中美建筑电厂防火防爆.docx
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中美建筑电厂防火防爆
中国电力设计标准与国际标准和
国外先进标准比较研究
(发电土建部分)
建筑专业中美规范的比对研究
(防火防爆篇)
发电工程土建专业工作组
2013年11月
前言
本中外标准的比对研究工作是根据中国电力规划设计协会(2011)49号文的要求,在协会李爱民副理事长兼秘书长、郭亚利秘书长助理以及协会标准管理部安旭东主任具体部署和指导下,成立《中国电力设计标准与国际标准和国外先进标准比较研究》发电工程土建专业工作组,由广东省电力设计研究院牵头、组织及会同九大参与的电力设计院、电力咨询院共同完成。
发电工程土建专业中外标准的比对研究工作的牵头单位为广东省电力设计研究。
参与单位分别为东北电力设计院、西北电力设计院、中南电力设计院、西南电力设计院、华东电力设计院、华北电力设计院工程有限公司、山东电力咨询院有限公司、浙江省电力设计院以及河北省电力勘测设计研究院。
发电工程土建专业工作组的牵头负责人:
广东省电力设计研究尹春明潘英
工作组其他主要负责人:
西南电力设计院陈其春
东北电力设计院杨眉
西北电力设计院林娜
中南电力设计院陈守祥
山东电力咨询院有限公司徐俊祥
浙江省电力设计院方伟定
华东电力设计院诸白蒙
在比对研究的过程中,建筑工作小组开展了各类专题研究,进行了广泛的研究,围绕建筑防火方面内容进行了逐本逐条的深入研究分析,结合各大电力设计院的海外学习以及海外工程实践经验,对主要问题进行了反复研究,也提出了一些存在争议性的问题。
本研究报告的各章是对对照表中的内容进行详细说明和研究,与对照表一起构成中美防火防爆对比成果文件。
本研究报告的起草单位包括:
广东省电力设计研究、东北电力设计院、西北电力设计院、西南电力设计院、华东电力设计院、华北电力设计院工程有限公司、中南电力设计院、山东电力咨询院有限公司以及浙江省电力设计院。
主要起草人:
殷海洋蒋亚丽徐飙孟凌阮莉莉吴庆柏尹丽王坤朋俞音陈昀昀刘宏民徐文明吴桐罗振宇黄敏张辉赵一铭李育军石晶群李宽
本研究成果只是帮助广大读者和单位了解国内和国外标准规范的比对异同,如与国内外标准规范有出入,应以国内外标准规范的原文为准。
错漏之处,请读者不吝指教。
世界比较发达的国家及大国均制定了自己的建筑设计防火规范,并且均将此系列规范列为建筑设计必须遵守的强制性规范.由于美国在全世界的影响范围较大,在许多国家进行建筑设计时均要求遵守美国规范。
所以对中美防火规范(建筑部分)加以分析研究有利于在国际范围内的工程设计。
1.2比较研究的规范和标准
[1]《建筑设计防火规范》.GB50016-2006
[2]《火力发电厂与变电站设计防火规范》.GB50229-2006
[3]《氢气站设计规范》.GB50177-2005
[4]《建筑材料及制品燃烧性能分级》.GB8624-2006
[5]《建筑内部装修设计防火规范》.GB50222-2001
[6]《火电厂和高压变电站防火的推荐做法》
《NFPA®850RecommendedPracticeforFireProtectionforElectricGeneratingPlantsandHighVoltageDirectCurrentConverterStations2010Edition》-2010版
[7]《建筑的结构和安全标准》
《NFPA5000®BuildingConstructionandSafetyCode®2009Edition》-2009版
[8]《生命安全保障标准》
《NFPA101®LifeSafetyCode®2009Edition》-2009版
[9]《统一消防规范》
《NPFA1UniformFireCode™,2003Edition》-2003版
[10]《建筑物类性型标准》
《NFPA220StandardonTypesofBuildingConstruction》
[11]《建筑材料表面燃烧特性测试标准方法》
《TestMethodForSurfaceBurningCharacteristicsOfBuildingMaterials》AstmE84
[12]《爆燃过程通风的防爆标准》
《StandardOnExplosionProtectionByDeflagrationVentingEffective》NFPA68
