涂装车间电气消防设计讲课稿.doc

涂装车间电气消防设计
 (2010-01-16 11:53:27)
摘要： 针对涂装车间消防电气设计的特殊性，提出各区域电气消防的设计做法。
关键词：调输漆间 油漆贮存间 喷漆区域 防爆火焰探测器 防爆感温探测器 气体浓度探测器    
在汽车、摩托车等整车生产工厂中，涂装车间极其重要的一环，其生产工艺复杂，设备造价昂贵，且由于在涂装车间中喷漆工艺的存在，使得涂装车间成为正常四大工艺车间（冲压、焊接、涂装、总装车间）中最为危险的车间，近年来，涂装车间多次发生火灾事故，每次事故直接损失平均都大于200万元，特别是随着涂装技术在汽车、摩托车行业成功的运用，涂装工艺也正在往各行业如汽车配件、冰箱甚至手机等行业开始大量使用，因此正确认识涂装车间火灾的危险性，并采取适当的消防安全措施是一个关键的问题。
涂装车间以轿车涂装工艺最为复杂，也是最高端、最成功的应用，下面以轿车涂装车间为例进行分析。
下面为某工厂涂装车间生产工艺流程：
车身检查→大流量冲洗→ 预脱脂(喷)→脱脂(浸+喷) →第一水洗(喷) →第二水洗(浸+喷) →表面调整((浸+喷) →磷化((浸+喷) →第三水洗(喷) →第四水洗(浸+喷) →第一纯水洗(喷) →第二纯水洗(喷) → 高压喷淋（喷） →新鲜纯水洗(喷) →阴极电泳（UF0喷）→ UF1水洗（喷）→UF2水洗((浸+喷) →UF3水洗(喷) →新鲜UF水洗(喷)→第三纯水洗(喷) →第四纯水洗(浸+喷) →新鲜纯水洗（喷）→沥水→转挂→吹水→电泳烘干→强冷→电泳检查→电泳打磨→涂焊缝密封胶、隔音垫→喷涂PVC→手工擦净→静电除尘→喷中涂→烘干→强冷→中涂打磨→手工擦净→静电除尘→喷底漆→喷清漆→流平→烘干→强冷→
检查→抛光、在线修补→喷蜡→送总装  
               返修、返工               
 上述工艺中，火灾危险性较大的区域为：
1、调输漆间、油漆贮存间；2、喷漆区域；3、采用天然气（或液化石油气）的烘房区域；4、晾干区、喷漆室和晾干室的静压区、文丘里室、烟道及烟囱、点修补室、洁净区等。
涂装车间火灾危险性分类一般均可以划分为丁类，但在我院的设计实践中发现我国有些城市消防主管部门对此的认识也不足，多次把本可定义为丁、戊类厂房的定义为丙类，这一点应特别注意。事实上新版<<建筑防火规范>>(GB 50016-2006)第3.1.2对此已有了明确规定。
对于国内绝大多数整车涂装车间都能满足上述要求，当然也有对于个别零部件涂装车间不能满足上述要求而被应定性为丙类（如保险杠等塑料件涂装车间），此时，整个车间按GB 5016-98<<火灾自动报警系统设计规范>>应为二级保护对象，整个车间应设置火灾探测器，考虑到这种情况非常少见，这里不做讨论。
下面就涂装车间常见的火灾危险性较大的区域电气消防说明如下：
一、        调输漆间、油漆贮存间电气消防设计
 由于该区域储存油漆及调制油漆的场所，储漆间主要用于生产时储存少量桶装油漆（一昼夜的生产消耗量），调输漆间主要用于油漆的调配及管道压力输送。其主要危险物为二甲苯溶剂及少量苯和甲苯，均属易燃液体，火灾危险性为甲类，特性为与空气混合达到爆炸浓度后，遇火燃烧爆炸。按照GB 50058-92<<爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范>>，该区域可划分为1区（国外与中国划分有所不同，如美国把该区划分为0区）。
国内调输漆间、油漆储存间消防一般采用高压CO2灭火系统作为主要灭火设施，同时采用闭式自动喷水灭火系统作为火灾复燃后的二次扑灭及火灾降温的辅助设施，并作为建筑物的消防保护设施。为了做到火警的提前发现，按GB 5016-98要求，该区域还应设置气体浓度报警系统。
1、           该区域高压CO2灭火系统电气消防一般做法如下：
调输漆间、油漆储存间设置防爆感温探测器和防爆火焰探测器（红外），每个火焰探测器均带编码地址，当两个火焰探测器或两种探测器（感温和火焰）均动作后由火灾报警盘发出启动CO2操作盘的指令信号。
每个气体灭火区的每个入口门上方设放气警告灯，在气体喷洒前发出声光指示，用于提醒现场人员不要进入保护区内。
每个气体灭火区的每个入口门旁１.3米设置紧急启动／停止按钮，在紧急情况下可按下紧急启动启动气体灭火装置时，且发现为误报时，在３０s内，可按下紧急停止按钮，停止CO2喷洒。
每个气体灭火区的每个入口门方设声光报警器，防护区内设置防爆声光报警器，在气体喷洒前发出声光报警，用于提醒现场人员不要进入保护区内，保护区内人员要迅速撤离。
当作用区域内发生火情时，报警控制器接收到两个或两种探测器报警，控制器发出以下联动命令：
（１）机器人停止喷涂；
（２）输调漆停止供应油漆；
（3） 启动相关区域消防广播；
（4）关闭排风机及排风管上防火阀及调输漆间、油漆贮存间正常照明（分励脱扣）；
（5） 点亮该区域应急照明；
（6） 启动CO2控制盘；
（7） CO2控制盘按下述顺序联动设备：
启动报警区声光报警器及放气指示灯--→延时30s-→打开氮气电磁阀---→喷CO2--→灭火
（8） 其他相关非消防电源切断（消防控制室手动）。
注：采用防爆火焰探测器（红外）是考虑到该区域火灾为无烟火灾，设置的防爆感温探测器仅作为补充，这是因为防爆感温探测器对火灾反应不灵敏，到火灾后期才能发现。另外设计国外公司在中国的涂装项目，防爆感温探测器可能是不被认可的。
2、           该区域高压气体浓度报警系统电气消防一般做法如下：
为保证可靠，气体浓度报警器不建议总线式，要求每个气体探测控制器能够做输出到高、低限浓度报警，这样可以做到灵活的控制。
调输漆间、油漆贮存间检测气体为二甲苯，探测器保护半径按5~7.5 米为宜，并设置容易集聚的场所，因二甲苯气体比重高于空气，探测器安装高度距地面0.5米为宜。
当调输漆间、油漆贮存间任意探测器探测到泄漏浓度达到爆炸下限1/4时，消防控制室显示报警位置，且当该区域排风机此时未启动应通过控制模块启动排风机联动。
当该区域内任意探测器探测到泄漏浓度达到爆炸下限1/2时，消防控制室进行第二次报警，提醒相关人员进行紧急处理。

