核電廠汽機(jī)廠房內(nèi)消防排水設(shè)計(jì)研究

王帥，賁岳

（國核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100095）

1 引言

在設(shè)置消防給水的場所，消防排水有多種途徑，主要包括水滅火過程中產(chǎn)生的滅火排水，定期巡檢、調(diào)試、試驗(yàn)產(chǎn)生的排水和火災(zāi)導(dǎo)致設(shè)備、管道破裂產(chǎn)生的排水等。若消防排水不能及時(shí)排除，不僅會影響到正常的生產(chǎn)運(yùn)行，還會造成結(jié)構(gòu)荷載的增加，長時(shí)間的積水會損壞建筑裝飾，嚴(yán)重時(shí)會對建筑結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性造成一定的影響。對于部分特殊的區(qū)域（如電子設(shè)備間、配電室等），不僅會影響設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至造成重大的經(jīng)濟(jì)損失[1,2]。

根據(jù)對國內(nèi)多家在役核電廠的調(diào)研，普遍認(rèn)為火災(zāi)屬特定事故，以滅火為最終目的，沒有明確的消防排水設(shè)計(jì)原則或?qū)ｍ?xiàng)研究。近些年，相關(guān)消防規(guī)范要求設(shè)有消防給水系統(tǒng)的建（構(gòu)）筑物應(yīng)設(shè)置消防排水設(shè)施，以水為介質(zhì)進(jìn)行滅火時(shí)，必然帶來排水問題，處理不好會產(chǎn)生次生災(zāi)害，需要預(yù)防；同時(shí)消防設(shè)施在定期模擬巡檢、調(diào)試、維護(hù)、試驗(yàn)過程中也會產(chǎn)生少量排水，對運(yùn)行造成諸多不便，因此，需采取適當(dāng)?shù)呐潘胧3]。核電廠汽機(jī)廠房室內(nèi)水消防系統(tǒng)包括消火栓、自動噴水、水噴霧等滅火系統(tǒng)，作為核電廠重要的建筑物，其消防排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要工作。

建構(gòu)（筑）物常用的排水設(shè)施為地漏和排水溝。地漏排水能力相對較小，若地面采用地漏排水，局部布置數(shù)量多、非常密集，連接地漏的排水管較多、布置困難、且容易堵塞，而樓板上設(shè)置排水溝會使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

深入研究消防排水布置與設(shè)計(jì)，是完善水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提升運(yùn)行環(huán)境，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行，對保護(hù)財(cái)產(chǎn)、防止水漬破壞具有深遠(yuǎn)的意義。

2 相關(guān)規(guī)范對消防排水設(shè)計(jì)要求

根據(jù)GB 50745—2012《核電廠常規(guī)島設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定，設(shè)有消防給水系統(tǒng)的建（構(gòu)）筑物應(yīng)設(shè)置消防排水設(shè)施。由于潤滑油箱所在房間和設(shè)有消防給水設(shè)施的倉庫地面排水有可能含油，應(yīng)排入核電廠生產(chǎn)廢水系統(tǒng)，統(tǒng)一貯存、處理，其排水能力不宜小于最大消防給水設(shè)計(jì)流量；其他區(qū)域的消防排水設(shè)施沒有明確的容量及去向要求[4]。

根據(jù)GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，設(shè)有消防給水系統(tǒng)的建筑工程宜采取消防排水措施，排水措施應(yīng)滿足財(cái)產(chǎn)和消防設(shè)施安全，以及系統(tǒng)調(diào)試和日常維護(hù)管理等安全和功能的需要，明確了設(shè)置消防排水的建（構(gòu)）筑物以及對排水系統(tǒng)的要求。另外，要求消防給水系統(tǒng)試驗(yàn)裝置處應(yīng)設(shè)置專用排水設(shè)施，對排水管徑做出規(guī)定[5]。

