摘　要：分析大型工业厂房常见火灾隐患，讨论大型工业厂房的火灾危险性、耐火等级、防火分区及消防方式，探讨了自动灭火系统的选型。

关键词：大型工业厂房；  消防设计；  防火分区；  自动灭火系统

Fire Protection Design of Large Industrial Plants

Abstract：The fire hazards commonly found in large industrial plants are analyzed．The fire risk．fire resistance rating，fire district and fire protection mode for large industrial plants are discussed．The type selection of automatic fire extinguishing system is explored．

Keywrods：large industrial plant；fire protection design；fire district；automatic fire extinguishing

1　大型工业厂房常见火灾隐患

①设备、人员密集，疏散困难。大型工业厂房规模大，建筑结构连体成片，生产机器设备密集，人员和物品高度集中，活动空间小，疏散途径少；发生火灾时烟雾大，工人因长期从固定的路线上下班，发生火灾时极易因紧张而形成趋众行为，不利于逃生疏散，极易造成群死群伤恶性火灾事故[1]。

②安全疏散距离长，疏散不及时。大型工业厂房在设计过程中有时未考虑设备安装后的实际情况，往往在未安装设备的空厂房内计算的疏散距离是符合规范要求的，而安装设备后实际的疏散走道只能是设备间的过道，由直线变成了曲线，疏散距离必然加长，导致不符合规范要求。

③空间大，防火分隔不彻底。防火分隔多采用防火墙、防火门或防火卷帘。防火墙应从地面隔断至顶板底面基层，屋面板的耐火极限低于0.5h时防火墙应高出不燃烧体屋面0.4m以上，高出燃烧体或难燃烧体屋面0.5m以上。而实际建筑建成后，我们可以发现绝大多数大型工业厂房的防火墙多隔断至钢结构屋梁的下方或屋面板的下方，不符合规范要求；防火墙上设计的防火门多数为常闭式防火门，而实际使用过程中常闭式防火门往往常开，根本起不到防火分隔的作用[2]。

2　厂房火灾危险性、耐火等级

厂房的生产火灾危险性如何确定，这是我们进行消防设计时首先应考虑的问题。

GB 50016－2006《建筑设计防火规范》(以下简称GB 50016－2006)第3．1．1条对厂房的火灾危险性等级分为甲、乙、丙、丁、戊共5类。我们较容易区分甲、乙、丙类，但实践中对于丁、戊类较难区分。轻钢结构厂房的承重构件一般为钢柱、网架，建筑外表面覆以彩色铝锌钢板或镀铝锌钢板等。对照GB 50016－2006第2．0．1条关于建筑构件耐火极限的规定，由于钢结构的耐火极限仅为15min，通常认为钢结构厂房的耐火等级为四级。但GB 50016－2006第3．2．4条规定：“下列二级耐火级建筑的梁、柱可采用无防火保护的金属结构，其中能受到甲、乙、丙类液体或可燃气体火焰影响的部位，应采取外包敷不燃材料或其他防火隔热保护措施：①设置自动灭火系统的单层丙类厂房；②丁、戊类厂房(仓库)。”可以理解为这是对丁、戊类厂房的特殊规定，即钢结构丁、戊类厂房，可以视为耐火等级二级。然而，丁、戊类厂房发生火灾的可能性虽然较小，但是并不是不会发生火灾，特别是在大型企业的厂房中，普遍存在“可燃物的移动”这样一个事实，即可燃物的数量及空间位置在不同时期呈动态。笔者在日常工作中发现，部分设计为丁、戊类的大面积厂房，在设计时厂房功能分区不明确，使用中又根据当前生产需要随意调整厂房内的布局，在部分时间内局部空间实际堆放的物品远不止于难燃或不燃物品，而是大量的包装纸箱、泡沫、橡胶、包装用塑料膜等，甚至在厂房局部区域内还设置了喷涂、烘干等火灾危险|生较高的车间，使其火灾危险性达到丙类[3]。

