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摘要：机械通风冷却塔是一个比较常见的火灾隐患，本文结合美国防火协会《冷却塔防火设计规范》对我国的机械通风冷却塔消防设计进行探讨。
关键词：机械通风冷却塔；消防；设计
中图分类号：TU831.4 文獻标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）04-0-01
一、前言
机械通风冷却塔是工业和民用领域广泛应用的一种热交换热备，作用是将热水输送到冷却塔内，使热水和空气之间进行热交换以达到降低水温的目的。大多数工程设计人员在选用机械通风冷却塔的时候只关注冷却塔的工艺性能，而对冷却塔本身的消防设计关注较少，同时我国目前还没有冷却塔消防设计方面的相关规范，也使得工程设计人员缺乏有效的设计依据。常规机械通风冷却塔很多部件都采用易燃材料，是一个比较常见的火灾隐患，在安装、运行及维修过程中，一旦操作不当就可能引发火灾。近年来在我国各类媒体上经常有相关的事故报道，本文将结合美国防火协会NFPA 214- 2011《冷却塔防火设计规范》对我国的机械通风冷却塔消防设计进行初步探讨。
二、机械通风冷却塔消防系统组成
常规的机械通风冷却塔消防系统由消防供水系统、固定式自动灭火系统、手动灭火系统及火灾探测和报警系统等组成。
1.消防供水系统
机械通风冷却塔的消防供水系统应采用跟周边建筑物或设施一致的消防供水系统，一般应包括：
（1）稳定可靠的水源，可以是周边的市政消防管网或专用的消防水池等；（2）消防配水管网，作用将消防水分配到各处消防用水点；（3）专用的消防水泵，主要用来保证消防管网的工作压力。
2.固定式自动灭火系统
自动灭火系统应遵循NFPA 标准以及相应的中国规范和标准。在使用时应考虑机械通风冷却塔的特殊方面，依据火灾危害性分析的结论进行设计。根据NFPA 214- 2011 要求，机械通风冷却塔可采用的固定式自动灭火系统有四种：
（1）雨淋系统；（2）干式系统；（3）湿式系统；（4）预作用系统。
3.手动灭火系统
手动灭火系统包括：消火栓系统、立管系统和移动式灭火设备等。
4.火灾探测及报警系统
经火灾危害性分析后，在认为需要的区域设置火灾探测及报警系统的设备。火灾探测器依据NFPA214- 2011 要求及设备生产厂家的建议进行安装。探测器的选择与安装应考虑危险源的种类、可燃物数量、燃烧生成物的种类和探测器的特性，并要求符合现场的环境条件。火灾探测及报警系统的就地火灾报警控制盘与设置在主控室附近的中央火灾报警控制屏组成的一个具有冗余通信环路的网络，并在主控室设有专用的报警装置。探测器及手动报警按钮通过自动或手动方式发出报警信号，通过专用信号线传输到中央火灾报警控制屏上，并且在主控室发出声光报警，同时在就地发出火灾报警信号。火灾探测及报警系统与消防灭火系统联动。
三、机械通风冷却塔消防设计的要点
1.火灾危害性分析
NFPA 214- 2011 要求机械通风冷却塔消防必须做火灾危害性分析，在分析时必须考虑以下因素：
（1）高负荷连续运转工况；（2）冷却塔结构和尺寸；（3）冷却塔型式；（4）冷却塔设置位置；（5）供水；（6）冷却塔的阀门；（7）气象条件；（8）供水时间；（9）周围环境；（10）屋顶冷却塔；（11）限制入口；（12）结构材料。
2.机械通风冷却塔设置
位置要求外表面采用可燃材料的冷却塔，冷却塔必须距离火灾危险源30.5m 以上，在设置固定式自动灭火系统的情况下可以适当缩短间距。火灾危险源包括：
（1）在正常环境下释放火花或飞溅火星的构筑物或设施，如烟囱、焚烧炉、火炬、煤炉等；具有严重火灾危险的材料和设施，如石油加工设施和石油储罐、炸药生产和存储、输油管线和泵站等。
（2）外表面采用不可燃材料的冷却塔，冷却塔必须距离火灾危险源12m 以上，在设置固定式自动灭火系统的情况下可以适当缩短间距。
（3）设置在建筑物屋顶的外表面采用可燃材料的冷却塔，必须设置固定式自动灭火系统。
（4）冷却塔周围堆积可燃材料时要保证冷却塔与可燃材料之间有一个安全的防火间距。
3.机械通风冷却塔自动灭火系统的最小喷淋强度要求