[13]《国际建筑标准》
IBC《InternationalBuildingCode》
1.3对标方法
以国内的《建筑设计防火规范》.GB50016-2006、《火力发电厂与变电站设计防火规范》.GB50229-2006、文本中的文本章节作为本次建筑防火对标工作的框架结构,逐一进行对比;具体包括:
(1)建筑术语定义的区别;除国内上述两部规范定义的名词外还应包括:
防火门窗及建筑构件耐火极限的分类、国外标准新定义的建筑术语等。
(2)建筑物的火灾危险性分类和耐火等级及防火分区的对比;区分不同标准的建筑物的火灾危险性等级,功能防火安全等级,结构防火安全等级等。
(3)主厂房的安全疏散:
包括主厂房各车间和集中控制楼的安全疏散要求、安全出口的设置、疏散楼梯的要求(4)电厂其他建筑物的安全疏散:
包括输煤储煤系统、电气建筑、等安全疏散及氢站的防爆措施。
(5)建筑构造的防火安全不同。
美国的消防标准绝大部分由NFPA(NationalFireProtectionAssociation美国消防协会)或者标准组织制定,它包括建筑防火设计规范、灭火救援训练、器材相关规范(如1983、1670)等等,现已得到国内外广泛承认,并有许多标准被纳入美国国家标准(ANSI)。
大致可分为条文格式化(NFPA1,220,101,5000,850,包括核电的804,805)和性能化(AHJ(AuthorityHavingJurisdiction)、FM(工厂联合保险协会)、ASTM(美国材料测试协会))两种,总的趋势是从格式化逐步转向性能化,性能标准是建立在火灾试验、计算模型和评估模型之上。
试验数据、计算、评估模型的可靠与否是决定性能标准可行与否的关键,与格式标准是互补的关系。
比如NFPA标准中经常有条文规定应符合AHJ(AuthorityHavingJurisdiction)、FM(工厂联合保险协会)或ASTM(美国材料测试协会)等其它标准的要求,在美国,保险公司的保费与建筑消防水平有直接的关系,保险公司有自己的消防标准,协会或者标准组织制定的都为推荐做法(而国内的标准为条文式的或者可以说是强制的)。
故美国消防体系是不但要符合联邦政府的各种法规、还要符合各种协会制定的标准,相互补充,共同作用。
NFPA诸多消防标准中,如NFPA1、NFPA101、NFPA220、NFPA5000、NFPA80、NFPA850等等,都与我们的设计有密切相关的作用,但每个标准都是有所侧重。
NFPA1是介绍总体的消防要求规范、NFPA220是介绍建筑物的结构分类的、NFPA101是侧重生命安全方面、NFPA5000是重点介绍建筑类型、建筑构件的耐火要求、NFPA80是介绍防火门窗的要求。
由于电厂是属于特殊的工业建筑,NFPA唯独制定了NFPA850来指导电厂的消防设计,而在NFPA其他标准中基本不加论述,但除了符合NFPA850的规定外,其他构造、防火门窗、生命安全以及电厂中的办公建筑等等均应符合NFPA相关标准的规定。
电厂的消防设计是个系统设计,涉及到多专业的配合,并且结合设备情况、以及其他行业标准的因素共同考虑。
建筑设计是其中的一部分,建筑消防设计应综合考虑上述因素的同时,重点根据火灾危险性等级、灭火系统、人员安全等的因素来确定设计原则,并且以NFPA消防理论的以人为本、注重初期灭火、控制火灾蔓延等的因素来考虑电厂的建筑消防设计原则。
根据NFPA850的规定电厂的建构筑物按以下的原则执行。
电厂的主厂房、辅助生产建筑应按照NFPA850的5.2.2规定的按照特殊用处的工业建筑考虑,同时结合NFPA其他相关标准,重点按照NFPA850规定执行。
开敞结构或者地下建筑按照NFPA规定的特殊结构考虑。
重点按照NFPA5000的第三十一章的相关规定执行。
附属建筑类比如办公建筑等重点按照NFPA5000的第二十八章的相关规定执行。
材料库重点按照NFPA5000的第三十章的相关规定执行。
以上只是说明了执行标准的主要归类,在这些归类的标准章节中进行了详细论述,但同时还应满足其他相关标准的规定,比如NFPA1中也有很多详细规定。
4.1建筑物火灾危险性分类
中国《建筑设计防火规范》GB50016-2006(以下简称为《建规》)根据生产中使用或产生的物质性质及其数量等因素,火灾危险性划分为甲、乙、丙、丁、戊5类;根据储存物品的性质和储存物品的可燃物数量等因素,储存物品的火灾危险性同样分为甲、乙、丙、丁、戊5类。
