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摘要：随着环保要求越来越高，目前越来越多的发电厂要求设置封闭式煤堆场，这些大型煤燃料堆场的消防设计，需结合目前国内技术水平、燃料特性、堆场封闭类型等进行综合考虑，找出合适的消防系统配置方案。
关键词：消防设计; 封闭煤场; 封闭燃料堆场
1 引言
目前随着机组环保标准的提高和装机规模的增大，越来越多的项目需要使用封闭式煤堆场，甚至国内一些位于环境敏感地区的洗选煤基地、煤炭储备基地等，也都考虑使用封闭型储煤场。就国内目前超大型储煤场技术来看，一般采用封闭型圆形储煤场及封闭型条形储煤场。而筒仓因为储备煤量有限一般应用于较小型的项目上。
室内圆形储煤场为圆形挡煤墙加球形网架钢屋盖而成的结构，内部设置回转式堆取料机，该种煤场单位面积储煤量最高，可实现煤的先进先出设计，缺点是混煤能力较差。室内条形煤场一般为穹形网架封闭，内部设堆取料机或斗轮机。
目前国内对于超大型室内煤场的消防设计，在新版《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB50229-2019颁布前尚无现行的规范具体规定。我国引进第一座120m直径圆形室内储煤场时，为引进台塑台湾麦寮电厂的设计技术，在建成投产后，得到了消防主管部门的审查认可。我公司设计2015年投运的万州电厂和2018年投运的神华九江电厂，直径达到了136m，配置的消防炮的射程也超过一般消防炮的射程，需要专门研究消防炮的选型及布置，方能实现煤场内的无缝覆盖。
条形封闭煤场在国外燃煤电厂较为常用，煤场内为条形煤堆。每座封闭煤场根据煤场长度配有1台或几台卸料车及1～2台取料机，堆、取料作业可同时进行。目前国内很少电厂采用全封闭方形煤场，其设计、运行经验尚不够成熟。我公司设计的神华巴蜀江油国家煤炭应急储备基地工程和安徽华电芜湖发电有限公司二期2×1000MW扩建工程采用了封闭条形煤场。条形封闭煤场空间较大，如芜湖二期工程的条形封闭式煤场，煤场平面尺寸为449m×102m，室内净空高度36.7m;江油国家煤炭应急储备基地工程的条形封闭式煤场，煤场平面尺寸为360m×112m，室内净空高度41.6m。封闭式条形煤场通过自然通风方式换气，其消防特点与圆形煤场相同，采用常规的消火栓系统难以覆盖整个堆煤区域，且不方便操作和控制，一般均设置流量大、射程远的消防水炮，以达到对封闭煤场的消防保护。
2 封闭煤堆场的消防系统选择
电厂的封闭式煤场属于大空间场所（通常将民用和工业建筑物内净空高度大于8m，仓库建筑物内净空高度大于12m的场所称为大空间场所），鉴于条形封闭式煤场的结构特点，新版《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB50229-2019中规定室内贮煤场的灭火系统采用水炮。消防水炮可喷射出强有力的直流水柱，射流集中，射程远，用于室内贮煤场的消防和扑灭存煤明火燃烧较为适合，已在圆形室内煤场广泛应用。
《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB50229-2019条文7.5.6第2条对室内贮煤场消防设计做出了规定。室内贮煤场的固定灭火水炮按保证至少一门水炮到达煤场内任意点布置，且每门水炮的流量不小于20L/s，喷射方式宜具有直流和水雾两种方式，控制宜采用手动。
消防水炮是远距离扑救火灾的重要消防设备，以水作介质，炮由底座、进水管、回转体、集水管、射流调节环、手把和锁紧机构等组成炮身可作水平回转和仰俯回转，并可实现定位。炮使用压力范围广，射程远并可实施直流至90°开花、水雾射流的无极调节。消防炮的控制方式一般为手动、电动远控以及自动控制，一般工作场所下采用手动消防炮，如环境恶劣或难以在规定时间内到达操作位置，则可选用电动消防炮。
封闭式圆形煤堆场一般采用手动或电动消防水炮即可满足要求，但考虑到封闭式条形煤场水炮安装位置难以靠近操作，条形封闭式煤场更适合选用远控电动水炮，但一般仍采用手动控制其启停。
2.1 圆形煤堆场灭火及探测报警设施配置
（1）在中心堆取料机上设置消防水炮，一般设置3套，底部不易覆盖区域可采用消火栓补充。
（2）在煤场四周设置消防水炮，水炮覆盖范围为～50m，可保证任何一点都有一支消防水炮覆盖。
（3）在煤场内设置工业电视监控和可燃气体探测报警装置，发现明火或可燃气体，及时采取措施。
