消防设计专篇

1 总论 1.1 概论

某某公司氢氧气站隶属于某某公司。该公司位于东海县平明镇，其建设的氢氧气站为新建项目。该氢氧气站位于公司厂区内。站区北侧为厂区主要道路，东侧为水塘，南侧及西侧均为厂区料场。

本站的主要任务为通过电解水来制取氢气和氧气，并通过管路将成品气体输送至各用气点。站内主要建、构筑物为制氢站房及循环水泵房。根据《建筑设计防火规范》GB50016-2006的要求，站内制氢站房的火灾危险性等级为“甲”类，循环水泵房生产火灾危险性等级为“戊”类。

设计中各建筑物的安全距离严格执行国家有关规范要求。 1.2 设计规模与设计内容 1.2.1 设计规模

根据某某公司的要求，本设计为水电解制氢系统，制氢装置为2套，每套氢气产量为250Nm3/h，氧气产量为125Nm3/h。 1.2.2 设计内容

本项目设计内容主要包括： （1） 氢氧气站总平面设计 （2） 制氢站房及罐区工艺设计

（3） 氢氧气站电气系统设计（含配电、照明、防雷、防静电） （4） 制氢站房及循环水泵房土建设计 （5） 制氢站房及循环水泵房给排水设计 （6） 站区消防设计 1.3 设计依据

（1）某某公司提供的厂区总平面图；

（2）某某公司提供水电解制氢系统流程图及设备资料。 1.4 设计原则

1.4.1 认真贯彻国家和有关部门颁布的关于建设项目的法律、法规及各专业的设计规范。确保“三同时” 项目的实施和三废治理效果，做好消防、环

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保和劳动安全卫生方面的设计工作。

1.4.2 选用和配备技术先进、性能可靠的设备，以确保项目顺利建成投产。 1.4.3 本着竭诚为业主服务的精神, 尊重其合理要求,努力做到资源配置合理、尽可能降低工程建设投资。

1.5 各专业遵循的设计、施工及验收规范

《建筑设计防火规范》 GB50016-2006 《氢气站设计规范》 GB50177-2005 《氧气站设计规范》 GB50030-2007 《工业金属管道设计规范》（2008年版） GB50316-2000

《工业金属管道工程施工及验收规范》 GB50235-2010 《现场设备、工业管道焊接工程施工机验收规范》 GB50236-98 《屋面工程质量验收规范》 GB50207-2002 《钢结构工程施工及验收规范》 GB50205-2001 《钢结构设计规程》 GB50017-2003 《混凝土结构设计规范》 GB50010-2010 《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2002 《建筑抗震设计规范》 GB50011-2010 《构筑物抗震设计规范》 GB50191-93 《建筑灭火器配置设计规范》 GB50140-2005 《化工设备、管道外防腐设计规定》 HG/T20679-1990 《供配电系统设计规范》 GB-50052-2009 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》 GB50058-92 《低压配电设计规范》 GB50054-95

《建筑物防雷设计规范》 （2000年版）

GB50057-94

《建筑照明设计标准》 GB50034-2004 《石油化工企业设计防火规范》 GB50160-2008 《火灾自动报警系统设计规范》 GB50116-98

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《通用用电设备配电设计规范》 GB50055-93 《化工企业静电接地设计规程》 HG/T20675-1990 《化工企业爆炸和火灾危险环境电力设计规程》 HG/T20687-1989

2 火灾危险性及防火措施 2.1 产品的火灾危险特性 2.1.1 氢气 （H2）

分子量：2.0

物理性质：无色无臭气体。极微溶于水；无毒、无腐蚀性；极易燃烧。 密度：0.0899g/L 相对密度：0.070(-252℃) 熔点：-259.18℃ 沸点：-252.8℃ 爆炸极限：4.1%~74.2% 自然点：400℃

气化热：454.3千焦/千克 蒸汽压：1013KPa 临界温度：-239℃ 临界压力：1297KPa

危险特性：氢气与空气混合能形成爆炸性混合物。遇火星、高温能引起燃烧爆炸。比空气轻，在室内使用或储存氢气，当有漏气时，氢气上升滞留屋顶，不易自然排出，遇到火星时会引起爆炸。