但是，这些厂房在另一部分时间内，又没有或存放少量上述包装用的可燃物，恢复为设计中的丁、戊类厂房。这样在确定其耐火等级时就存在一个两难的选择：若定性为丙类厂房，那么按照GB 50016－2006第3．2．1条和第3．3．1条规定，丙类厂房最低耐火等级为三级，轻钢结构厂房就不能作为丙类厂房[4]。必须进行喷涂防火涂料等防火阻燃处理，使其达到三级耐火等级，且防火分区最大允许面积限制在3000m2以内，这样就失去了轻钢结构厂房造价省、面积大等主要优点。若简单定性为丁、戊类厂房，一旦发生火灾，将容易造成火势扩大，甚至引起建筑倒塌，对火灾扑救人员构成较大危害。

3　防火分区及消防设计

3.1　防火墙及防火卷帘与防火分区

在建筑构造中需要进行防火墙的设置，一般情况下厂房的跨度比较大，这种情况下很难再设置防火墙，如在进行火车机车检修库的防火设计中，由于轨道及检修库的跨度比较长，如果采用防火墙将很难满足需要。一般在建筑防火设计时通常采用防火卷帘及防火门等，但是对于跨度大的建筑物很难进行防火分区划分，这是因为这样的划分使得厂房独立分割，给以后的设备维修带来很大的不便，一般这种消防设计很少采用。

3.2　自动喷水灭火与防火分区

若是在工业厂房的消防设计中设置自动喷水灭火的消防措施，这样虽然符合规范，但是在实际使用中也存在一定的问题。这是因为一般情况下大跨度的厂房的层高是10m左右，这样很难实现灭火。在GB 50084－2001《自动喷水灭火系统设计规范》(以下简称GB 50084－2001)中对自动喷水灭火装置进行了很详细的规定，一般是使用在净空高度8m以下的建筑物。另一方面，自动喷水灭火装置从设备的初次安装到以后的设备运行维护，所花的费用相当大[5]。但是，从消防的时效性上看，自动喷水灭火仍然是比较有效的消防措施。特别是目前新型的自动喷水灭火系统解决了净空高度的问题，更智能有效。

3.3　水幕与防火分区

采用独立水幕作为大跨度厂房的防火分隔，并且在使用的过程中配合使用消火栓及灭火器等防火设备，这种方法相对而言是比较可行的。这就需要在进行消防设计时根据实际情况设计防火水幕，这样的设置是相对比较灵活的，相对于自动喷水灭火装置，其消防费用比较低，且这种方式的消防设施对生产不会造成影响，一旦厂房发生火灾就可以立即采取灭火，通过水幕对消防区域进行分割及局部的消防设施灭火，避免对整个厂房无火灾区域设备产生损害，在经济方面造成的损失比较小。因此，这种防火方式可以很好地实现防火区域的分隔。

4　自动灭火设施的系统选型

4.1　雨淋系统

雨淋系统是指通过火灾自动报警系统或传动管控制，自动开启雨淋报警阀和启动相应消防水泵，向开式洒水喷头供水的自动喷水灭火系统，具有动作速度快、淋水强度大等特点，适用于扑救面积大、燃烧猛烈、蔓延速度快的火灾。GB 50084－2001第4．2．5条规定，以下场所需要使用雨淋系统：火灾的水平蔓延速度快、闭式喷头的开放不能及时使喷水有效覆盖着火区域；室内净空高度超过GB 50084－2001中第6．1．1条的规定，且必须迅速扑救初期火灾；严重危险级Ⅱ级。

4.2　固定消防水炮系统

固定消防水炮系统是由固定消防水炮和相应配置的系统组件组成的固定灭火系统，具有喷射流量大、射程远、灭火智能化等特点。固定消防水炮系统采用空间定位、定点灭火的方式，与雨淋系统相比，减少了对无火灾区域的影响，适合净空高度大于8m的场所。其缺点是喷水方式为柱状，保护区域易出现喷水死角。设计中建议考虑在固定消防水炮系统的保护死角处同时设置消火栓和自动喷水灭火系统。