（4）在挡煤墙周边设置感温光纤，探测火灾发生，可及时采取措施灭火，将损失降低到最低。
（5）在封闭式贮煤场栈桥、隧道与运煤转运站的衔接处设置水幕系统。
（6）煤场外四周应设置环状消防水管。
（7）在堆取料機上配置移动式灭火器。
（8）当电厂燃用褐煤及高挥发份煤种，或者栈桥采用钢结构时，在进入封闭煤场的带式输送机栈桥及地下带式输送机隧道设置水喷雾灭火系统或自动喷水灭火系统。
2.2 封闭式条形煤堆场灭火及探测报警设施配置
（1）在刮板取料机基础上设置消火栓，消火栓间距按照30m考虑，保证同时有两支水枪覆盖挂板取料机及附近煤堆场。
（2）在煤场四周设置消防水炮，水炮覆盖范围为～50m，可保证任何一点都有一支消防水炮覆盖。
（3）在煤场内设置工业电视监控和可燃气体探测报警装置，发现明火或可燃气体，及时采取措施。
（4）在堆取料机设置感温光纤，探测火灾发生，可及时采取措施灭火，将损失降低到最低。
（5）在条形封闭式贮煤场栈桥、隧道与运煤转运站的衔接处设置水幕系统。
（6）煤场外四周应设置环状消防水管。
（7）在堆取料机上配置移动式灭火器。 （8）当电厂燃用褐煤及高挥发份煤种，或者栈桥采用钢结构时，在进入条形封闭煤场的带式输送机栈桥及地下带式输送机隧道设置水喷雾灭火系统或自动喷水灭火系统。
神华巴蜀江油煤炭应急储备基地工程为封闭条形堆煤场的典型，其煤场宽度112.8m，长度360m，中部立柱挡墙高16.8m，采用钢网架结构，彩色压型钢板封闭。煤场高位堆料机南北两侧各一个矩形煤堆，可分别贮存2个不同煤种。煤场内煤堆实际宽度91.5m，堆高约25m，总长346m，储量约30万吨。
由于固定式消防水炮只能布置在网架上，布置高度高于地面30m以上，远高于圆形煤场的12～15m。按照各消防水炮厂家资料，额定流量为20～60L/s的消防水炮的额定压力为0.8MPa，额定压力下，消防水炮射出水柱在射程范围内为直线，便于操作对准火灾区域，而若要保证消防水炮的额定工作压力，电动消防水泵的扬程显然是不够的，设计通过选择较大流量规格的消防水炮，在满足最小设计流量20L/s的要求下，实际工作压力可降低，但是伴随的是射程将减小，需要布置更多的消防水炮。综合封闭式条形煤场的布置情况以及消防水泵的设计选型，消防水炮布置在网架顶部两根马道上，每根马道设置7门PS40型消防水炮。消防水炮选型参数为：额定工作压力0.8MPa，额定压力下射程60m，额定流量40L/s，工作压力范围0.5～1.2MPa，最大喷雾角10°，俯仰角-70°～70°，水平回转角360°。经计算，消防水炮在0.5MPa下射程约为47.4m，14只消防水炮可完全覆盖条形煤场区域，俯仰角约-40°～40°，水平回转角360°，均要符合本产品选型的要求。同时为了保证供水的可靠性，消防水管在条形煤场周围呈环状布置，并有两路水管与厂区消防水管相连。
3 结语
（1）封闭式煤场一般可采用固定式消防水炮的灭火系统来灭火，同时可辅助使用消火栓和灭火器。与之连接的栈桥连接处一般用固定分隔水幕，地下封闭输煤廊道可采用固定水喷雾灭火系统。
（2）对于圆形煤场，中心柱消防水炮应注意其下部的死角，一般可用消火栓补充;对于条形煤场，安装消防炮时需结合网架的构造考虑水炮的俯仰角、最大雾化角，以免造成灭火死区影响消防水炮的操作空间。
（3）圆形煤场采用手动固定式消防炮即可满足使用需求，为减轻劳动强度，也可采用固定式电动消防炮;条形封闭式煤场，一般应采用远控型电动消防水炮。
（4）由于消防炮所需的工作压力较大，因此需统筹考虑电厂工程消防最大用水量和水压控制点，合理设计消防水泵及消防稳压设施的参数和消防管道管径的选择。
（5）对于这种建筑面积大、室内净空超高、内部空间不易分隔、危险等级高的大型封闭式煤场，固定式消防水炮是比较理想的灭火设施，也符合《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB50229-2019的相关要求。封闭煤场应用实例较少，需要在后续工程实践中不断积累经验，以增进實际使用效果。
作者简介：
李贵雷，学历：工程硕士，职称：高级工程师，从事专业：火力发电厂消防设计。
参考文献：
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.火力发电厂与变电站设计防火标准GB50229-2019[S].北京：中国计划出版社，2019.
[2] 中华人民共和国公安部.固定消防炮灭火系统设计规范GB50333-2003[S].2003.
