摘　要：分析大型工業廠房常見火災隱患，討論大型工業廠房的火災危險性、耐火等級、防火分區及消防方式，探討了自動滅火系統的選型。

關鍵詞：大型工業廠房；  消防設計；  防火分區；  自動滅火系統

Fire Protection Design of Large Industrial Plants

Abstract：The fire hazards commonly found in large industrial plants are analyzed．The fire risk．fire resistance rating，fire district and fire protection mode for large industrial plants are discussed．The type selection of automatic fire extinguishing system is explored．

Keywrods：large industrial plant；fire protection design；fire district；automatic fire extinguishing

1　大型工業廠房常見火災隱患

①設備、人員密集，疏散困難。大型工業廠房規模大，建筑結構連體成片，生產機器設備密集，人員和物品高度集中，活動空間小，疏散途徑少；發生火災時煙霧大，工人因長期從固定的路線上下班，發生火災時極易因緊張而形成趨眾行為，不利于逃生疏散，極易造成群死群傷惡性火災事故[1]。

②安全疏散距離長，疏散不及時。大型工業廠房在設計過程中有時未考慮設備安裝后的實際情況，往往在未安裝設備的空廠房內計算的疏散距離是符合規范要求的，而安裝設備后實際的疏散走道只能是設備間的過道，由直線變成了曲線，疏散距離必然加長，導致不符合規范要求。

③空間大，防火分隔不徹底。防火分隔多采用防火墻、防火門或防火卷簾。防火墻應從地面隔斷至頂板底面基層，屋面板的耐火極限低于0.5h時防火墻應高出不燃燒體屋面0.4m以上，高出燃燒體或難燃燒體屋面0.5m以上。而實際建筑建成后，我們可以發現絕大多數大型工業廠房的防火墻多隔斷至鋼結構屋梁的下方或屋面板的下方，不符合規范要求；防火墻上設計的防火門多數為常閉式防火門，而實際使用過程中常閉式防火門往往常開，根本起不到防火分隔的作用[2]。

2　廠房火災危險性、耐火等級

廠房的生產火災危險性如何確定，這是我們進行消防設計時首先應考慮的問題。

GB 50016－2006《建筑設計防火規范》(以下簡稱GB 50016－2006)第3．1．1條對廠房的火災危險性等級分為甲、乙、丙、丁、戊共5類。我們較容易區分甲、乙、丙類，但實踐中對于丁、戊類較難區分。輕鋼結構廠房的承重構件一般為鋼柱、網架，建筑外表面覆以彩色鋁鋅鋼板或鍍鋁鋅鋼板等。對照GB 50016－2006第2．0．1條關于建筑構件耐火極限的規定，由于鋼結構的耐火極限僅為15min，通常認為鋼結構廠房的耐火等級為四級。但GB 50016－2006第3．2．4條規定：“下列二級耐火級建筑的梁、柱可采用無防火保護的金屬結構，其中能受到甲、乙、丙類液體或可燃氣體火焰影響的部位，應采取外包敷不燃材料或其他防火隔熱保護措施：①設置自動滅火系統的單層丙類廠房；②丁、戊類廠房(倉庫)。”可以理解為這是對丁、戊類廠房的特殊規定，即鋼結構丁、戊類廠房，可以視為耐火等級二級。然而，丁、戊類廠房發生火災的可能性雖然較小，但是并不是不會發生火災，特別是在大型企業的廠房中，普遍存在“可燃物的移動”這樣一個事實，即可燃物的數量及空間位置在不同時期呈動態。筆者在日常工作中發現，部分設計為丁、戊類的大面積廠房，在設計時廠房功能分區不明確，使用中又根據當前生產需要隨意調整廠房內的布局，在部分時間內局部空間實際堆放的物品遠不止于難燃或不燃物品，而是大量的包裝紙箱、泡沫、橡膠、包裝用塑料膜等，甚至在廠房局部區域內還設置了噴涂、烘干等火災危險|生較高的車間，使其火災危險性達到丙類[3]。

但是，這些廠房在另一部分時間內，又沒有或存放少量上述包裝用的可燃物，恢復為設計中的丁、戊類廠房。這樣在確定其耐火等級時就存在一個兩難的選擇：若定性為丙類廠房，那么按照GB 50016－2006第3．2．1條和第3．3．1條規定，丙類廠房最低耐火等級為三級，輕鋼結構廠房就不能作為丙類廠房[4]。必須進行噴涂防火涂料等防火阻燃處理，使其達到三級耐火等級，且防火分區最大允許面積限制在3000m2以內，這樣就失去了輕鋼結構廠房造價省、面積大等主要優點。若簡單定性為丁、戊類廠房，一旦發生火災，將容易造成火勢擴大，甚至引起建筑倒塌，對火災撲救人員構成較大危害。

3　防火分區及消防設計

3.1　防火墻及防火卷簾與防火分區

在建筑構造中需要進行防火墻的設置，一般情況下廠房的跨度比較大，這種情況下很難再設置防火墻，如在進行火車機車檢修庫的防火設計中，由于軌道及檢修庫的跨度比較長，如果采用防火墻將很難滿足需要。一般在建筑防火設計時通常采用防火卷簾及防火門等，但是對于跨度大的建筑物很難進行防火分區劃分，這是因為這樣的劃分使得廠房獨立分割，給以后的設備維修帶來很大的不便，一般這種消防設計很少采用。