表3.1.1及表3.1.3将火灾危险性定义为甲乙丙丁戊5类,美国的NFPA5000中6.3.2将火灾危险性也分为三大类:
低危险(Lowhazard)、普通危险(Ordinaryhazard)、高危险(Highhazard),其中高危险(Highhazard)又分为五类。
中国标准与美国准标的具体分类标准见对照表。
中国《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB50229-2006(以下简称为《火规》)中的表3.0.1/10.1.1对电厂的建(构)筑物的火灾危险性分类及耐火等级进行了划分,而NFPA850-2010,Chapter5GeneralPlantDesign中主要规定、建议了部分电厂功能用房、区域的耐火极限及防火区域的划分,但对火灾危险性则无论述。
中国《火规》规定电厂中,火灾危险性为甲类的为供氢站、燃气调压站,其中供氢站中的氢气、燃气调压站中的天然气属于可燃气体,与美标的Highhazardlevel2中的Flammablegasesandflammablecryogenicliquids对应,所以可将供氢站、燃气调压站分类对应为Highhazardlevel2。
中国标准火灾危险性为丙类的输煤系统用房中的煤属于可燃固体,与美标的Highhazardlevel3中的Flammablesolids,otherthandustsclassifiedashighhazardLevel2,stored,used,orgeneratedinamannercreatingahighfirehazard对应,所以可以将输煤系统用房分类对应为Highhazardlevel3。
现电厂用油中的柴油、重油乙类液体(闪点≤60℃);绝缘油等为丙类液体(闪点≥60℃),与美标NFPA1、IBC定义的Ⅲ类液体一致,而且电厂用油均储存于密闭容器中,所以使用、储存此类所以可将油品的用房与美标的Highhazardlevel3中的ClassI,ClassII,orClassIII-Aflammableorcombustibleliquidsthatareusedorstoredinnormallyclosedcontainersorsystemsatgaugepressuresoflessthan15psi对应,所以可将此类用房火灾危险性分类对应为Highhazardlevel3。
燃煤电厂特种材料库中可能存放少量的乙炔气瓶、润滑油、油漆等,与美标的Highhazardlevel2中的Flammablegasesandflammablecryogenicliquids对应,所以可将燃煤电厂特种材料库分类对应为Highhazardlevel2。
综合分析:
下表为根据以上分析作出的对比表。
表4.1建(构)筑物的火灾危险性分类对比表
建(构)筑物名称
火灾危险性
分类
(国标)
ClassificationofHazardofContents
(美标)
主厂房(汽机房、除氧间、集中控制楼、煤仓间、锅炉房)
丁
Ordinaryhazard
吸风机室
丁
Lowhazard
除尘构筑物
丁
Lowhazard
烟囱
丁
Lowhazard
脱硫工艺楼
戊
Lowhazard
脱硫控制楼
丁
Ordinaryhazard
吸收塔
戊
Lowhazard
增压风机室
戊
Lowhazard
屋内卸煤装置
丙
Ordinaryhazard
碎煤机室、转运站及配煤楼
丙
Ordinaryhazard
封闭式运煤栈桥、运煤隧道
丙
Ordinaryhazard
筒仓、干煤棚、解冻室、室内贮煤场
丙
Ordinaryhazard
供、卸油泵房及栈台(柴油、重油、渣油)
乙
Highhazardlevel3
油处理室
乙
Highhazardlevel3
主控制楼、网络控制楼、微波楼、继电器室
丁
Ordinaryhazard
屋内配电装置楼(内有每台充油量>60kg的设备)
丙
Highhazardlevel3
屋内配电装置楼(内有每台充油量≤60kg的设备)
丁
Ordinaryhazard
屋外配电装置(内有含油电气设备)
丙
Highhazardlevel3
油浸变压器室
丙
Highhazardlevel3
岸边水泵房、中央水泵房
戊
Lowhazard