[3] 公安部天津消防研究所，公安部四川消防研究所.建筑防火设计规范GB50016-2014[S].2015.
关键词：消防设计; 封闭煤场; 封闭燃料堆场
1 引言
目前随着机组环保标准的提高和装机规模的增大，越来越多的项目需要使用封闭式煤堆场，甚至国内一些位于环境敏感地区的洗选煤基地、煤炭储备基地等，也都考虑使用封闭型储煤场。就国内目前超大型储煤场技术来看，一般采用封闭型圆形储煤场及封闭型条形储煤场。而筒仓因为储备煤量有限一般应用于较小型的项目上。
室内圆形储煤场为圆形挡煤墙加球形网架钢屋盖而成的结构，内部设置回转式堆取料机，该种煤场单位面积储煤量最高，可实现煤的先进先出设计，缺点是混煤能力较差。室内条形煤场一般为穹形网架封闭，内部设堆取料机或斗轮机。
目前国内对于超大型室内煤场的消防设计，在新版《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB50229-2019颁布前尚无现行的规范具体规定。我国引进第一座120m直径圆形室内储煤场时，为引进台塑台湾麦寮电厂的设计技术，在建成投产后，得到了消防主管部门的审查认可。我公司设计2015年投运的万州电厂和2018年投运的神华九江电厂，直径达到了136m，配置的消防炮的射程也超过一般消防炮的射程，需要专门研究消防炮的选型及布置，方能实现煤场内的无缝覆盖。
条形封闭煤场在国外燃煤电厂较为常用，煤场内为条形煤堆。每座封闭煤场根据煤场长度配有1台或几台卸料车及1～2台取料机，堆、取料作业可同时进行。目前国内很少电厂采用全封闭方形煤场，其设计、运行经验尚不够成熟。我公司设计的神华巴蜀江油国家煤炭应急储备基地工程和安徽华电芜湖发电有限公司二期2×1000MW扩建工程采用了封闭条形煤场。条形封闭煤场空间较大，如芜湖二期工程的条形封闭式煤场，煤场平面尺寸为449m×102m，室内净空高度36.7m;江油国家煤炭应急储备基地工程的条形封闭式煤场，煤场平面尺寸为360m×112m，室内净空高度41.6m。封闭式条形煤场通过自然通风方式换气，其消防特点与圆形煤场相同，采用常规的消火栓系统难以覆盖整个堆煤区域，且不方便操作和控制，一般均设置流量大、射程远的消防水炮，以达到对封闭煤场的消防保护。
2 封闭煤堆场的消防系统选择
电厂的封闭式煤场属于大空间场所（通常将民用和工业建筑物内净空高度大于8m，仓库建筑物内净空高度大于12m的场所称为大空间场所），鉴于条形封闭式煤场的结构特点，新版《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB50229-2019中规定室内贮煤场的灭火系统采用水炮。消防水炮可喷射出强有力的直流水柱，射流集中，射程远，用于室内贮煤场的消防和扑灭存煤明火燃烧较为适合，已在圆形室内煤场广泛应用。
《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB50229-2019条文7.5.6第2条对室内贮煤场消防设计做出了规定。室内贮煤场的固定灭火水炮按保证至少一门水炮到达煤场内任意点布置，且每门水炮的流量不小于20L/s，喷射方式宜具有直流和水雾两种方式，控制宜采用手动。
消防水炮是远距离扑救火灾的重要消防设备，以水作介质，炮由底座、进水管、回转体、集水管、射流调节环、手把和锁紧机构等组成炮身可作水平回转和仰俯回转，并可实现定位。炮使用压力范围广，射程远并可实施直流至90°开花、水雾射流的无极调节。消防炮的控制方式一般为手动、电动远控以及自动控制，一般工作场所下采用手动消防炮，如环境恶劣或难以在规定时间内到达操作位置，则可选用电动消防炮。
封闭式圆形煤堆场一般采用手动或电动消防水炮即可满足要求，但考虑到封闭式条形煤场水炮安装位置难以靠近操作，条形封闭式煤场更适合选用远控电动水炮，但一般仍采用手动控制其启停。
2.1 圆形煤堆场灭火及探测报警设施配置
（1）在中心堆取料机上设置消防水炮，一般设置3套，底部不易覆盖区域可采用消火栓补充。
（2）在煤场四周设置消防水炮，水炮覆盖范围为～50m，可保证任何一点都有一支消防水炮覆盖。
（3）在煤场内设置工业电视监控和可燃气体探测报警装置，发现明火或可燃气体，及时采取措施。
（4）在挡煤墙周边设置感温光纤，探测火灾发生，可及时采取措施灭火，将损失降低到最低。
（5）在封闭式贮煤场栈桥、隧道与运煤转运站的衔接处设置水幕系统。
