某高层建筑地下室燃气锅炉房水喷雾灭火系统设计

2 0 0 8年 1 2月 第 5卷第 4 V 0 L 5 N0 4 DE C 2 0 0 8 某高层建筑地下室燃气锅炉房水喷雾灭火系统设计 廖建松 ( 深圳同济人建筑设计有限公司) 【 摘要l介绍了中国商用车零部件产业促进中心水喷雾灭火系统的设计 ，其中着重探讨 了在高层建筑地下 室燃气锅炉房设计水喷 雾灭火系统的特点。 I 关键词l水喷雾灭火系统 燃气锅 炉房 侧向喷头 喷头数 1 前言 随着城市的发展，众多高层 民用建筑的兴起， 用于高层民用建筑附属设施的场地越来越少，燃煤 锅炉房已无法满足人们对于场地、环境、安全、自 动化控制方面的要求。所以，有很多工程 已经采用 了燃油、燃气锅炉，并设在建筑物 内部，甚至建筑 的地下室内，这就为消防专业设计提出了难题 。 2 工程概况 中国商用车零部件产业促进 中心位于湖北省 十堰市，占地面积 1 - 5万m2 ，建筑面积 5 6万m ， 地下一层，地上 2 2层，是集办公及餐饮于一体的 多功能大楼。燃气锅炉房位于地下一层，共设置了 4台立式燃气锅炉， 消防水泵房也设置于地下一层。 3 水喷雾灭火系统设计 3 1 、燃气锅炉房火灾特点 燃气锅炉事故的根本原因，是在炉膛或烟道 内 有爆炸性混合气体存在，达到爆炸极限，被炉火或 锅炉本身的高温引燃而发生爆炸 。事故的起因，多 数是锅炉点火操作不当造成的，也有 由于 自动控制 失灵，或在运行中，由于燃烧器压力或风压波动大 引起脱火或回火。为减轻爆炸对炉膛和烟道 的破坏 程度，在锅炉的这两部位都设有防爆门。在发生气 体爆炸时，防爆 门将因炉膛 内或烟道 内压力骤然升 高而开启，或破裂泻 出高压气体，从而减轻爆炸的 破坏程度。这时锅炉需要防护，水喷雾可起到降温 冷却的作用，同时喷出的水雾遇到高温会蒸发成蒸 汽，大量的蒸汽充满房间内也可 以起到隔绝可燃气 体和空气 的作用。 3 2 、设计参数的确定 廖建松 ，男，深圳 同济人建筑设计有限公司， 地址： 深圳市南山区朗山路 1 1 号同方信息港 D栋五楼， 5 1 8 0 5 7 电话 ：8 6 2 9 6 2 4 0 6 0 根 据高 层 民 用 建 筑 设 计 防 火 规 范 ( G B 5 0 0 4 5 9 5 ) 第 7 6 6 1 条： “ 燃油， 燃气的锅炉房、 柴油发电机房宜设 自动喷水灭火系统； ”在条文解释 中又提出应采用水喷雾灭火系统。现行的 水喷雾灭 火系统设计规范( G B 5 0 2 1 9 9 5 )没有规定燃油、燃 气锅炉的设计喷水强度， 而该参数又是系统设计最主 要的依据，这就给设计带来了难度。美国 N F P A 1 5是 我国相应规范设计的主要参考， 关于设计喷水强度的 数值是， 用于扑灭一般可燃固体或液体火灾的喷水强 度不小于6 1 L mi n m2 2 0 4 L mi n m2 ，控火的喷 水强度不小于2 0 4 L mi n m2 ，暴露防护的喷水强度 不小于1 0 2 L mi n m2 ，防火的最小喷水强度要根据 被保护物质的经验或试验数据而定。 上述数据对于我 国的设计具有参考价值，对于以暴露防护和防火为重 点的燃气锅炉房的消防，笔者认为，设计喷水强度取 1 O 2 L mi n m2 2 0 2 L mi n m 较为合适。 3 3 、喷头布置 方法 的确定 喷头布置方法主要有平面布置法和立体布置 法二种。 前者主要保护建筑物 ， 后者则是针对设备。 燃气锅炉房水喷雾系统是 以扑灭燃气锅炉火灾为 主要 目的，故采用立体法，围绕锅炉机组周围布置 喷头，属于局部保护系统。布置高位侧喷喷头 ，反 复调整安装角度和喷头高度，保证喷头在高压危险 区外喷射且水雾能包 围覆盖整个机组。 3 4 、喷头选择 设计选用Z S T WB系列离心式高速水雾喷头( 见 表 1 ) 。其喷射出的雾状水滴雾化程度 高，具有 良好 表 1 水雾喷头选型 序 喷头型号 流量 工作压 喷头出水 雾化角 部 号 系数 P MP a q L mi n o ； 位 顶 1 Z S T W B 8 0 4 2 8 0 l 3 5 8 0 4 4 6 1 2 0 喷 侧 2 Z S T WB 4 0 2 1 _ 3 0 3 5 3 9 2 8 7 1 2 0 喷 2 0 0 8年 1 2月 第 5卷第 4 V0L 5 NO 。 