灰浆、灰渣泵房
戊
Lowhazard
生活、消防水泵房、综合水泵房
戊
Lowhazard
稳定剂室、加药设备室
戊
Lowhazard
进水建筑物
戊
Lowhazard
冷却塔
戊
Lowhazard
化学水处理室、循环水处理室
戊
Lowhazard
供氢站
甲
Highhazardlevel2
启动锅炉房
丁
Lowhazard
空气压缩机室(无润滑油或不喷油螺杆式)
戊
Lowhazard
空气压缩机室(有润滑油)
丁
Ordinaryhazard
热工、电气、金属试验室
丁
Lowhazard
天桥
戊
Lowhazard
天桥(下面设置电缆夹层时)
丙
Ordinaryhazard
变压器检修间
丙
Ordinaryhazard
雨水、污(废)水泵房
戊
Lowhazard
检修车间
戊
Lowhazard
污水处理构筑物
戊
Lowhazard
给水处理构筑物
戊
Lowhazard
电缆隧道
丙
Ordinaryhazard
柴油发电机房
丙
Highhazardlevel3
特种材料库(燃煤)
乙
Highhazardlevel2
特种材料库(燃机)
丙
Highhazardlevel3
一般材料库材料
戊
Lowhazard
材料棚库
戊
Lowhazard
机车库
丁
Lowhazard
推煤机库
丁
Lowhazard
消防车库
丁
Lowhazard
天然气调压站(燃机)
甲
Highhazardlevel2
食堂(属民用建筑)
丁
Ordinaryhazard
办公楼(属民用建筑)
戊
Lowhazard
宿舍、招待所(属民用建筑)
戊
Lowhazard
4.2主厂房及其他生产建筑物防火区
在“防火分区”这一概念上,中国的规范与美国的规范并不完全相同。
国内消防规范提到的是防火分区的概念,而NFPA则涉及到防火分隔(FireCompartment)、防火区(FireArea)、防火屏障(FireBarrier)等三个概念,比较细致,不同的情况有多种的隔离措施。
这里面提到的防火区的概念不分建筑面积大小,不论房间还是设备,主要是为了采取防火隔离措施,以达到阻止火灾蔓延、以达到减少火灾损失的目的。
防火区的设置应该说是美国消防设计的核心。
通过防火区的设置来限制火灾的蔓延、保护人员安全、减少火灾损失的目的。
防火区的设置原则是根据可燃材料的类型、数量以及位置、还应考虑设备的因素,同时结合火灾探测系统和灭火系统的设置情况来考虑。
一般对于电气房间、电缆隧道、控制室、油箱、影响消防因素的泵房、发电机房以及其他火灾危险性较大的区域或者房间进行防火区的划分。
防火区的设置应贯彻到电厂所有的生产建筑和辅助生产建筑中去,这也是性能标准的重点体现。
比如运煤建筑和化学建筑等等的这些相关区域都应该考虑防火区的设计,同时以防火区为单位,内部往往需要考虑报警系统和灭火系统的设计。
防火区通过防火屏障、防火分隔以及其他的防火措施来实现相互之间的隔离。
根据NFPA850的第5.1.1.4条规定,分隔防火区的防火屏障的耐火极限不小于2h。
中国《火规》和《建规》中有关防火分区条如下文:
《火规》3.0.3,主厂房的地上部分,防火分区的允许建筑面积不宜大于6台机组的建筑面积;其地下部分不应大于1台机组的建筑面积。
《火规》3.0.4,当屋内卸煤装置的地下部分与地下转运站或运煤隧道连通时,其防火分区的允许建筑面积不应大于3000m2。
《火规》3.0.12,其他厂房的层数和防火分区的最大允许建筑面积应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016的有关规定。
《建规》3.3.3,厂房内设置自动灭火系统时,每个防火分区的最大允许建筑面积可按本规范第3.3.1条的规定增加1.0倍。
当丁、戊类的地上厂房内设置自动灭火系统时,每个防火分区的最大允许建筑面积不限。
仓库内设置自动灭火系统时,每座仓库最大允许占地面积和每个防火分区最大允许建筑面积可按本规范第3.3.2条的规定增加1.0倍。
厂房内局部设置自动灭火系统时,其防火分区增加面积可按该局部面积的1.0倍计算。
《建规》表3.3.1,厂房的耐火等级、层数和防火分区的最大允许建筑面积
生产类别
厂房的耐火等级
最多允许层数
每个防火分区的最大允许建筑面积(m2)
单层厂房
多层厂房
高层厂房
地下、半地下厂房,厂房的地下室、半地下室