根據(jù)GB 51283—2020《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，對于可能造成水體污染的消防廢水，應(yīng)設(shè)置消防廢水排水收集設(shè)施；消防廢水宜利用工廠生產(chǎn)廢水或雨水系統(tǒng)收集，當(dāng)利用生產(chǎn)廢水系統(tǒng)、雨水系統(tǒng)收集消防排水時(shí)，應(yīng)按最大消防廢水量校核排水系統(tǒng)的收集能力[6]。根據(jù)GB 50414—2018《鋼鐵冶金企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，消防排水、電梯井排水宜與生產(chǎn)、生活排水統(tǒng)一設(shè)計(jì)。電纜隧道、電纜夾層和電氣地下室等電氣防護(hù)空間，應(yīng)對其墻面和地面做防水處理，并應(yīng)設(shè)置集水坑[7]。根據(jù)GB/T 51293—2018《城市軌道交通給水排水系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，消防排水量應(yīng)與消防用水量相同[8]。根據(jù)GB 50229—2019《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，消防排水應(yīng)與電廠排水系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)計(jì)。油系統(tǒng)等設(shè)施的消防排水應(yīng)按消防流量設(shè)計(jì),其他場所的消防排水宜排入室外雨水管道[9]。根據(jù)GB 50098—2009《人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定，設(shè)置有消防給水的人防工程，必須設(shè)置消防排水設(shè)施，一般消防排水量可按消防設(shè)計(jì)流量的80%計(jì)算[10]。由于火災(zāi)中水的蒸發(fā)、被物體吸收等因素，不可能全部的消防用水都形成徑流積存，若按消防給水設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)，其排水系統(tǒng)相對加大。

NFPA804Standard for Fire Protection for Advanced Light Water Reactor Electric Generating Plants提供了排水和避免設(shè)備被淹的措施，其排水能力及容積應(yīng)能滿足單個最大可燃易燃液體的溢流量、至少30 min自動水消防用水量、30 min手動滅火消防用水量（流量1892.5 L/min，未設(shè)置自動水消防系統(tǒng)時(shí)），當(dāng)布置在室外時(shí)應(yīng)考慮雨雪的量，對消防排水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)施的容量提出了明確的要求[11]。

我國現(xiàn)行消防標(biāo)準(zhǔn)和NFPA相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均明確要求在設(shè)有消防給水系統(tǒng)的建（構(gòu)）筑物設(shè)置消防排水設(shè)施，NFPA804對消防排水能力及容積要求明確，現(xiàn)行國標(biāo)中僅對某些特定場所明確了消防排水能力。

3 核電廠汽機(jī)廠房水消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

依托某核電工程開展相關(guān)設(shè)計(jì)研究，汽機(jī)廠房設(shè)置的水消防系統(tǒng)包括室內(nèi)外消火栓、自動噴水和水噴霧滅火系統(tǒng)，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間按2 h計(jì)。汽機(jī)廠房室內(nèi)外消火栓設(shè)計(jì)流量分別為25 L/s和20 L/s，部分水消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)用水量見表1。

表1 依托工程汽機(jī)廠房部分水消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)用水量

4 核電廠汽機(jī)廠房消防排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 排水分區(qū)

汽機(jī)廠房的消防排水僅考慮水滅火過程中產(chǎn)生的滅火排水和定期巡檢、調(diào)試、試驗(yàn)產(chǎn)生的排水。結(jié)合廠房內(nèi)各類設(shè)施的布置以及消防給水系統(tǒng)的設(shè)置，消防排水根據(jù)水質(zhì)與其他生產(chǎn)排水統(tǒng)一規(guī)劃實(shí)施，并按分質(zhì)、分區(qū)的原則收集排放。通常，核電廠消防用水水質(zhì)為工業(yè)水或生活水，在汽機(jī)廠房內(nèi)滅火產(chǎn)生的排水水質(zhì)與保護(hù)區(qū)域或設(shè)備的類別有關(guān)，分為含油類和非含油類；而消防水系統(tǒng)定期巡檢、調(diào)試、試驗(yàn)產(chǎn)生的排水未被污染，為非含油類，均通過管道就近排至排水管（溝）。

由于汽機(jī)廠房空間大，長約125 m，寬約56 m，結(jié)合廠房內(nèi)建筑、工藝、設(shè)備（含電氣設(shè)施）的布置劃分多個排水區(qū)域，將消防排水控制在一定范圍內(nèi)（主要為±0.00 m層和-9.00 m層，其他層消防給水量相對較小，產(chǎn)生的消防排水量也較小，且均為非含油類廢水，因此未做分區(qū)）。汽機(jī)廠房地下室設(shè)有海水排水溝和含油廢水排水溝，分別連接至1座海水池和1座含油廢水池，其中含油廢水池中安裝2臺流量130 m3/h的排水泵，最終排至非放射性生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后排放。

