关于锅炉房防火设计有关问题的探讨

 

　　锅炉按压力可以分为：低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉，按燃料可分为：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉等，按照热媒可分为：热水锅炉和蒸汽锅炉。锅炉又是一种具有高温带压的特种热力设备，存在一定的火灾爆炸危险。锅炉的爆炸大致分两种，一是发生在汽水系统的物理性爆炸，另一是发生在燃烧系统的化学性爆炸。无论哪种爆炸都将造成设备损坏或人员伤亡，影响生产和生活。1999年1月14日，宁夏石嘴山矿务局银川办事处家属院燃油锅炉因当班司炉工擅离职守，造成大量燃油外溢、挥发，导致锅炉启动时锅炉房内的可燃气体、燃油发生燃烧爆炸事故，造成1人死亡，直接经济损失35万元。因此，锅炉房的防火设计也越来越得到重视。下面笔者将通过对锅炉房的火灾危险性分析，对锅炉房有关防火设计问题进行探讨。

 

2.1　锅炉房发生火灾的原因主要是烟囱靠近建筑物的可燃结构，炽热炉渣处理不当，引燃周围的可燃物，烟囱飞火：锅炉房操作间和附属房间可燃物起火等等。

2.2　锅炉爆炸的主要原因：汽、水系统的物理爆炸主要原因是设计、制造、安装上存在的缺陷，质量不符合安全要求：安全装置失灵，不能正确反映水位、压力和温度等，丧失了保护作用，操作人员违规操作造成缺水、汽化过猛、压力猛升引起爆炸。燃烧系统化学性爆炸的主要原因是用油，可燃气、煤粉做燃料的锅炉在点燃前未将存留在燃烧室或烟道内的爆炸性混合物排除，燃油锅炉的燃油雾化不良，炉膛温度过低，致使燃油未能完全燃烧，未燃尽的油滴进人烟道和尾部沉积，煤粉锅炉的煤粉和风量调整不当，造成未燃尽的煤粉被带出并堆积在烟道内部等等，这些情况下如果遇到起火条件，就会发生起火或爆炸。

 

3.1　锅炉房的火灾危险性分类和耐火等级。

　　虽然根据《建筑设计防火规范》GBJl6—87(以下简称《建规》)第3.1.1条锅炉房属于丁类生产厂房，但是鉴于锅炉的燃料不同，对锅炉房建筑的耐火等级应有不同的要求。锅炉房应为一、二级耐火等级的建筑，如果蒸汽锅炉额定蒸发量小于或等于4t／h，热水锅炉额定出力小于或等于2.8MW时，锅炉房建筑不应低于三级耐火等级。对于油箱间、油泵间和油加热间均属于丙类生产厂房，其建筑不应低于二级耐火等级，上述房间布置在锅炉辅助间内时，应设置防火墙与其他部位隔开。燃气调压属于甲类生产厂房，其建筑不应低T--级耐火等级，与锅炉房贴邻的调压间应设置防火墙与锅炉房隔开，其门窗应向外开启并不应直接通向锅炉房。

3.2　建筑内部锅炉房的设置要求。

　　锅炉房一般应单独设置，在人员密集的场所内及其毗邻和主要疏散出口两旁，不得设置锅炉房。随着城市的发展，众多建筑的兴起，建筑功能也日趋复杂，用于建筑附属设施的场地越来越少，有很多工程已经将锅炉房设在建筑物内部，这无疑给建筑防火设计也带来了新问题。虽然在《高层民用建筑设计防火规范》GB50045—95(以下简称《高规》第4.1.2条中对高层建筑内部燃油、燃气锅炉房的设置做了严格限定，《建规》第5.4.1条对多层建筑内锅炉房的设置做了明确规定，但在实际工程中往往由于建筑体量较大，规范所限定的锅炉蒸发量无法满足工程采暖的要求，在从严加强消防设施的前提下，可予以放宽。同时，笔者认为还应当明确建筑结构应有相应的抗爆措施，可开设泄压口(如玻璃窗、轻质墙体等)，或设置金属爆炸泄压板等，使爆炸释放出的瞬间能量及时排泄，以降低其破坏力。泄压比采用0.05—0.22m2／m3，泄压面积至少应为锅炉房占地面积的10％，泄压口不得与人员聚集的房间和通道相邻。建筑物内安装的锅炉(包括空调直燃机组)在设计中应选用低压或中压型锅炉，燃油锅炉必须明确使用丙类以下可燃液体，即轻柴油、重油、重柴油等。此外，在《建规》中对于地下民用建筑内锅炉房的设置未做规定，笔者认为锅炉房不宜设在地下民用建筑内，但由于条件限制需要设置时，可参照《高规》的要求，布置在半地下室、地下一层靠外墙部位，并应设置直接对外的安全出口，而且必须选用油、气体燃料或电加热的锅炉。在有些工程中锅沪房设在顶层，这也是可取的做法，但要处理好燃料输送问题，并且选择燃气锅炉、电锅炉更为有益。锅炉房不应与住宅相连，也不得与甲、乙类及使用可燃液体的丙类火灾危险性房间相连，若与其他生产厂房相连时，应采用防火墙隔开。