4.3　大空间智能型主动喷水灭火系统

大空间智能型主动喷水灭火系统由智能型灭火装置、信号阀、水流指示器等组件组成，是能在发生火灾时自动探测着火部位并主动喷水的灭火系统，被广泛应用于会展场馆、大型厂房、大型商场等。

智能型灭火装置主要有大空间智能灭火装置、自动扫描射水灭火装置、自动扫描射水高空水炮灭火装置等类型。以配置自动扫描射水高空水炮灭火装置的大空间智能型主动喷水灭火系统为例(其基本组成见图1)，自动扫描射水高空水炮灭火装置灭火射水面为矩形面，主要是用于探火、定位、报警、主动控制喷水灭火。自动扫描射水高空水炮灭火装置由智能型红外探测组件、自动扫描射水高空水炮(以下简称高空水炮)、机械传动装置、电磁阀共4部分组成。其中，智能型红外探测组件、高空水炮和机械传动装置为一体化设置。智能型红外探测组件主要作用是探火、定位及报警，通过信号线将信号传至消防控制室的中央控制器。高空水炮是主要的射水灭火设施。机械传动装置能够控制高空水炮转向动作，准确瞄准火源，控制高空水炮喷水灭火。电磁阀设置在高空水炮前的配水支管上，通过电磁阀开关，控制高空水炮启停。该系统由智能型红外探测组件、电磁阀与加压水泵联动，当智能型红外探测组件探测到火灾，通过信号线将信号传至消防控制室的中央控制器，中央控制器给出联动信号，开启电磁阀与加压水泵。消防水池储存的消防用水经加压水泵加压，通过配水干管、配水支管到达高空水炮进行灭火。

大空间智能型主动喷水灭火系统内是不允许无水的，因此设置高位水箱以保证消防管网平时处于湿式状态。水泵接合器确保外部供水的引入。在单区域或单层配水支管上设信号阀及水流指示器各一个。信号阀是具有输出开关状态信号的阀门，通过信号线引至消防控制室以监控信号阀的开关状态。当信号阀后的水流指示器等需要检修时，关闭信号阀。水流指示器起水流监视作用，不联动其他设备。当某处的高空水炮开始喷水灭火时，管道中的水产生流动，水流指示器中的浆片摆动从而接通电信号，电信号通过信号线上传至消防控制室进行报警，从而指示火灾区域或楼层。安全泄压阀用来保证系统安全，防止系统超压。止回阀用来维持系统压力、防止倒流。末端试水装置用来进行模拟检测。在电磁阀、加压水泵等前后设置手动闸阀，方便系统检修及更换时局部关闭。

该系统能全天候自动监测保护范围内的火灾。一旦发生火灾，自动扫描射水高空水炮灭火装置立即启动，对火源进行扫描，确定火源的方位后，通过信号线将信号传至消防控制室的中央控制器，中央控制器发出指令，发出火警信号，同时启动加压水泵、打开电磁阀，高空水炮对准火源进行射水灭火。火源扑灭后，中央控制器再发出指令停止射水。若有新的火源，高空水炮将重复上述过程，待全部火源被扑灭后重新回到监控状态。

某地质博物馆的消防设计采用大空间智能型主动喷水灭火系统。该建筑物为净空高度超过8m的高大空间，设计标准采用广东省地方标准DBJ 1534－2004《大空间智能型主动喷水灭火系统设计规范》(以下简称DBJ 15-34－2004)，按中危险级Ⅱ级设计，全部选用自动扫描射水高空水炮灭火装置。最不利点的最大一组高空水炮布置为两行两列。该地质博物馆大空间智能型主动喷水灭火系统设计流量为20L／s，经计算系统设计压力为0.73MPa。根据DBJ 15-34－2004要求，火灾延续时间为1h。设计同时开启高空水炮数量为4个，每个高空水炮保护半径为20m，设计流量为5L／s，入口工作压力为0.6MPa，最大工作压力为0.9MPa。系统加压水泵与其他系统消防水泵统一设在地下层消防水泵房内。

