东郊污水处理厂消防安全设计探讨.pdf

2010 年全国给水排水技术信息网年会论文集 东郊污水处理厂消防安全设计探讨 颜炳魁 郭淑琴 舒昕 （天津市市政工程设计研究院，天津 300051） 摘 要 结合天津东郊污水处理厂升级改造工程实例，对污水厂构筑物的爆炸和火灾危险性划分、防爆分区以及总图消防安全设计进行探讨 关键词 污水处理厂 总图 消防安全 0 前言 随着国家对环境治理力度的不断加大，污水未经处理直接排入水体逐步得到遏制，从而使国内的污水处理厂的建设项目日益增多污水厂环保作用日益明显的同时，消防安全问题也逐渐受到重视若要确保消防安全避免火灾及爆炸事故发生，必须确保工程设计阶段的科学性和安全性 天津东郊污水处理厂于1993年4月投入运行， 设计平均流量40万m3/d污泥处理采用中温厌氧消化工艺，产生沼气收集后用于沼气发电由于出水标准低，目前该厂正在进行处理厂的升级改造，改造后的污水处理厂出水将达到一级B标准 由于污水厂进水碳源不足，为满足工艺碳源需求设有甲醇罐及甲醇投加间 本文针对厂区消防安全设计进行探讨 1 主要建（构）筑物危险等级的划分 根据该厂处理工艺流程，污水厂内涉及火灾爆炸危险的建（构）筑物有污泥厌氧消化池、沼气罐、甲醇投加间、甲醇罐、加氯间及氯库。

现阶段污水厂工程防火防爆设计主要依据的国家规范有《爆炸和 火 灾 危 险 环 境 电 力 装 置 设 计 规 范 》（ GB50058-92 ） 、 《 建 筑 设 计 防 火 规 范 》（GB50016-2006）等 依照上述现行规范和标准，结合各个建（构）筑物生产运行过程中使用、产生或贮存危险物质的特点确定火灾爆炸危险等级，见表１ 从上表可以看出，所列构筑物都有爆炸可能，部分构筑物火灾危险等级为甲类，因此上述建（构）筑物的应考虑消防安全设计 2 总图防爆区域的划分 东郊污水处理厂升级改造前后的功能分区基本不变：污泥区位于厂区西北部，污水区位于厂区中西部，综合办公区位于厂区东部依据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）中的2.2.1-2.3.6条相关规定，进行爆炸危险区域的划分 表１ 主要建（构）筑物危险等级的划分 建（构）筑物名称 介质名称 物质形态危险品分类 爆炸危险 性评价 火灾危险性评价 污泥厌氧消化池、沼气 罐 甲烷（CH4） 气态 窒息性气体；一级 易燃 爆炸性气体 闪点：-188℃ ，爆炸下限 %(V/V)：5.3 危险等级：甲类 甲醇投加间、甲醇罐 甲醇 （CH3OH） 气态+液态一级易燃液体；致 失明 爆炸性气体 闪点 11℃ 易燃液体 危险等级：甲类 加氯间及氯库（液氯） 氯气（CL2） 气体+液体剧毒物质 高热爆炸性气 体 氯气爆炸下限大于等于 10%； 非甲类氧化剂， 危险等级：乙类 注：1、闪点特指液体物质，闪点在 45℃及以下的为易燃液体，闪点在 45℃以上的为可燃液体；2、易燃气体指标况下，依靠空气易燃的气体； 3、爆炸下限特指可燃蒸气、气体和粉尘等体积比。

1592010 年全国给水排水技术信息网年会论文集 污泥厌氧消化池内部连续产生爆炸性甲烷等气体，消化池内部集气部分属于连续级释放源，划定为0区危险区域； 消化池顶部设有正常运行时不能向空间释放易燃物质的安全阀、排气孔等，为第二级释放源，划为2区危险区域污泥消化区为现状构筑物，部分构筑物的防爆分区之间存在叠加情况，为保证安全，提高了控制室爆炸危险性等级，划为１区危险区域见图１） 沼气贮罐顶部设有正常运行时不能向空间释放易燃物质的安全阀、排气孔等，为第二级释放源，划为2区危险区域 沼气脱硫装置划分为１区危险区域见图２） 甲醇储罐正常运行贮存液态甲醇，仅在检修时候会短时间存在爆炸性气体混合物的环境，设有正常运行时不能向空间释放易燃物质的安全阀等，为第二级释放源，划为2区危险区域；甲醇间内设置投加泵连续工作，正常运行时不能出现释放易爆物质的泵和阀门的密封处，为第二级释放源，划定为2区危险区域见图３） 结合上述结果，依据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）中的2.4.1-2.4.2条相关规定，对爆炸性气体混合物进行分级、分组结合甲烷（T1；IA级）和甲醇（T2；IA级）的温度组别和最大试验安全间隙 (MESG )或最小点燃电流(MIC)分级指导电气自控等相关专业设计。