3.2　自動噴水滅火與防火分區

若是在工業廠房的消防設計中設置自動噴水滅火的消防措施，這樣雖然符合規范，但是在實際使用中也存在一定的問題。這是因為一般情況下大跨度的廠房的層高是10m左右，這樣很難實現滅火。在GB 50084－2001《自動噴水滅火系統設計規范》(以下簡稱GB 50084－2001)中對自動噴水滅火裝置進行了很詳細的規定，一般是使用在凈空高度8m以下的建筑物。另一方面，自動噴水滅火裝置從設備的初次安裝到以后的設備運行維護，所花的費用相當大[5]。但是，從消防的時效性上看，自動噴水滅火仍然是比較有效的消防措施。特別是目前新型的自動噴水滅火系統解決了凈空高度的問題，更智能有效。

3.3　水幕與防火分區

采用獨立水幕作為大跨度廠房的防火分隔，并且在使用的過程中配合使用消火栓及滅火器等防火設備，這種方法相對而言是比較可行的。這就需要在進行消防設計時根據實際情況設計防火水幕，這樣的設置是相對比較靈活的，相對于自動噴水滅火裝置，其消防費用比較低，且這種方式的消防設施對生產不會造成影響，一旦廠房發生火災就可以立即采取滅火，通過水幕對消防區域進行分割及局部的消防設施滅火，避免對整個廠房無火災區域設備產生損害，在經濟方面造成的損失比較小。因此，這種防火方式可以很好地實現防火區域的分隔。

4　自動滅火設施的系統選型

4.1　雨淋系統

雨淋系統是指通過火災自動報警系統或傳動管控制，自動開啟雨淋報警閥和啟動相應消防水泵，向開式灑水噴頭供水的自動噴水滅火系統，具有動作速度快、淋水強度大等特點，適用于撲救面積大、燃燒猛烈、蔓延速度快的火災。GB 50084－2001第4．2．5條規定，以下場所需要使用雨淋系統：火災的水平蔓延速度快、閉式噴頭的開放不能及時使噴水有效覆蓋著火區域；室內凈空高度超過GB 50084－2001中第6．1．1條的規定，且必須迅速撲救初期火災；嚴重危險級Ⅱ級。

4.2　固定消防水炮系統

固定消防水炮系統是由固定消防水炮和相應配置的系統組件組成的固定滅火系統，具有噴射流量大、射程遠、滅火智能化等特點。固定消防水炮系統采用空間定位、定點滅火的方式，與雨淋系統相比，減少了對無火災區域的影響，適合凈空高度大于8m的場所。其缺點是噴水方式為柱狀，保護區域易出現噴水死角。設計中建議考慮在固定消防水炮系統的保護死角處同時設置消火栓和自動噴水滅火系統。

4.3　大空間智能型主動噴水滅火系統

大空間智能型主動噴水滅火系統由智能型滅火裝置、信號閥、水流指示器等組件組成，是能在發生火災時自動探測著火部位并主動噴水的滅火系統，被廣泛應用于會展場館、大型廠房、大型商場等。

智能型滅火裝置主要有大空間智能滅火裝置、自動掃描射水滅火裝置、自動掃描射水高空水炮滅火裝置等類型。以配置自動掃描射水高空水炮滅火裝置的大空間智能型主動噴水滅火系統為例(其基本組成見圖1)，自動掃描射水高空水炮滅火裝置滅火射水面為矩形面，主要是用于探火、定位、報警、主動控制噴水滅火。自動掃描射水高空水炮滅火裝置由智能型紅外探測組件、自動掃描射水高空水炮(以下簡稱高空水炮)、機械傳動裝置、電磁閥共4部分組成。其中，智能型紅外探測組件、高空水炮和機械傳動裝置為一體化設置。智能型紅外探測組件主要作用是探火、定位及報警，通過信號線將信號傳至消防控制室的中央控制器。高空水炮是主要的射水滅火設施。機械傳動裝置能夠控制高空水炮轉向動作，準確瞄準火源，控制高空水炮噴水滅火。電磁閥設置在高空水炮前的配水支管上，通過電磁閥開關，控制高空水炮啟停。該系統由智能型紅外探測組件、電磁閥與加壓水泵聯動，當智能型紅外探測組件探測到火災，通過信號線將信號傳至消防控制室的中央控制器，中央控制器給出聯動信號，開啟電磁閥與加壓水泵。消防水池儲存的消防用水經加壓水泵加壓，通過配水干管、配水支管到達高空水炮進行滅火。