3.3　燃油储罐的设置。

　　在燃油锅炉房火灾隐患中违反《建规》第5.4.2条规定，将燃油锅炉所使用的丙类液体储罐附设在民用建筑内，或者违反《高规》第4.1.10.2条规定，将燃油锅炉所使用的丙类液体中间油箱设置在燃油锅炉房内等问题是非常普遍的。因此在燃油锅炉房的设计中燃油储罐的布置应当引起足够重视。燃油储罐与燃油锅炉房或其他厂房、民用建筑之间的防火间距，应根据储量按《建规》以及《小型石油库及汽车加油站设计防火规范》(GB501516—92)的有关规定确定。燃油罐宜直埋成地下式设置，严禁在建筑物内或地下室内设置，当容量较大或直埋有困难时，可设在地上。燃油罐容量应当根据运输条件确定，如采用火车或船舶运输，一般应保持20至30天的贮量；当采用汽车运输时，则应为10天的贮量。中间油箱的容积不应太大，以每小时最大耗油量的3～5倍为宜，重油一般不能超过5m3，轻柴油不超过1m3，中间油箱应设置溢流管，并应设置在耐火等级不低于二级的单独房间内。《高规》第4.1.10条对丙类液体燃料在高层建筑或裙房附近的设置位置及容量做了严格限制。对于多层民用建筑附近丙类液体储罐的设置，笔者认为亦应有相关限制规定，或者参照《高规》执行。

3.4　锅炉输油(气)管道的设计。

　　室外油罐与中间油箱之间的输油管道上设计分隔阀门，该阀门应设在专用阀门井中并应便于操作，与建筑外墙应保持5m以上的间距，此阀门不应设置在锅炉房内或中间油箱间以及加油间内。室外油罐与中间油箱之间宜采用自流输油方式，如必须设置油泵，应设在专用设备间内，设备间的耐火等级不得低于二级。输油管线应埋地敷设，当需要地沟敷设时，在地沟内应用细纱将输油管填实，输油管内油品设计流速一般不得超过1m／s。输油(气)管进入建筑物处，应用不燃烧材料将空隙严密填实。输油(气)管道不应穿过锅炉房，因为如该输油(气)管线泄漏，遇正在燃烧的锅炉明火，将酿成火灾。输油(气)管到应有不少于两处良好的接地，连接法兰等处应有防静电跨接装置。

 

4.1　锅炉的供电负荷级别和供电方式，应根据工艺要求、锅炉容量、热负荷的重要性和环境特征等因素，按照现行《供配电系统设计规范》的有关规定执行。电气线路采用穿金屑管布线，并不宜沿锅炉热风道、烟道、热水箱和其他载热体表面敷设。燃气调压间、油箱间、燃油泵房、油加热间、煤粉制备间、碎煤机间和运煤走廊等有爆炸和火灾危险场所的电气设计必须符合现行《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的有关规定。燃气锅炉房应当设置可燃气体浓度探测器，并与锅炉燃烧器上的燃气速断阀联动，以便在紧急情况下自动切断燃气来源。

4.2　燃气调压间等有爆炸危险的房间，应有不少于3次／h的换气量，当自然通风不能够满足要求时，应设置机械通风装置，并应用不少于8次／h换气量的事故通风装置。通风装置应防爆。燃油泵房应有10次／h换气量的机械通风装置，油箱间应有6次／h换气量的机械通风装置，燃油泵房、油箱间的通风装置应防爆。设在建筑内的燃气锅炉房，应有不少于3次／h换气量。燃气锅炉房通风换气装置应与可气体浓度探测装置联动控制。当锅炉房设置在地下室时，应采取强制通风措施。锅炉房自身的排烟系统不得跨越水平防火分区，应直接通向室外，通向室外处不得留有任何的孔洞或缝隙。

5.1　室内消防给水设计。

　　根据《建规》第8.4.2条，锅炉房可不设室内消防给水。而锅炉房内燃油及燃气的丙类及甲类生产厂房、储灌，宜设置室内消防给水，并应设置泡沫、蒸汽等灭火装置；锅炉房的运煤层、输煤栈桥宜设置室内消防给水。因此，考虑锅炉房的火灾危险性对锅炉房室内消防给水设计做更严格规定是很有必要的，建议当单台蒸发量超过4t／h或总蒸发量超过12t／h时应设置室内消防给水，对于多层建筑内部设置的锅炉房，宜设置室内消防给水。

5.2　水喷雾灭火系统设计。

　　鉴于燃油、燃气锅炉房的火灾和爆炸危险性，《高规》规定高层建筑内的燃油、燃气锅炉房应设置水喷雾灭火系统。《水喷雾灭火系统设计规范))(GB50219—95)(以下简称《水雾规》)的颁布早于《高规》97增订版，没有规定燃油、燃气锅炉的设计喷水强度、持续喷雾时间等，而该设计参数是系统设计的主要依据，这给设计带来了难度。燃油、燃气锅炉房与《水雾规》第3.1.2条所列举的保护对象相比，火灾特点差异较大，也难以比照执行，在《水雾规》中进一步明确燃油、燃气锅炉房设计喷雾强度、持续喷雾时间是非常必要的。由于水喷雾灭火系统是局部应用系统，作用面积应取被保护对象的外表面尺寸，设计中可按锅炉产品样本提供的外形尺寸取值。水喷雾灭火系统应设置自动控制、手动控制和应急操作三种控制方式。对于燃气锅炉房的水喷雾灭火系统有三种自控方式可以选择，可燃气体浓度探测器联动启动，火灾探测器联动启动，湿式先导管传动水力启动。根据燃气锅炉房的火灾特点，水喷雾灭火系统的自动启动方式宜同时设两种，其中可燃气体浓度探测器联动启动必须设置。