灭火方法：雾状水、二氧化碳。 2.1.2 氧气 （O2）

分子量：32

外观与性状：无色无味气体 相对密度：1.14(-183℃) 熔点：-218.4℃

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沸点：-183℃

气化热：215.6千焦/千克 临界温度：-118.4℃ 临界压力：5080KPa

危险特性：与乙炔、氢、甲烷等易燃气体按一定比例混合能形成爆炸性混合物。能使油脂剧烈氧化引起燃烧爆炸。有助燃性。

灭火方法：用雾状水灭火、泡沫、二氧化碳。 2.2 产品的火灾危险分类

氢气火灾危险性类别为“甲”类，氧气火灾危险性类别为“乙”类。 2.3 建、构筑物的生产火灾危险性分类

制氢站房生产火灾危险性类别为“甲”类。 循环水泵房生产火灾危险性类别为“戊”类。

罐区：氢气储罐和氧气储罐布置在同一罐区内，其生产火灾危险性类别为“甲”类。 2.4 防火措施

根据规范，本工程防火措施以灭火器具及消防水为主。 3 工艺设计 3.1 生产原理

本工程制氢的方法为电解水制氢，其原理为：

水电解制氢采用30%氢氧化钾溶液作为电解液。电解液在强制循环、电解槽通以直流电的条件下，在电解槽内电解产生氢气和氧气，并分别随同碱液一起进入制氢装置。通过制氢装置碱液循环泵的强制循环，含碱液的氢气和氧气分别经过制氢装置的氢分离器、氧分离器、氢气水分离器、氢冷却器、氧气冷却器、氢排水器、氧排水器等设备产生较为纯净的氢气及氧气。为了满足用户所需氢气纯度的要求，从制氢装置出来的氢气经过纯化装置的脱氧、分离、吸附干燥、过滤除尘等工序获得纯度较高的干燥氢气。

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成品氢气和氧气通过管路输送至制氢站房外的罐区进行储存。 工艺流程见施工图B1476F-10002-2(A)、B1476F-10002-3(A)、B1476F-10003-2(A)。 3.2 主要设备

制氢站房内布置有2套电解水制氢装置，每套装置能力为氢气250Nm3/h，氧气125Nm3/h。每套装置主要设备有：电解槽、制氢装置、纯化装置等。

氢气储罐及氧气储罐均为固定容积罐。氢气总容积为4×60m3，单罐工作压力为2.6MPa（绝压）。氧气罐总容积为2×60m3，单罐工作压力为2.6MPa（绝压）。氢气储罐与氧气储罐外形尺寸均为φ3.0m×9.447m。

4 总图

4.1 地理位置及气象条件

该站位于东海县平明镇某某公司厂区内，站区地势平坦，交通便利，地理位置优越 。北侧为厂区主要道路，东侧为水塘，南侧及西侧均为原料堆场。

连云港气候宜人，属暖温带南缘温润性气候，气候温和湿润，四季分明，全年主要风向为东南东风，次导风向为北东风。

年平均气温： 14.2℃； 历史极端最高气温： 39.8℃； 历史极端最低气温： -10.4℃； 最大冻土深度： 250mm； 年平均降水量： 985mm； 最大降水量： 1241mm； 最大积雪深度： 280mm； 年平均风速： 3.1m/s； 年最大风速： 29.3m/s； 4.2 总平面布置的原则

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本工程总平面布置主要依据以下设计原则进行设计： 4.2.1 满足生产工艺要求，工艺流程及物料管线输送顺畅便捷。 4.3.2 执行国家及行业有关防火、防爆、安全卫生、环境保护等标准规范的要求。

4.2.3 设备布置应考虑方便操作、维修、安全及施工场地的要求。 4.2.4 充分考虑风向、场地自然地形标高等因素，合理进行平面及竖向布置。

4.2.5 绿化美化。 4.3 总平面布置

某某公司氢氧气站占地面积为4032m2，站区布置有制氢站房、氢气及氧气罐区、循环水泵房。制氢站房内含电解变压器间、整流间、制氢间、辅助间、低压配电室、值班室、备品备件室。

站区四周用非燃烧材料砌2.6m高的实体围墙。 各建、构筑物详细布置见附图B1476F-10001(B)。 新建主要建、构筑物见表4.4.1。

表4.3.1 新建主要建构筑物一览表

序号 1 2 3 4 名称 制氢站房 罐区 循环水泵房 循环水池 面积m2 684 260.82 24 84 外形尺寸m 38.0×18.0 20.7×12.6 4.0×6.0 14.0×6.0

