水泥工厂中央控制室消防设计探讨
根据《水泥工厂设计规范》GB 50295—2016,水泥工厂主要车间及建(构)筑物的火灾危险性类别和建筑耐火等级应符合本规范附录A的规定,中央控制室,中央化验室的生产火灾危险性类别均为丙类,中央控制室的最低耐火等级为一级。
但在实际工程中,很少有单一功能的中央控制室。文章对以下三种情况分别进行分析探讨。
1.1中控中化综合楼
水泥生产线的中控中化综合楼如图1所示,一般采用一廊两房的平面布局,一楼布置各种制样室、分析室、化验室等主要功能房间及卫生间、电气室等辅助用房,二楼布置中央控制室及用于管理、控制或调度生产的办公房间,并配以资料室,打印室,卫生间等。
此类中控楼合并了中央控制室和中央化验室两大功能,一般位于水泥生产线的烧成系统回转窑附近,便于观察分析和控制生产线的运行。根据相关规范规定,该建筑防火设计应按照丙类厂房进行。
1.2中控办公楼
此建筑在中控中化综合楼功能的基础上增加了许多办公用房,建筑层数一般在三层到四层,总平面布局多放在厂前区,与宿舍楼,食堂等民用建筑毗邻。由于中控室需要一个无柱大空间,通常将其设置在顶层。
该建筑分类争议比较大。一种观点认为,该建筑的火灾危险性类别应按《水泥工厂设计规范》规定取丙类;另一种观点认为,从各功能面积来看,办公会议的占比最大,其次是分析化验部分类似实验室建筑,另外中央控制室并不是直接生产车间,无法根据生产中使用或产生的物质性质及其数量等因素划分生产的火灾危险性,在《建筑设计防火规范》GB 50016生产的火灾危险性分类表中也很难找到对应项,故此建筑不应按厂房划分其生产的火灾危险性类别。
因此,坐落于厂前区的中控办公楼可按民用建筑进行防火设计,并满足《数据中心设计规范》GB 50174的防火分隔,疏散距离等规定。
1.3中控与其他生产车间的组合建造
在水泥工厂加建的余热发电系统或是单独的水泥粉磨站,中央控制室与汽轮机房或是变电所配电站等建设在同一建筑内也是比较常见的。这种情况下,中央控制室所占建筑面积的比例一般不小于5%,合建厂房的生产火灾危险性类别应按火灾危险性较大的部分确定,不低于丙类。
《数据中心设计规范》GB50174第13章分别给出了“当数据中心按照厂房进行设计时”及“当数据中心按照民用建筑设计时”的不同要求,水泥厂中央控制室建筑应参照执行。
2.1防火间距
《水泥工厂设计规范》附录A表格列出了水泥工厂建构筑物之间的防火间距。
中央控制室与破碎车间、原料堆场、原料水泥粉磨、烧成窑头、熟料水泥储存、水泥包装、材料库、变电站、锅炉房等多数建构筑物的防火间距为10m,这与《建筑设计防火规范》表3.4.1中一二级耐火等级单多层丙类厂房的相关数据一致。由于烧成窑尾多为高层,与中央控制室之间的防火间距为13m。
值得注意的是,中央控制室与煤粉制备车间、氧气瓶乙炔气瓶库的防火间距为25m,这与《建筑设计防火规范》表3.4.1中一二级耐火等级单多层丙类厂房的相关数据并不相符。煤粉制备车间为二级耐火等级的乙类厂房,乙炔气瓶库通常为一级耐火等级的甲类厂房,按照《建筑设计防火规范》,均为单多层建筑的情况下,一二级乙类厂房与一二级丙类厂房防火间距为10m,一二级甲类厂房与一二级丙类厂房防火间距为12 m,《水泥工厂设计规范》附录A给出的25m远超过这个规定。
试想,正是由于中央控制室在水泥生产线中的核心控制作用,且设有辅助办公等性质的场所,《水泥工厂设计规范》在考虑其防火间距时,遇到甲乙类等危险性高的场所,为了提高中央控制室的安全性,将防火间距规定为25m。而25m正是《建筑设计防火规范》甲乙类厂房与单多层民用建筑的防火间距。
2.2防火分区与防火分隔
中控中化综合楼和中控办公楼一般每层都有混凝土楼板明确分隔,且每层面积不超过规范规定的每个防火分区的最大允许建筑面积,可按每个楼层为一个防火分区设计。中控与其他生产车间组合建造时视具体情况确定,此处不展开论述。
中央控制室应采用耐火极限不低于2.00h的防火隔墙和1.50h的楼板与其他部位分隔。隔墙上开门应采用甲级防火门。
2.3疏散楼梯
规范规定,高层厂房和甲乙丙类多层厂房的疏散楼梯应为封闭楼梯间或室外楼梯。而5层及以下的普通办公建筑则可采用敞开楼梯间,且该敞开楼梯间可以不按上、下层相连通的开口考虑。以下两个设计实例中的疏散楼梯多有不妥。
图1所示中控中化综合楼,其火灾危险性为丙类,采用敞开楼梯间是不合适的,应采用封闭楼梯间,主楼梯宜在首层与门厅形成扩大的封闭楼梯间,次楼梯宜利用走道近端开设出口通往室外。
图2所示为中央控制室建在汽轮机房内,整栋建筑为丙类厂房,设置了封闭楼梯间和室外楼梯,应满足规范对封闭楼梯间和室外楼梯的要求。在封闭楼梯间内设置卫生间,中控室直接向封闭楼梯间开门,室外楼梯周围2m内的墙面上设置窗洞等多处不满足防火规范的规定,应引起设计人员重视。
因此,中控室所属建筑的疏散楼梯应设计为封闭楼梯间或室外楼梯。
2.4安全疏散距离及疏散门
丙类厂房内任一点至最近安全出口的直线距离不应大于60m,通常情况下中控室均可满足。
在条件允许的情况下,中央控制室宜设置两个间距大于5m的疏散门。而如图2所示,中控室位于走道尽端时,由房间内任意一点至疏散门的直线距离不大于15m,建筑面积不大于200m²,可设置一个疏散门,疏散门的净宽度不应小于1.4 m。疏散门应向疏散方向开启,并应保证在任何情况下均能从中
控室内开启。疏散门至最近安全出口即最近楼梯间门的直线距离不大于22 m。走廊、楼梯间应畅通,并应有明显的疏散指示标志。