（1）机械通风逆流湿式冷却塔的风机平台层（包括风筒）的最小喷淋强度为20.4 L/（min·m2）。（2）机械通风横流湿式冷却塔的风机平台层（包括风筒）的最小喷淋强度为13.45 L/（min·m2）。（3）机械通风横流湿式冷却塔的填料区的最小喷淋强度为20.4L/（min·m2）。
4.机械通风冷却塔风机电机的消防设计
（1）风机电机不在冷却塔消防系统保护范围内，电机消防可以设置自动水喷淋系统或自动水喷雾系统。（2）风机电机消防采用预作用系统或雨淋系统，则电机上方必须设置火灾探测系统。（3）风机电机消防系统必须与对应的冷却塔单元运行控制进行连锁，当电机消防系统动作时对应冷却塔单元必须停运。（4）火灾熄灭后重新启动风机时必须遵守严格的规程，必须先人工确认火灾熄灭后才允许通过手动控制按钮重新启动风机。
5.手动灭火系统
（1）设置消火栓系统的冷却塔与消火栓之间的距离不能超过12.2m。（2）当冷却塔布置在建筑高度超过15.3m 的屋顶上时，必须设计消防立管系统，冷却塔所有部件都在消防水枪保护的保护范围内。
6.火灾探测器
（1）机械通风冷却塔的火灾探测器都是感温型的，主要有空气管式线性感温探测器和电热探测器。（2）火灾探测器的设计安装遵循标准NFPA72。
四、结束语
综上所述机械通风冷却塔的消防设计有其特殊性，但目前国内没有对应的消防规范进行设计指导。国外如美国在上个世纪50 年代就制定了专门的冷却塔消防设计规范，而且对冷却塔的防火研究也非常重视。机械通风冷却塔在我国发展非常迅速，类型不断增加，在工业和民用领域的应用越来越广，相应的火灾隐患也越来越多，因此建议消防主管部门和制冷设备行业协会尽快重视冷却塔的消防安全，在吸收国外相关规范的基础上尽早制定出我国的冷却塔防火规范，另外工程设计人员在设计过程中应积极参考借鉴国外标准，关注冷却塔的消防设计。
参考文献：
[1]赵振国.冷却塔[M].北京：中国水利水电出版社，1997，6.
[2]黄志龙.大型冷却塔结构分析的若干问题[J].力学与实践，2012（05）.
[3]NFPA214- 2011，Standard on Water- Cooling Towers [S].2011.
[4]卜增文.高层建筑机械防烟系统可靠性故障树分析[J].深圳职业技术学院学报，2003（03）.
关键词：机械通风冷却塔；消防；设计
中图分类号：TU831.4 文獻标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）04-0-01
一、前言
机械通风冷却塔是工业和民用领域广泛应用的一种热交换热备，作用是将热水输送到冷却塔内，使热水和空气之间进行热交换以达到降低水温的目的。大多数工程设计人员在选用机械通风冷却塔的时候只关注冷却塔的工艺性能，而对冷却塔本身的消防设计关注较少，同时我国目前还没有冷却塔消防设计方面的相关规范，也使得工程设计人员缺乏有效的设计依据。常规机械通风冷却塔很多部件都采用易燃材料，是一个比较常见的火灾隐患，在安装、运行及维修过程中，一旦操作不当就可能引发火灾。近年来在我国各类媒体上经常有相关的事故报道，本文将结合美国防火协会NFPA 214- 2011《冷却塔防火设计规范》对我国的机械通风冷却塔消防设计进行初步探讨。
二、机械通风冷却塔消防系统组成
常规的机械通风冷却塔消防系统由消防供水系统、固定式自动灭火系统、手动灭火系统及火灾探测和报警系统等组成。
1.消防供水系统
机械通风冷却塔的消防供水系统应采用跟周边建筑物或设施一致的消防供水系统，一般应包括：
（1）稳定可靠的水源，可以是周边的市政消防管网或专用的消防水池等；（2）消防配水管网，作用将消防水分配到各处消防用水点；（3）专用的消防水泵，主要用来保证消防管网的工作压力。
2.固定式自动灭火系统
自动灭火系统应遵循NFPA 标准以及相应的中国规范和标准。在使用时应考虑机械通风冷却塔的特殊方面，依据火灾危害性分析的结论进行设计。根据NFPA 214- 2011 要求，机械通风冷却塔可采用的固定式自动灭火系统有四种：
（1）雨淋系统；（2）干式系统；（3）湿式系统；（4）预作用系统。
3.手动灭火系统
手动灭火系统包括：消火栓系统、立管系统和移动式灭火设备等。
4.火灾探测及报警系统