甲
一级
二级
除生产必须采用多层者外,宜采用单层
4000
3000
3000
2000
-
-
-
-
乙
一级
二级
不限
6
5000
4000
4000
3000
20001500
-
-
丙
一级
二级
三级
不限
不限
2
不限
8000
3000
6000
4000
2000
30002000
-
500
500
-
丁
一、二级三级
四级
不限
3
1
不限
4000
1000
不限
2000
-
4000
-
-
1000
-
-
戊
一、二级三级
四级
不限
3
1
不限
5000
1500
不限
3000
-
6000
-
-
1000
-
-
《建规》表3.3.2仓库的耐火等级、层数和面积
储存物品类别
仓库的耐火等级
最多允许层数
每座仓库的最大允许占地面积和每个防火分区的最大允许建筑面积(m2)
单层仓库
多层仓库
高层仓库
半/地下仓库或仓库半/地下室
每座仓库
防火分区
每座仓库
防火分区
每座仓库
防火分区
防火分区
甲
3、4项1、2、5、6项
一级
1
180
60
—
—
—
─
—
一、二级
1
750
250
—
—
—
—
—
乙
1、3、4项
一、二级
3
2000
500
900
300
—
—
—
三级
1
500
250
—
—
—
—
—
2、5、6项
一、二级三级
5
1
2800900
700300
1500—
500—
—
—
—
—
—
—
丙
1项
一、二级
5
4000
1000
2800
700
—
—
150
三级
1
1200
400
—
—
—
—
—
2项
一、二级
不限
6000
1500
4800
1200
4000
1000
300
三级
3
2100
700
1200
400
—
—
—
丁
一、二级
不限
不限
3000
不限
1500
4800
1200
500
三级
3
3000
1000
1500
500
—
—
—
四级
1
2100
700
—
—
—
—
—
戊
一、二级
不限
不限
不限
不限
2000
6000
1500
1000
三级
3
3000
1000
2100
700
—
—
—
四级
1
2100
700
—
—
—
—
—
《建规》表5.1.7民用建筑的耐火等级、最多允许层数和防火分区最大允许建筑面积
耐火
等级
最多允许层数
防火分区最大允许建筑面积(m2)
备注
一、二级
按本规范第1.0.2条规定
2500
1.体育馆、剧院的观众厅,展览建筑的展厅,其防火分区最大允许建筑面积可适当放宽。
2.托儿所、幼儿园的儿童用房和儿童游乐厅等儿童活动场所不应超过3层或设置在四层及四层以上楼层或地下、半地下建筑(室)内。
三级
5层
1200
1.托儿所、幼儿园的儿童用房和儿童游乐厅等儿童活动场所、老年人建筑和医院、疗养院的住院部分不应超过2层或设置在三层及三层以上楼层或地下、半地下建筑(室)内。
2.商店、学校、电影院、剧院、礼堂、食堂、菜市场不应超过2层或设置在三层及三层以上楼层。
四级
2层
600
学校、食堂、菜市场、托儿所、幼儿园、老年人建筑、医院等不应设置在二层。
半/地下建筑(室)
500
-
备注
建筑内设置自动灭火系统时,该防火分区的最大允许建筑面积可按本表的规定增加1.0倍。
局部设置时,增加面积可按该局部面积的1.0倍计算。
美国NFPA850中的条文:
(1)美国决定防火区域的因素(NFPA850条文5.1.1.2):
Ø可燃物类型、数量、密度、地点等因素;
Ø电厂设备的位置及轮廓;
Ø损失电厂设备的后果;
Ø火灾监测系统的位置。
(2)美国规范哪些房间或建筑为独立防火区域(NFPA850条文5.1.1.3):
Ø将电缆分布室、电缆隧道和高压导线与周围区域隔离;
Ø将控制室、计算机室或联合控制/计算机室与周围区域隔离
Ø将电缆设备集中的机房,如开关设备房和继电器室等与周围区域隔离
Ø将电池室与相连的电池充电设备与周围区域隔离
Ø将检修车间与周围区域隔离
Ø如果消防泵是灭火用水的唯一来源,则将主消防泵与备用消防泵隔离
Ø将消防泵与周围区域隔离
Ø仓库与周围区域隔离
Ø将应急发电机彼此隔离并与周围区域隔离
Ø燃烧化石燃料的锅炉辅助间与周围区域隔离
Ø用于持续点燃锅炉的燃油泵、燃油加热装置与周围区域
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