見圖5），核算結(jié)果側(cè)噴噴頭的噴霧強度均超過20 L/（min·m²），可以滿足撲滅液體火災(zāi)的要求。

5、噴霧流量計算

      將圖6中的環(huán)狀配水管網(wǎng)拆成兩分支，采用計算軟件進行逐點法計算，最不利點處的側(cè)噴噴頭流量系數(shù)K值取一半為11。報警閥設(shè)計流量取兩分支流量之和為21.6 L/s，乘以安全系數(shù)1.1，得23.8L/s。

 

圖5  發(fā)電機房滅火系統(tǒng)側(cè)噴強度核算

圖6  發(fā)電機房水噴霧系統(tǒng)流量計算

 

6、系統(tǒng)布置

      水噴霧配水干管在機房頂部成環(huán)狀布置，可減小不同噴頭之間的壓差，使作用在發(fā)電機組表面的水霧盡可能均勻、有效。而噴頭則在危險區(qū)域外盡可能接近發(fā)電機組，以保證滅火效果。另外配水管道和支吊架均做等電位連接。油箱間因噴頭數(shù)較少，布置管道時，就近并入柴油機噴霧系統(tǒng)。

      為控制噴水量和減少水漬危害，采用5臺發(fā)電機組由5組雨淋閥組分別控制。而雨淋閥組的動作則由設(shè)于各發(fā)電機組頂部的溫感探測器控制，當(dāng)同一發(fā)電機組頂部的2個火災(zāi)探測器均發(fā)出火災(zāi)信號時，對應(yīng)該發(fā)電機組的雨淋閥組開啟滅火。雨淋閥組也可手動啟動或由消防控制中心啟動。

      水噴霧系統(tǒng)專用水泵設(shè)于1層消防水泵房內(nèi)，1用1備，水泵出水管至雨淋閥進水管呈環(huán)狀布置，屋頂高位水箱重力出水、氣壓罐穩(wěn)壓設(shè)備出水及噴霧水泵接合器均接入雨淋閥進水管。

 

總結(jié)：

      由于柴油發(fā)電機組外形復(fù)雜，有部分水霧沒有直接噴射到被保護面，若按"霧規(guī)"中7.1.3條公式，將其圓整后計算外表面積，確定噴頭個數(shù)并進行噴頭布置，由于噴頭與保護對象的實際距離大于設(shè)計值，因此噴霧強度一般不能滿足滅火要求。應(yīng)按照實際發(fā)電機組外形，在保證被保護面處水噴霧強度條件下，按水霧錐相交覆蓋的原則布置噴頭，并按逐點法計算實際工作壓力和噴霧流量，才能保證有足夠強度的水霧覆蓋被保護發(fā)電機組。

 

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