新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)室防火規(guī)范、消防設(shè)計(jì)及滅火強(qiáng)度計(jì)算

 

摘要：根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑防火通用規(guī)范》、《人民防空工程設(shè)計(jì)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(jī)房的常見火災(zāi)特點(diǎn)，在列舉柴油發(fā)電機(jī)室水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案中，著重闡述了對柴油發(fā)電機(jī)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(qiáng)度的校核，使按照柴油發(fā)電機(jī)消防規(guī)范來設(shè)計(jì)的滅火系統(tǒng)更加安全可靠。

 

一、柴發(fā)機(jī)房火災(zāi)特點(diǎn)與引發(fā)原因

 

1、火災(zāi)特點(diǎn)

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

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

（2）柴油機(jī)部位主要是液體火災(zāi)，除需撲滅主機(jī)部位燃燒外，還需防止流趟液體擴(kuò)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(hù)冷卻。

      針對以上柴油發(fā)電機(jī)火災(zāi)兼有電氣火災(zāi)和可燃液體火災(zāi)的特點(diǎn)，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(jī)房水噴霧滅火系統(tǒng)布置圖

圖2  發(fā)電機(jī)房泵組式噴霧滅火系統(tǒng)組成圖

 

二、設(shè)計(jì)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(jì)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(jī)房布置在高層建筑和裙房內(nèi)時(shí)，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(diǎn)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(jī)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(jī)間隔開；當(dāng)必須在防火墻上開門時(shí)，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(bào)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(jì)規(guī)范》（GB 50219—95，以下簡稱“霧規(guī)”）中對發(fā)電機(jī)房設(shè)計(jì)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(jī)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(jī)間、鍋爐間分隔。

4.1.5.3 柴油機(jī)的排煙管、柴油機(jī)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(jìn)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(jì)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(jī)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(jì)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(jī)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(dá)到甲級防火窗的性能；

3.1.10.3 柴油發(fā)電機(jī)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(jì)資料，考慮到發(fā)電機(jī)組一般有較好的自我保護(hù)控制，發(fā)電機(jī)房內(nèi)過多水漬對發(fā)電機(jī)房安全維護(hù)不利，設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)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(shí)間采用0.5 h，系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間不大于45 s。

 

三、設(shè)計(jì)方案的確定與布置

 

1、噴頭布置方法的確定

      柴油發(fā)電機(jī)室水噴霧滅火系統(tǒng)是以保護(hù)發(fā)電機(jī)，撲滅其火災(zāi)為主要目的，故采用立體法，圍繞發(fā)電機(jī)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(hù)一臺發(fā)電機(jī)組的水平側(cè)噴噴頭將處在另一臺發(fā)電機(jī)組的危險(xiǎn)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(xiǎn)區(qū)外噴射且水霧能包圍覆蓋整個(gè)發(fā)電機(jī)組。

2、噴頭的選擇和噴霧強(qiáng)度計(jì)算

      由于柴油發(fā)電機(jī)室具有電氣火災(zāi)兼油類火災(zāi)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)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(shí)，其細(xì)小的霧粒還能發(fā)揮對油的較強(qiáng)乳化作用。

表1     發(fā)電機(jī)房水霧噴頭選型

     

      噴霧強(qiáng)度按下式計(jì)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(qiáng)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(hù)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(hù)對象上的噴霧強(qiáng)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(jī)組噴頭布置時(shí)，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(jì)算得出滿足噴霧強(qiáng)度的水霧錐底半徑R，依據(jù)R，按不留空白點(diǎn)的原則進(jìn)行噴頭布置，可保證有足夠強(qiáng)度的水霧覆蓋在發(fā)電機(jī)組表面，再按實(shí)際布置的噴頭數(shù)及各噴頭的出水量可確定總設(shè)計(jì)流量。

      由于發(fā)電機(jī)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(hù)區(qū)域。因此若按“霧規(guī)”中的方法，將發(fā)電機(jī)圓整為長方體，根據(jù)長、寬、高計(jì)算表面積，再按噴霧強(qiáng)度確定噴頭個(gè)數(shù)，不但容易造成噴頭個(gè)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(jìn)風(fēng)段，噴口與保護(hù)區(qū)域的實(shí)際距離大于設(shè)計(jì)值，致使其噴霧強(qiáng)度不能滿足要求。而采用上述布置方法，可保證被保護(hù)區(qū)域的直接噴射水霧強(qiáng)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(jī)組的安全距離按1.3 m考慮，確定危險(xiǎn)區(qū)域。

 

圖3  發(fā)電機(jī)房滅火系統(tǒng)前側(cè)噴與頂噴布置圖

圖4  發(fā)電機(jī)房滅火系統(tǒng)側(cè)噴布置剖面圖

 

4、噴頭噴霧強(qiáng)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(jī)組頂面的噴霧強(qiáng)度為15.1 L/（min·m²）>13L/（min·m²），滿足要求。對于發(fā)電機(jī)組的側(cè)面，水霧錐與噴射保護(hù)面相交處為近似拋物線形狀，且相鄰噴頭水霧在被保護(hù)面下部交叉重疊，故核算時(shí)按單個(gè)噴頭保護(hù)區(qū)域進(jìn)行復(fù)核（見圖5），核算結(jié)果側(cè)噴噴頭的噴霧強(qiáng)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(jì)算

      將圖6中的環(huán)狀配水管網(wǎng)拆成兩分支，采用計(jì)算軟件進(jìn)行逐點(diǎn)法計(jì)算，最不利點(diǎn)處的側(cè)噴噴頭流量系數(shù)K值取一半為11。報(bào)警閥設(shè)計(jì)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(jī)房滅火系統(tǒng)側(cè)噴強(qiáng)度核算

圖6  發(fā)電機(jī)房水噴霧系統(tǒng)流量計(jì)算

 

6、系統(tǒng)布置

      水噴霧配水干管在機(jī)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(jī)組表面的水霧盡可能均勻、有效。而噴頭則在危險(xiǎn)區(qū)域外盡可能接近發(fā)電機(jī)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(shí)，就近并入柴油機(jī)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(jī)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(jī)組頂部的溫感探測器控制，當(dāng)同一發(fā)電機(jī)組頂部的2個(gè)火災(zāi)探測器均發(fā)出火災(zāi)信號時(shí)，對應(yīng)該發(fā)電機(jī)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(jìn)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(jìn)水管。

 

總結(jié)：

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

 

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