4 DE C 2 0 0 8 的防护冷却性能，遇到高温会产生大量的蒸汽，进 一 步起到隔绝空气的作用。 3 5 、喷头喷雾强度计算 喷头出水量计算公式如下： q= 1 0 P ( 1 ) 式中 口 一喷头的出水量，L mi n ； P 一喷头工作压力，MP a ； 一 喷头流量系数。 水雾锥底圆半径计算公式如下： R=B t g ( O l 2 ) ( 2 ) 式中尺 一水雾锥底圆半径，m； B 一水雾喷头的喷口与保护对象之间的 距离，m； 臼 一水雾喷头的雾化角，。 。 根据公式 ( 1 ) 、( 2 )得出不同喷射距离喷雾强 度计算公式 W=q 丌 尺 1 0 0 6 5 8 K x -P B t 9 ( 0 2 ) ( 3 ) 式中 一水雾锥底圆处喷雾强度 ，L mi n 1 “1 2 2 。 在锅炉机组喷头布置时，工作压力P 先确定， 喷射距离 的确定 水喷雾灭火系统设计规范没 有具体要求，选用不同流量系数的喷头和不同的雾 化角可得到满足喷雾强度的水雾锥底半径，根据水 雾锥底圆半径按不留空白点的原则进行喷头布置， 可保证有足够强度的水雾覆盖在锅炉机组表面，再 按实际布置的喷头数及各种喷头 的出水量确定总 设计流 量 。 锅炉机组喷头布置见图 1 ，顶部下喷喷头 ( 以 下简称 “ 项喷” ) ，转动喷头及侧喷喷头的布置，见 图 2和 图 3 。 圈 1 R 妒机组责头布置平面圈 3 6 、喷头喷雾强度核算 在喷头工作压力为 0 3 5 MP a 情况下， 顶喷喷射 到机组顶面的喷雾强度为 1 1 4 4 L ( mi n m ) ，在 1 0 2 L mi n m 2 0 2 L mi n m 范围内， 满足要求。 A - A 剖面图 圈 2 2 3 5 0 2 3 5 0 一 0 6 5 l l( 2 8 )(1 2 o - J ； 2 2 5 - 2 。2 5 学 量 、 2130(12r 嚣 J B O 0 B B 音 f 面图 圈 3 校核侧喷喷水强度，由于锅炉机组是一个立方体， 侧喷保护其侧面， 在喷头工作压力为 0 。 3 5 MP a 情况下， 侧 喷 喷 射 到 机 组 侧 面 的 喷 雾 强 度 为 1 1 6 0 L ( rai n m ) ，在1 O 2L mi n m2 2 0 2 L mi n m 范围 内，满足要求。 对管路系统采用逐点法计算，起点喷头工作压 力为 0 3 5 MP a ， 系统总的设计流量为 2 5 8 8 L S ，持 续喷雾时间 1 个小时，设置一套雨淋阀。 6 1 2 0 0 8年 1 2月第 5卷第 4 VO L 5 N0 4 DE C 2 0 0 8 3 7 、管路系统设计 在本工程中只考虑同一时间内一次火灾，故采 用水喷雾系统和 自动喷淋系统共用一套消防泵，喷 淋泵的设计流量为 3 0 L S ，扬程为 1 4 0 m，喷淋泵 出水经减压供水喷雾系统使用 。 水喷雾系统设置转动管，每个锅炉机组顶上均 设置了一个传动管喷头，传动管喷头用温感闭式喷 头，流量系数为 8 0 ，动作温度为 9 3 。当闭式喷 头动作时将引导雨淋阀开启，启动喷淋泵工作。在 转动管上装设末端试验装置，以便检查系统的工作 情况。锅炉房内设置可燃气体浓度探测器联动启动 喷雾系统。 锅炉房水喷雾系统工作原理如图 4 。水喷雾系 统设置了 3种控制方式：自动控制，手动控制，现 场应急操作。在锅炉房外的转动管上设置了紧急手 动阀，在必要时可以在锅炉房外启动水喷雾系统 ； 6 2 在消防水泵房 内也设置了紧急手动阀，在消防泵房 也可以紧急启动水喷雾系统。 4 结束语 在地下室设置燃气锅炉房具有高危险性，而设 置水 喷雾灭火系统则可 以很好 的对锅炉机组进行 防 护 。现 行 的 水 喷 雾 灭 火 系 统 设 计 规 范 ( G B 5 0 2 1 9 9 5 ) 对在燃气锅炉房中设置水喷雾系统 并没有具体的规定，希望国家尽快对该规范进行修 改，使其在我国的建筑消防设计中发挥更好的作用。 参考文献 【 1 林选材， 刘滋慰给水排水设计手册第二册建筑给水排水 M】 中国建筑 工业出版社，2 0 0 6 【 2 石景 东 对 燃 气 设 备 进 行 水 喷雾 设 计 的若 干 误 区 I 】 l 给 水 排 水， 2 0 0 4 ， 3 0 ( 3 ) 【 3 G B 5 0 2 1 9 9 5 水喷雾灭火系统设计规范I S 1 9 9 5年版 4 】 G