结合某FM投保项目谈国内外消防设计差异

2023-02-08

一、FM Global简介

FM Global是全球最大的工、商业财产保险公司, 对FM全球客户提供财产保险保障和风险管理解决方案, 同时提供资产损失预防的技术服务及技术咨询。FM Global经过170多年的发展, 在消防系统的研究、设计、安装、验收、检查、维护以及产品开发等方面积累了大量的知识和经验。

二、消防系统设计概述

本项目为一外资化工项目, 包括装置区、厂房、仓库及公用工程等。项目的消防采用室内外合并的稳高压消防系统, 由柴油机消防泵、稳压泵、管网、报警阀组、消防水罐、喷头、室内外消火栓等构成。装置区设置水喷雾系统;办公楼、厂房、仓库及公用工程间均设置自动喷水灭火系统, 含可燃液体较多的仓库设置泡沫灭火系统。UPS、机柜间等设置FM200气体消防系统。

三、主要消防系统设计

1. 消防泵设计

按GB要求, 消防泵宜采用柴油机消防泵作为备用泵, 消防泵出水管设置不小于DN65的试水阀。经业主与FM及当地消防局沟通, 消防泵全部采用柴油机消防泵。按FM要求, 消防泵设计要点: (1) 柴油消防泵为消防主泵; (2) 当额定压力超过8.6barg, 柴油机消防泵出口需安装泄压阀, 泄压阀安装与泵出口与止回阀之间的管路上; (3) 消防泵出水管设置测试管路及文丘里管型流量计, 用于测试消防泵流量, 流量计的额定流量不低于175%消防泵额定流量; (4) 柴油机消防泵与控制柜内压力开关的连接采用DN15/20铜管或不锈钢, 取压管线上安装2个止回阀, 止回阀阀板开2mm小孔, 且止回阀倒装, 止回阀间距不小于1.5m[1]; (5) 柴油油箱四周设置围堰, 围堰容积满足油箱容积并考虑5cm的超高保护; (6) 消防泵Q-H特性曲线:零流量时的扬程不超过140%额定扬程, 150%额定流量的扬程不低于65%额定扬程;消防泵并联运行工况及稳压泵启动压力设定:稳压泵启动压力为消防泵搅动压力+最大静压+35k Pa;稳压泵停泵压力:启动压力+70k Pa;消防主泵启动压力为稳压泵启动压力-70k Pa, 其他消防泵启动压力为消防主泵依次递减70k Pa[2]; (8) 消防泵房设置自动喷水灭火系统, 喷淋强度不低于8L/min·m2, 作用面积230m2.

2. 装置区水喷雾系统

根据《石油化工企业设计防火规范》规定, 甲、乙类可燃气体、可燃液体设备的高大构架和设备群应设置水炮保护;工艺装置内固定水炮不能有效保护的特殊危险设备及场所宜设水喷淋或水喷雾系统[3]。

根据FMDS 7-14及FM的要求, (1) 位于室外的可燃液体设备, 容积大于400gal的容器或独立储罐容积大于4000Gal, 应设置区域喷淋保护或水喷雾保护。 (2) 喷淋保护范围, 设备内可燃液体正常液位以上3m或距地面以上9.2m, 取二者较大值; (3) 管廊喷淋保护, 距离工艺装置6.1m范围内的管廊需提供水喷雾保护; (4) 装置区主梁、主柱等主要承重结构需设置喷淋保护; (5) 工艺装置内设置完善的排水设施。

根据FM的要求, 项目装置区设置水喷雾灭火系统, 并根据工艺设备布置, 将系统分成6个单独的雨淋阀组, 管廊区域分别设置独立的雨淋阀。装置区内的可燃液体设备、泵、主梁、柱设置全方位的保护。

水喷雾强度:可燃液体设备、梁、柱不低于10.2L/min·m2, 泵、压缩机为不低于20.4L/min·m2, 电缆桥架不低于12.2 L/min·m2[4].

水雾喷头安装, (1) 立式设备, 喷头垂直间距不大于3700mm;水平间距依据设备直径、喷头特性、喷雾角度等决定, 保证保护对象全覆盖;喷头距设备表面 (保温层外壁) 距离450~600mm; (2) 卧式设备:喷头距设备表面450~600mm, 水平方向喷头布置原则同上, 但最大不超过3000mm.

梁、柱喷头:保护梁、柱等构件采用ANGUS Thermocool梁、柱专用喷头, 该喷头为矩形保护图案。根据构件的宽度, 采用K14喷头。喷头距构件表面距离200-450mm, 喷头之间最大距离3000mm.

探测喷头:雨淋阀组采用气动启动方式, 气体启动装置由闭式探测喷头、启动管路、压力监测、空气维护装置等构成。探测喷头为79℃直立型标准响应喷头, 设备裙座内采用141℃闭式喷头。探测管路内充压缩空气, 接自厂区仪表空气管网, 压力2~3barg.