经火灾危害性分析后，在认为需要的区域设置火灾探测及报警系统的设备。火灾探测器依据NFPA214- 2011 要求及设备生产厂家的建议进行安装。探测器的选择与安装应考虑危险源的种类、可燃物数量、燃烧生成物的种类和探测器的特性，并要求符合现场的环境条件。火灾探测及报警系统的就地火灾报警控制盘与设置在主控室附近的中央火灾报警控制屏组成的一个具有冗余通信环路的网络，并在主控室设有专用的报警装置。探测器及手动报警按钮通过自动或手动方式发出报警信号，通过专用信号线传输到中央火灾报警控制屏上，并且在主控室发出声光报警，同时在就地发出火灾报警信号。火灾探测及报警系统与消防灭火系统联动。
三、机械通风冷却塔消防设计的要点
1.火灾危害性分析
NFPA 214- 2011 要求机械通风冷却塔消防必须做火灾危害性分析，在分析时必须考虑以下因素：
（1）高负荷连续运转工况；（2）冷却塔结构和尺寸；（3）冷却塔型式；（4）冷却塔设置位置；（5）供水；（6）冷却塔的阀门；（7）气象条件；（8）供水时间；（9）周围环境；（10）屋顶冷却塔；（11）限制入口；（12）结构材料。
2.机械通风冷却塔设置
位置要求外表面采用可燃材料的冷却塔，冷却塔必须距离火灾危险源30.5m 以上，在设置固定式自动灭火系统的情况下可以适当缩短间距。火灾危险源包括：
（1）在正常环境下释放火花或飞溅火星的构筑物或设施，如烟囱、焚烧炉、火炬、煤炉等；具有严重火灾危险的材料和设施，如石油加工设施和石油储罐、炸药生产和存储、输油管线和泵站等。
（2）外表面采用不可燃材料的冷却塔，冷却塔必须距离火灾危险源12m 以上，在设置固定式自动灭火系统的情况下可以适当缩短间距。
（3）设置在建筑物屋顶的外表面采用可燃材料的冷却塔，必须设置固定式自动灭火系统。
（4）冷却塔周围堆积可燃材料时要保证冷却塔与可燃材料之间有一个安全的防火间距。
3.机械通风冷却塔自动灭火系统的最小喷淋强度要求
（1）机械通风逆流湿式冷却塔的风机平台层（包括风筒）的最小喷淋强度为20.4 L/（min·m2）。（2）机械通风横流湿式冷却塔的风机平台层（包括风筒）的最小喷淋强度为13.45 L/（min·m2）。（3）机械通风横流湿式冷却塔的填料区的最小喷淋强度为20.4L/（min·m2）。
4.机械通风冷却塔风机电机的消防设计
（1）风机电机不在冷却塔消防系统保护范围内，电机消防可以设置自动水喷淋系统或自动水喷雾系统。（2）风机电机消防采用预作用系统或雨淋系统，则电机上方必须设置火灾探测系统。（3）风机电机消防系统必须与对应的冷却塔单元运行控制进行连锁，当电机消防系统动作时对应冷却塔单元必须停运。（4）火灾熄灭后重新启动风机时必须遵守严格的规程，必须先人工确认火灾熄灭后才允许通过手动控制按钮重新启动风机。
5.手动灭火系统
（1）设置消火栓系统的冷却塔与消火栓之间的距离不能超过12.2m。（2）当冷却塔布置在建筑高度超过15.3m 的屋顶上时，必须设计消防立管系统，冷却塔所有部件都在消防水枪保护的保护范围内。
6.火灾探测器
（1）机械通风冷却塔的火灾探测器都是感温型的，主要有空气管式线性感温探测器和电热探测器。（2）火灾探测器的设计安装遵循标准NFPA72。
四、结束语
综上所述机械通风冷却塔的消防设计有其特殊性，但目前国内没有对应的消防规范进行设计指导。国外如美国在上个世纪50 年代就制定了专门的冷却塔消防设计规范，而且对冷却塔的防火研究也非常重视。机械通风冷却塔在我国发展非常迅速，类型不断增加，在工业和民用领域的应用越来越广，相应的火灾隐患也越来越多，因此建议消防主管部门和制冷设备行业协会尽快重视冷却塔的消防安全，在吸收国外相关规范的基础上尽早制定出我国的冷却塔防火规范，另外工程设计人员在设计过程中应积极参考借鉴国外标准，关注冷却塔的消防设计。
参考文献：
[1]赵振国.冷却塔[M].北京：中国水利水电出版社，1997，6.
[2]黄志龙.大型冷却塔结构分析的若干问题[J].力学与实践，2012（05）.
[3]NFPA214- 2011，Standard on Water- Cooling Towers [S].2011.
[4]卜增文.高层建筑机械防烟系统可靠性故障树分析[J].深圳职业技术学院学报，2003（03）.