（6）煤场外四周应设置环状消防水管。
（7）在堆取料機上配置移动式灭火器。
（8）当电厂燃用褐煤及高挥发份煤种，或者栈桥采用钢结构时，在进入封闭煤场的带式输送机栈桥及地下带式输送机隧道设置水喷雾灭火系统或自动喷水灭火系统。
2.2 封闭式条形煤堆场灭火及探测报警设施配置
（1）在刮板取料机基础上设置消火栓，消火栓间距按照30m考虑，保证同时有两支水枪覆盖挂板取料机及附近煤堆场。
（2）在煤场四周设置消防水炮，水炮覆盖范围为～50m，可保证任何一点都有一支消防水炮覆盖。
（3）在煤场内设置工业电视监控和可燃气体探测报警装置，发现明火或可燃气体，及时采取措施。
（4）在堆取料机设置感温光纤，探测火灾发生，可及时采取措施灭火，将损失降低到最低。
（5）在条形封闭式贮煤场栈桥、隧道与运煤转运站的衔接处设置水幕系统。
（6）煤场外四周应设置环状消防水管。
（7）在堆取料机上配置移动式灭火器。 （8）当电厂燃用褐煤及高挥发份煤种，或者栈桥采用钢结构时，在进入条形封闭煤场的带式输送机栈桥及地下带式输送机隧道设置水喷雾灭火系统或自动喷水灭火系统。
神华巴蜀江油煤炭应急储备基地工程为封闭条形堆煤场的典型，其煤场宽度112.8m，长度360m，中部立柱挡墙高16.8m，采用钢网架结构，彩色压型钢板封闭。煤场高位堆料机南北两侧各一个矩形煤堆，可分别贮存2个不同煤种。煤场内煤堆实际宽度91.5m，堆高约25m，总长346m，储量约30万吨。
由于固定式消防水炮只能布置在网架上，布置高度高于地面30m以上，远高于圆形煤场的12～15m。按照各消防水炮厂家资料，额定流量为20～60L/s的消防水炮的额定压力为0.8MPa，额定压力下，消防水炮射出水柱在射程范围内为直线，便于操作对准火灾区域，而若要保证消防水炮的额定工作压力，电动消防水泵的扬程显然是不够的，设计通过选择较大流量规格的消防水炮，在满足最小设计流量20L/s的要求下，实际工作压力可降低，但是伴随的是射程将减小，需要布置更多的消防水炮。综合封闭式条形煤场的布置情况以及消防水泵的设计选型，消防水炮布置在网架顶部两根马道上，每根马道设置7门PS40型消防水炮。消防水炮选型参数为：额定工作压力0.8MPa，额定压力下射程60m，额定流量40L/s，工作压力范围0.5～1.2MPa，最大喷雾角10°，俯仰角-70°～70°，水平回转角360°。经计算，消防水炮在0.5MPa下射程约为47.4m，14只消防水炮可完全覆盖条形煤场区域，俯仰角约-40°～40°，水平回转角360°，均要符合本产品选型的要求。同时为了保证供水的可靠性，消防水管在条形煤场周围呈环状布置，并有两路水管与厂区消防水管相连。
3 结语
（1）封闭式煤场一般可采用固定式消防水炮的灭火系统来灭火，同时可辅助使用消火栓和灭火器。与之连接的栈桥连接处一般用固定分隔水幕，地下封闭输煤廊道可采用固定水喷雾灭火系统。
（2）对于圆形煤场，中心柱消防水炮应注意其下部的死角，一般可用消火栓补充;对于条形煤场，安装消防炮时需结合网架的构造考虑水炮的俯仰角、最大雾化角，以免造成灭火死区影响消防水炮的操作空间。
（3）圆形煤场采用手动固定式消防炮即可满足使用需求，为减轻劳动强度，也可采用固定式电动消防炮;条形封闭式煤场，一般应采用远控型电动消防水炮。
（4）由于消防炮所需的工作压力较大，因此需统筹考虑电厂工程消防最大用水量和水压控制点，合理设计消防水泵及消防稳压设施的参数和消防管道管径的选择。
（5）对于这种建筑面积大、室内净空超高、内部空间不易分隔、危险等级高的大型封闭式煤场，固定式消防水炮是比较理想的灭火设施，也符合《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB50229-2019的相关要求。封闭煤场应用实例较少，需要在后续工程实践中不断积累经验，以增进實际使用效果。
作者简介：
李贵雷，学历：工程硕士，职称：高级工程师，从事专业：火力发电厂消防设计。
参考文献：
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.火力发电厂与变电站设计防火标准GB50229-2019[S].北京：中国计划出版社，2019.
[2] 中华人民共和国公安部.固定消防炮灭火系统设计规范GB50333-2003[S].2003.
[3] 公安部天津消防研究所，公安部四川消防研究所.建筑防火设计规范GB50016-2014[S].2015.