各建筑物的防火间距严格执行GB50016-2006《建筑设计防火规范》、GB50177-2005《氢气站设计规范》、GB50030-2007《氧气站设计规范》等有关防火、防爆规定。各建、构筑物的安全距离均满足设计防火规范要求。

表4.3.2 站区内主要建、构筑物间防火间距

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某某公司氢氧气站 消防设计文件 规定间距建筑物 相邻建筑物 （m） 围墙（北侧） 主要道路（北侧） 制氢站房 罐区 围墙（西侧） 围墙（东侧） 制氢站房 围墙（东侧） 罐区 围墙（南侧） 循环水泵房 5.00 15.0 5.38 17.38 15.00 5.00 5.00 15.00 5.00 16.30 13.30 11.30 16.30 11.80 循环水泵房 5.00 15.00 12.00 （m） 14.6 18.7 15.30 《氢气站设计规范》表3.0.3 《氢气站设计规范》表3.0.3 《氢气站设计规范》表3.0.3 《氢气站设计规范》表3.0.3 《氢气站设计规范》表3.0.3 《氢气站设计规范》表3.0.3 《氢气站设计规范》表3.0.3 《氢气站设计规范》表3.0.3 《氢气站设计规范》表3.0.3 《氢气站设计规范》表3.0.3 设计间距备 注 4.4 消防通道

站区内除绿化带外场地结构均为混凝土，满足原料、成品的运输及消防的要求。 消防通道宽度4m～6m,转弯半径最小6m。

5 土建

本项目主要建、构筑物有制氢站房、氢气及氧气罐区、循环水泵房、循环水池。制氢站房内含电解变压器间、整流间、制氢间、辅助间、低压配电室、值班室、备品备件室。

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5.1 制氢站房

占地面积：697.4 m

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建筑面积：697.4 m2 建筑层数：一层 建筑高度：10.7米 建筑生产类别：甲类

耐火等级：本车间专用变压器室耐火等级为一级，其余为二级 结构选型：混凝土框架结构

建筑物构建的构造及燃烧性能、耐火极限：建筑物的部分墙体采用砼轻质砌块，用M7.5水泥砂浆砌筑。防爆墙墙身厚度240mm，耐火时间≥3小时。梁柱为混凝土现浇结构，屋顶为混凝土现浇结构，制氢间屋顶采用80厚岩棉夹芯板屋面，墙体局部采用100厚轻质ALC防火板，轻质屋面和墙体用于车间的泄压，构件的燃烧性能能达到二级耐火等级要求。

建筑物使用功能：本项目为生产用房，布置生产车间及该车间专用变配电房、值班用房。

平面布局：平面布置采用矩形。

防火分区划分：制氢站房建筑面积697.4 m2，整个车间为一个防火分区，满足《建筑设计防火规范》第3.3.1条规定的甲类单层厂房每个防火分区的最大允许建筑面积为3000m2的要求。

建筑的安全疏散：制氢间设有两个安全出口，辅助间设有两个安全出口，整流间设有两个安全出口，厂房内最远一点到最近安全出口的距离约为18米，完全满足《建筑设计防火规范》第3.7.1，3.7.2，3.7.4条规定的厂房安全出口应分散布置且不少于2个的要求，且甲类单层厂房内任一点到最近安全出口的距离为不大于30米的要求。

5.2 罐区

氢气与氧气储罐均为露天布置。罐区地坪为混凝土地面，罐区四周设有1m高的防护栏。

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5.3 循环水泵房

循环水泵房为单层建筑，其生产火灾危险性类别为“戊”类，建筑耐火等级为二级。砖混结构。

6 电气 6.1 设计依据

各专业提供用电设备技术条件、业主提供的关于项目的工程资料。 6.2 消防电源

本工程主要用电负荷有：制氢站房（甲类生产厂房）内生产用电，正常照明、应急照明等，其中消防及应急照明用电为二级负荷，其它均为三级负荷。

本区域电源引自某某公司厂区内35kV变配电站。厂区内设35kV变电站一座，根据负荷等级，两回电源进线，采用专用架空线路供电，电压等级为35kV，两路电源线一用一备。厂区内另设置有柴油发电机为备用电源，柴油发电机容量800kW。