大空間智能型主動噴水滅火系統內是不允許無水的，因此設置高位水箱以保證消防管網平時處于濕式狀態。水泵接合器確保外部供水的引入。在單區域或單層配水支管上設信號閥及水流指示器各一個。信號閥是具有輸出開關狀態信號的閥門，通過信號線引至消防控制室以監控信號閥的開關狀態。當信號閥后的水流指示器等需要檢修時，關閉信號閥。水流指示器起水流監視作用，不聯動其他設備。當某處的高空水炮開始噴水滅火時，管道中的水產生流動，水流指示器中的漿片擺動從而接通電信號，電信號通過信號線上傳至消防控制室進行報警，從而指示火災區域或樓層。安全泄壓閥用來保證系統安全，防止系統超壓。止回閥用來維持系統壓力、防止倒流。末端試水裝置用來進行模擬檢測。在電磁閥、加壓水泵等前后設置手動閘閥，方便系統檢修及更換時局部關閉。

該系統能全天候自動監測保護范圍內的火災。一旦發生火災，自動掃描射水高空水炮滅火裝置立即啟動，對火源進行掃描，確定火源的方位后，通過信號線將信號傳至消防控制室的中央控制器，中央控制器發出指令，發出火警信號，同時啟動加壓水泵、打開電磁閥，高空水炮對準火源進行射水滅火?；鹪磽錅绾?，中央控制器再發出指令停止射水。若有新的火源，高空水炮將重復上述過程，待全部火源被撲滅后重新回到監控狀態。

某地質博物館的消防設計采用大空間智能型主動噴水滅火系統。該建筑物為凈空高度超過8m的高大空間，設計標準采用廣東省地方標準DBJ 1534－2004《大空間智能型主動噴水滅火系統設計規范》(以下簡稱DBJ 15-34－2004)，按中危險級Ⅱ級設計，全部選用自動掃描射水高空水炮滅火裝置。最不利點的最大一組高空水炮布置為兩行兩列。該地質博物館大空間智能型主動噴水滅火系統設計流量為20L／s，經計算系統設計壓力為0.73MPa。根據DBJ 15-34－2004要求，火災延續時間為1h。設計同時開啟高空水炮數量為4個，每個高空水炮保護半徑為20m，設計流量為5L／s，入口工作壓力為0.6MPa，最大工作壓力為0.9MPa。系統加壓水泵與其他系統消防水泵統一設在地下層消防水泵房內。

4.4　自動跟蹤定位射流滅火系統

自動跟蹤定位射流滅火系統是以水或泡沫混合液為噴射介質，利用紅外線、紫外線、數字圖像或其他火災探測裝置對煙氣、溫度的探測進行早期火災的自動跟蹤定位，并運用自動控制方式來實現滅火的射流滅火系統，具有動作靈敏、自動探測并實施滅火、適用范圍廣等特點，主要用于非倉庫類高凈空場所和部分倉儲場所。由于泡沫混合液對整個區域內的設備或儲存物造成傷害或破損，二次利用率低，經濟性較差，因此，目前自動跟蹤定位射流滅火系統只適于水滅火系統。

某市體育館長度為160m，寬度為130m，凈空高度約35m，具有內部空闊、跨度大、室內凈空高的特點，為典型的高大空間場所。比賽大廳及觀眾坐席屬于人員密集場所，火災危險性較大，消防要求必須迅速撲救初期火災。

由于受到體育館屋頂結構、觀眾大廳高度以及大空間煙氣形成特點的限制，傳統的探測及防護方式顯然不適用。經過多方論證，最終采用自動跟蹤定位射流滅火系統中的自動跟蹤定位消防炮滅火裝置(以下簡稱自動消防炮滅火裝置)。在屋頂馬道(在大型演出場所如體育館、影劇院等，為了方便工作人員設置燈光、音響、舞臺機械等附屬設施而設置的供工作人員在高空行走和工作的走道)下方吊裝10門流量為20L／s、射程為50m的自動消防炮滅火裝置。系統設計水量為40L／s，滿足被保護空間任一點均有兩股水柱同時到達。

系統分為前端探測和自動消防炮滅火裝置撲救兩大部分。

前端探測部分：采用LA100型火災安全監控系統，通過雙波段圖像型火災探測器對館內大空間進行火災探測。由于火災探測器的最大探測距離為100m，而場館長寬已超過此距離，因此，在設計方案中采用分段式覆蓋的布點方式，共布置20套雙波段圖像型火災探測器，為自動消防炮滅火裝置提供火警信號。

自動消防炮滅火裝置部分：對火災安全監控系統主機確認為火警的報警信號，自動消防炮滅火裝置按設定程序掃描著火點，定位成功后自動噴水滅火。也可以由人工遠程或現場手動控制消防炮動作滅火。系統探測無火后，自動消防炮滅火裝置停止工作。當火源點蔓延移動時，自動消防炮滅火裝置能自動跟蹤著火點，直至火災被撲滅。

自動消防炮滅火裝置的基本組成與自動掃描射水高空水炮滅火裝置的基本組成大同小異，只是在末端滅火設備及監控探測裝置上有所不同。

5　結語

通過對大型工業廠房消防設計的相關研究，我們可以發現廠房容易存在諸多方面的消防隱患，這些隱患是我們對廠房進行消防設計的重要出發點。這些都是大型工業廠房設計和運行管理人員所要深入研究和掌握的課題。

參考文獻：

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本文作者：張濤

作者單位：陜西省燃氣設計院