潤滑油室位于5.00 m房間，其消防排水通過管道獨(dú)立排至含油廢水池；氫密封油油箱、電動給水泵及油箱消防排水通過管（溝）道排至含油廢水排水溝；由于-9.00 m層和±0.00 m層自動噴水滅火系統(tǒng)為整層設(shè)置，根據(jù)NFPA850Recommended Practice for Fire Protection for Electric Generating Plants and High Voltage Direct Current Converter Stations規(guī)定，受油流淌、噴射和積聚影響的運(yùn)轉(zhuǎn)層下區(qū)域應(yīng)設(shè)置自動噴水[12]，其目的是為了防止油類火災(zāi)蔓延，因此，需按含油廢水處理。由于地下室排水溝均為明溝，自動噴水滅火系統(tǒng)的排水將根據(jù)排水溝的功能排至海水池或含油廢水池。電纜夾層位于6.00 m房間，通過管道獨(dú)立排至地下室排水溝，最終排至海水池；其他消防排水均利用附近排水設(shè)施，最終排入海水池或含油廢水池。含油廢水均被排至廠區(qū)非放射性生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)的含油廢水處理設(shè)施處理達(dá)標(biāo)后排放。

4.2 排水設(shè)施

根據(jù)相關(guān)消防要求，汽機(jī)廠房潤滑油室、電動給水泵及油箱、氫密封油箱等含油設(shè)施區(qū)域的消防排水能力均按不小于消防給水設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)；由于依托工程汽機(jī)廠房為半地下結(jié)構(gòu)，為避免造成二次災(zāi)害，消防排水能力亦按消防給水設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)。

根據(jù)工程實(shí)際需要，將雨水斗應(yīng)用于汽機(jī)廠房內(nèi)的地面排水，其排水能力大，布置相對簡單，適合消防排水流量較大的場所。具體排水能力見表2[13]。

表2 雨水斗排水能力

依托工程汽機(jī)廠房±0.00 m層、潤滑油室和電纜夾層采用87改進(jìn)型雨水斗排水，由于電動給水泵及油箱位于地下室，采用管（溝）道排水，-9.00 m層與其他專業(yè)統(tǒng)籌規(guī)劃采用排水溝排水，根據(jù)保護(hù)區(qū)域或設(shè)備的消防排水設(shè)計(jì)流量確定其排水設(shè)施規(guī)格和數(shù)量。除潤滑油室消防排水通過管道獨(dú)立排至含油廢水池外，其他排水最終通過地下室設(shè)置的排水溝排至含油廢水池或海水池。滅火的消防排水可能產(chǎn)生一定范圍的積水漫排，但為了防止消防排水通過樓板開孔漫流，其周圍設(shè)置50～100 mm的擋沿，另外廠房內(nèi)各工藝和電氣設(shè)備均設(shè)有高度不小于100 mm的基礎(chǔ)，起到了避免被消防排水損害的作用；消防水系統(tǒng)定期巡檢、調(diào)試、試驗(yàn)產(chǎn)生的排水均通過管道就近排至排水溝。消防排水最終通過排水泵排至耐海水腐蝕的處理設(shè)施處理。

5 結(jié)論與展望

1）根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，設(shè)有消防給水系統(tǒng)的建（構(gòu)）筑物應(yīng)設(shè)置消防排水設(shè)施。消防排水應(yīng)按含油和非含油分質(zhì)排放，含油設(shè)施的消防排水能力均按不小于消防給水設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)，而非含油設(shè)施的消防排水能力尚未有相關(guān)的消防規(guī)范明確要求。因此，可結(jié)合區(qū)域內(nèi)設(shè)備布置、建筑結(jié)構(gòu)開孔等條件確定排水能力，其目的是避免造成次生災(zāi)害，建議排水能力按消防給水設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)。

2）大流量消防排水的場所宜采用雨水斗，其排水能力相對地漏大，結(jié)構(gòu)布置相對排水溝簡單，通過合理選型和布置，布置簡單、數(shù)量少且能保證排水順暢。

3）建議同其他相關(guān)專業(yè)密切配合，并提出具體要求，避免對設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)造成不利影響；通過合理地分區(qū)、分質(zhì)收集，結(jié)合開孔處擋沿、設(shè)備基礎(chǔ)、排水設(shè)施優(yōu)化、排水溝道等措施，能較好地實(shí)現(xiàn)有組織分區(qū)、分質(zhì)排水，滿足日益嚴(yán)格的消防和環(huán)保要求，避免水滅火后產(chǎn)生次生災(zāi)害，確保核電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行。