消防用电负荷采用双回路供电末端自动切换。

配电线路采用阻燃电缆(ZR-YJV-IKV或ZR-YJV22-IKV)，穿钢管或直埋敷设。 6.3 应急照明 6.3.1 应急照明设置

根据有关规范要求及使用场所的环境条件，氢气站及配电室内设应急照明，疏散照明安装在车间出口等位置，配电线路采用阻燃导线，穿钢管敷设。疏散照明照度≥0.5lx，应急时间≥30min；应急照明照度等于正常照明照度，应急时间≥30min。 6.3.2 应急照明电源、灯具

氢气站等应急照明电源由本建筑物就近的照明配电箱引来，所有应急照明灯具、安全出口标志灯选用自带蓄电池节能型灯具，应急时间根据场所不同不小于30min。

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备用照明灯具选用自带蓄电池节能型应急灯。事故照明灯及疏散指示灯设置玻璃或其它非燃烧材料制作的保护罩。 6.4 防雷接地

⑴ 防直击雷：氢气站为二类防雷建筑物，在屋面做12m*8m的防雷网格，采用屋面敷设避雷带作为接闪器防直击雷保护，所有高出屋面的金属物、设备金属外壳等与屋面避雷带可靠连接。防雷引下线利用柱内钢筋作为防雷引下线，利用基础内钢筋网作为接地极，它们之间可靠地焊接成一体。

罐区为二类防雷建筑，因为金属罐体，且金属罐体壁厚大于4mm，放散口上设有阻火器,不另设接闪器进行设防。所有钢体均进行防雷接地，接地点应不少于两处，罐体、输送管道等金属附件应作可靠的电气连接并接地。

（2）防感应雷：凡可能产生静电的设备、输送储存易燃易爆的储罐、管道、阀门等均应作防静电接地。并与区域内联合合接地装置可靠连成一体。管道在始端、末端、分支处设防静电接地，接地电阻小于100欧。平行敷设的管道间距小于100mm时每20米用金属线跨接， 跨接线为BV-1X6mm2，管道交叉且净距小于100mm时亦应加跨接线采用金属螺栓或卡子紧固的金属法兰，可不装静电连接线，但应保证至少有有两个螺栓或卡子具有良好的导电接触面。

（3）防雷电波侵入措施：采用对建筑物电缆进出线两端将电缆金属外皮、钢管等与电气设备接地装置相连。以及采用浪涌保护器等保护措施。 （4）厂区接地：厂区内低压配电系统的接地型式为采用TN-S制，防雷接地、工作接地、保护接地等公用一组接地体，其综合接地电阻不大于1欧姆。

6.5 火灾自动报警系统

根据《建筑设计防火规范》、《火灾自动报警系统设计规范》，本氢气站内设置可燃气体浓度检测报警装置，一旦发生泄露可立即报警。

报警控制器设在值班室内。

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火灾报警线路电源线采用ZR-BV-750V-2X1.5 mm2穿钢管敷设，信号线采用ZR-RVS-2X1.0mm2铜芯塑料线，线缆在车间内穿钢管敷设。

7 消防系统 7.1 设计原则

本项目设计在设计中认真贯彻“预防为主，防消结合”的方针，严格执行国家有关防火规范及规定，采取完善、有效的防火措施，防止和减少火灾危险。 7.2 消防系统

本工程消防系统为：消防给水系统及灭火器系统。 7.2.1 消防给水系统

本站消防水利用某某公司厂区内消防水系统。从厂区内消防水主管道上引DN150的管路进氢氧气站。站区内消防水管路成枝状布置，管网管径DN150mm，为埋地敷设。埋地钢制管道采用环氧煤沥青加强级防腐。消火栓采用SS100/65型室外地上式消火栓，其保护半径不超过120m。厂区设置3个地上式消火栓，水泵接合器1个。 7.2.2 灭火器设计

根据火灾类别，本设计在各灭火区域均设置一定数量的手提式磷酸胺盐干粉灭火器或二氧化碳灭火器，各配置点的灭火器不应少于2具。厂区共设置MF8干粉灭火器8个，CO2泡沫灭火器6个，MF50推车式干粉灭火器1个，详见施工图。

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