3 主要建（构）筑物的防火间距的控制 东郊污水处理厂升级改造完成后，新建沼气罐属于干式可燃性气体储罐，单罐直径22m，有效容积约为5500m3；现状污泥厌氧消化池属于固定容积可燃性气体储罐，单池直径为28.8m，总容积约为10000m3，其中集气部分的体积约为850m3消化池设计贮存压力为0.1MPa，折算标准压力下的气体容积约为850m3； 甲醇罐属于甲类液体储罐， 有效容积为100m3； 甲醇投加间属于甲类工业厂房， 建筑面积为38m2，采用一级耐火等级构件，考虑防爆设计；加氯间及氯库属于乙类厂房结合上述主要建（构）筑物自身特点，依据《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）中3.4、3.6、4.2和4.3节相关内容， 图 1 污泥厌氧消化池防爆分区平面图 1602010 年全国给水排水技术信息网年会论文集 图 2 沼气罐及脱硫装置防爆分区平面图 图 3 甲醇罐及甲醇投加间防爆分区平面图 确定各个建（构）筑物与周边道路、明火或者散发火花以及周边场内道路的防火间距值，表２ 4 消防车道的设计 依据《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）中6.0.1-6.0.11条相关内容，污泥消化区应设置环形通道；连接甲醇罐和沼气罐的周边设置4m宽的消防车道，保证沿线净空高度不小于4m。

且因甲醇罐和沼气罐体量较小，可不设置专门环形消防通道 1612010 年全国给水排水技术信息网年会论文集 表 2 主要建（构）筑物防火间距（ｍ） 单层丙、丁、戊类厂房建筑物耐火等级 厂内道路 类 别 项 目 明火、散发火花或甲类厂房 一、二级 四级 主要 次要污泥厌氧消化池 25 15 25 10 5 沼气罐 31.25 18.75 31.25 10 5 甲醇罐 15 15 25 15 10 甲醇投加间 12 12 16 10 5 加氯间及氯库 12 10 14 5 5 5 消防给水和灭火设施的设计 5.1 消防用水量的确定 本处理厂总占地面积28.36hm2，职工人数远小于 1.5 万 人 依 据 《 建 筑 设 计 防 火 规 范 》（GB50016-2006）中8.2.2条相关规定，同一时间内的火灾次数取1次， 应按需水量最大的一座建筑物或储罐计算设计消防水量 5.1.1 最大建筑物的消防水量计算 厂内最大建筑物为膜过滤净水间，建筑面积约为2800m2，体积约为25200m3，高度小于24m依据《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）中8.4条规定，其室内消火栓用水量为10L/s，同时使用水枪数量为2支。

同时根据8.2.2条规定，其室外消火栓的用量为15L/s，因此合计消防水量为25L/s 5.1.2 甲醇罐的消防水量 甲醇罐室外消防用水量应由灭火水量和冷却水量组成依照《低倍数泡沫灭火系统设计规范》GB 50151-92(2000年版)中3.1.7条规定， 甲醇属于可溶性液体，应采用抗溶性泡沫制剂灭火灭火用水供给强度为12L／(min·m2)，连续供给时间为37.5min，其灭火水量为9L/s；甲醇罐可采用固定式喷水冷却装置，冷却水强度采用0.15L/(s.m2)，保护面积约为175m2，其冷却水量为26L/s，因此合计消防水量为35L/s 5.1.3 沼气罐的消防水量 东郊污水厂新建2座沼气罐， 单座有效容积约为5500m3 依据 《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）中8.2.3条相关规定，其室外消防用水量为15L/s 综上所述，整个厂区的设计消防水量应选择三者中的最大值，即是35L/s 5.2 消防给水系统的设计 根据厂区最大消防水量、火灾次数和火灾延续时间的最不利情况，进行厂区消防管网设计东郊污水厂改造后厂区消防管网按照双水源设计，即是采用厂内中水和市政给水两套管网同时为保证市政供水水质安全，两套管路互不连接。

市政给水消防管网的进水管位于厂区东南角，属于低压室外消防系统；中水消防管网水源为再生水厂送水泵房出水管，属于临时加压室外消防系统 6 结论 通过上述危险等级和防爆区域的划分、各个建（构）筑物之间防火间距的控制以及给水管网等消防给水和灭火设施的设置，辅以单体建筑物消防安全设计，应该能够有效防止和减少厂区爆炸和火灾危害的发生鉴于消防设计的特殊性，宜尽早与审批和验收部门沟通；甲醇罐、沼气罐等特殊构筑物应委托具有专业资质单位设计 参考文献 1《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》 （GB50058-92） 2《建筑设计防火规范》 （GB50016-2006） 作者通讯处 颜炳魁（1981-） ，男 E-mail:yanbingkui@ 162。