4.4　自动跟踪定位射流灭火系统

自动跟踪定位射流灭火系统是以水或泡沫混合液为喷射介质，利用红外线、紫外线、数字图像或其他火灾探测装置对烟气、温度的探测进行早期火灾的自动跟踪定位，并运用自动控制方式来实现灭火的射流灭火系统，具有动作灵敏、自动探测并实施灭火、适用范围广等特点，主要用于非仓库类高净空场所和部分仓储场所。由于泡沫混合液对整个区域内的设备或储存物造成伤害或破损，二次利用率低，经济性较差，因此，目前自动跟踪定位射流灭火系统只适于水灭火系统。

某市体育馆长度为160m，宽度为130m，净空高度约35m，具有内部空阔、跨度大、室内净空高的特点，为典型的高大空间场所。比赛大厅及观众坐席属于人员密集场所，火灾危险性较大，消防要求必须迅速扑救初期火灾。

由于受到体育馆屋顶结构、观众大厅高度以及大空间烟气形成特点的限制，传统的探测及防护方式显然不适用。经过多方论证，最终采用自动跟踪定位射流灭火系统中的自动跟踪定位消防炮灭火装置(以下简称自动消防炮灭火装置)。在屋顶马道(在大型演出场所如体育馆、影剧院等，为了方便工作人员设置灯光、音响、舞台机械等附属设施而设置的供工作人员在高空行走和工作的走道)下方吊装10门流量为20L／s、射程为50m的自动消防炮灭火装置。系统设计水量为40L／s，满足被保护空间任一点均有两股水柱同时到达。

系统分为前端探测和自动消防炮灭火装置扑救两大部分。

前端探测部分：采用LA100型火灾安全监控系统，通过双波段图像型火灾探测器对馆内大空间进行火灾探测。由于火灾探测器的最大探测距离为100m，而场馆长宽已超过此距离，因此，在设计方案中采用分段式覆盖的布点方式，共布置20套双波段图像型火灾探测器，为自动消防炮灭火装置提供火警信号。

自动消防炮灭火装置部分：对火灾安全监控系统主机确认为火警的报警信号，自动消防炮灭火装置按设定程序扫描着火点，定位成功后自动喷水灭火。也可以由人工远程或现场手动控制消防炮动作灭火。系统探测无火后，自动消防炮灭火装置停止工作。当火源点蔓延移动时，自动消防炮灭火装置能自动跟踪着火点，直至火灾被扑灭。

自动消防炮灭火装置的基本组成与自动扫描射水高空水炮灭火装置的基本组成大同小异，只是在末端灭火设备及监控探测装置上有所不同。

5　结语

通过对大型工业厂房消防设计的相关研究，我们可以发现厂房容易存在诸多方面的消防隐患，这些隐患是我们对厂房进行消防设计的重要出发点。这些都是大型工业厂房设计和运行管理人员所要深入研究和掌握的课题。

参考文献：

[1]崔兢．工业厂房消防设计若干问题探讨[J]．工程建设与设计，2012(7)：12-13．

[2]戴辉，王建英．谈规范标准工业厂房消防设计对灭火救援的影响及意义[J]．武警学院学报，2011(10)：2-3．

[3]胡萍，侯富强，李爱玲．自动喷水灭火系统应用技术若干问题探讨[J]．给水排水，2011(1)：41-42．

[4]王丛芸，高添顺．浅谈大型工业厂房的消防设计[J]．中国科技信息，2013(11)：88-89．

[5]林锦江．某高层工业厂房的消防设计[J]．建材技术与应用，2013(3)：17-19．

本文作者：张涛

作者单位：陕西省燃气设计院