雨淋阀组除了满足规范要求的自动启动、控制室远程控制、现场应急启动外, 还在探测管路末端设置手动启动阀门, 整个水喷雾系统共设置四种启动方式。

3. 冷却塔消防设计

近年来冷却塔火灾也时有发生, 冷却塔在安装、检修及运行过程中都有火灾的危险, 给企业带来巨大损失。国内规范对冷却塔的消防、喷淋设计没有作出明确的规定, 在江苏省地方标准《民用建筑水消防系统设计规范》规定, 设置冷却塔的场所应当设置室内消火栓[5]。《石油化工企业设计防火规范》规定冷却塔应采用阻燃性的填料、收水器、风筒, 其氧指数不小于30.NFPA 214《冷却塔标准》中规定, 当冷却塔结构, 填料, 风筒等构造材料为不燃材料时, 可不考虑消防保护, 当以上构件为可燃材料时, 应当考虑消防保护[6]。FMDS1-6《冷却塔》规定, 当冷却塔采用FM认证材料或不燃材料时, 可以不设置喷淋保护, 否则应该设置喷淋。

本项目冷却塔为逆流式机械通风式, 根据FM要求, 冷却塔设置雨淋系统, 喷淋强度不小于20L/min·m2, 在冷却塔风机底盘底部设置开式喷头, 同时在底盘以上部位可燃部件包括风筒, 电机等均需喷头保护。雨淋阀启动的自动控制采用压缩空气传动管, 探测喷头为79℃直立型喷头。

4. FM200洁净气体消防

针对机柜间、计算机房的FM200气体消防设计, GB50370《气体消防设计规范》规定, 灭火设计浓度8%, 灭火浸渍时间5min.

FMDS4-9《洁净气体消防》, 对电子设备的灭火设计浓度为7%, 灭火浸渍时间10min.对于含有可燃物或成组电缆的吊顶上方、地板下方, 应当设置烟感探测器。另外一个显著的不同就是, FM要求提供房间的气密性检测 (Door Fan Test) 合格报告, 以确保房间能满足10min浸渍的要求。气密性检测的程序参见NF-PA 2001附录C.

气密性检测是采用安装在密封门上的鼓风机对检测目标房间进行增压 (正压检测) 或者减压 (负压检测) , 造成室内外压力差, 通过测量鼓风机对室内压力的改变量, 可以衡量房屋密闭性能。

5. 泡沫-水喷淋系统

《自动喷水灭火系统设计规范》规定, 对于可燃液体较多的场所, 宜采用泡沫-水联用系统。泡沫混合液连续供给时间不少于10min.湿式系统自喷水至喷泡沫的转换时间, 按4L/s流量计算, 不应大于3min.而FM要求规定的混合比的泡沫混合液至系统最不利点喷头的时间为2min。由于本项目自喷喷水-泡沫系统较大, 很难满足2min的要求, 因此采用泡沫混合液预充装系统 (pre-primed system) [7]。泡沫混合液连续供给时间20min.

喷淋系统水流指示器前的信号阀门, 需要安装在方便操作、检修的位置。同时FM要求在自喷系统每个配水干管末端安装DN65的冲洗阀及接口, 便于系统冲洗。系统的末端试水装置采用带视窗的测试阀, 排放口不得隐蔽安装。

6. 室外消火栓及水泵接合器

《石油化工企业设计防火规范》规定室外消火栓保护半径不超过120m, 工艺装置及罐区四周的消火栓间距不宜超过60m.室外管线的阀门国内通常做法设置阀门井, 实践表明阀门井经常积水导致阀门长期浸泡在水中。FM要求室外消火栓间距90m, 室外埋地阀门采用PIV (Post Indicator Valve) , 阀门直埋, 且带阀位开/关指示及阀位锁定装置。

国标规定喷淋系统应当设置水泵接合器, 每个水泵接合器流量宜按10-15L/s, 水泵接合器的设置数量, 按系统的流量与水泵接合器的选型确定[8]。NFPA13规定, 水泵接合器的目的是增强系统的供水能力, 而不必满足整个喷淋系统的供水量[9]。

四、消防设备及消防产品

FM Approvals是全球广泛认可的产品标准, 是全球最高的检测标准, 产品性能可靠。项目中柴油机消防泵及成套控制柜、泡沫罐、泡沫液、FM200气体消防成套设备等, 除了满足GB规范要求外, 还有FM认证的要求。雨淋阀组、报警阀组、水雾喷头、闭式喷头、卡箍连接件、卡箍管件、末端试水装置、水流指示器、OS&Y阀门、信号阀门、PIV阀门、消防泵泄压阀、流量计等除满足CCC认证外, 均要求FM认证产品。在FM规定的地震区的管道支架, 也需要安装FM认证的抗震支架。

五、消防测试及验收

国标对于自喷系统的水压试验规定:当设计压力小于或等于1.0MPa时, 试验压力为设计压力的1.5倍且不小于1.4Mpa;当设计压力大于1.0MPa时, 试验压力为设计压力加0.4MPa。系统稳压时间30min, 管网无渗漏, 且压降不超过0.05MPa[10].FM要求喷淋系统试验压力不低于13.8 barg, 稳压时间2h, 管网压力无下降。地下管道, 试验压力不小于13.8 barg, 或工作压力加3.4barg, 两者取大值。稳压时间2h, 压降±0.34 barg。渗漏量应满足每100个连接处的渗漏量总和不大于1.89L/h。