二、        喷漆区域电气消防设计
　下图为某工程喷漆室的剖面示意图，供大家参考：
　　喷漆室是一般采用上送风下排风的文丘里式喷漆室，喷漆室上部为用于均衡风速的动压室和静压室，中间为喷漆操作空间，下部为漆雾净化环保处理的文丘里开口。空调送风机组将经过净化后的空气通过动压室、静压室分配后均匀送至喷漆操作空间，喷漆室的排风机组通过喷漆室底部的文丘里开口将经过水雾洗涤过不含漆雾的空气排出，送至集中排气烟囱排至大气中。
   喷漆室采用不锈钢板和夹胶玻璃形成半封闭的空间，底部为漆雾净化环保处理的文丘里开口，无法形成全封闭结构（参见下图-喷漆室结构断面示意图），不适合采用二氧化碳灭火系统。

喷漆室是实施油漆喷涂作业的场所，作业方式一般是采取机器人喷涂和人工喷涂相结合的方式，根据喷漆室发生火灾的经验教训来看，其危险物主要为油漆中的二甲苯类溶剂和喷漆过程中附着在喷漆室底部钢格栅板上的漆渣，着火原因一般为漆渣着火，该类火灾属于A类火灾，设计采用自动喷水雨淋灭火系统和闭式自动喷水灭火系统。闭式自动喷水灭火系统作为雨淋灭火系统的辅助灭火设施。

1、雨淋系统电气消防一般做法如下：
雨淋系统保护对象为中涂、面漆、清漆喷漆室，上述区域设置设置防爆感温探测器和防爆火焰探测器（红外），每个火焰探测器均带编码地址。
当保护区(中涂、面漆、清漆喷漆室)内发生火情时，报警控制器接收到当两个火焰探测器或两种探测器（感温和火焰）均动作后信号后，联动控制要求如下：
（１）关闭供料系统；
（２）输调漆停止供应油漆；
（3）停止一切喷涂作业，其中对于机器人，喷涂停止并切断机器人供电电源；
（4）停止一切进入喷漆区的传送设备；
（5）喷漆室风机停止运行；
（6）启动相关层消防广播及喷漆室防爆警铃；
（7）启动保护区对应的雨淋阀和喷淋水泵；
（8）区域相关非消防电源切断（消防控制室手动）。
注：GB12367-2006<<涂装作业安全规程 静电喷漆工艺安全>>第4.6.5条要求采用火焰探测器进行检测。并在0.5秒内对火焰做出反应并完成上述联动要求。另外因人工喷涂段室体内在因很大（可达80Db以上），采用防爆扬声器效果很差，而防爆警铃输出声压较高，采用防爆警铃较为合理。
2、浓度报警系统电气消防一般做法如下：
另外因喷漆室内喷漆导致喷漆室内在正常生产时有油漆及二甲苯的气体挥发，但喷漆室通风量很大（换气次数可达200次以上）,室体内爆炸性气体不易集聚，因此，喷漆室可按爆炸危险性环境1区考虑（国外如美国把喷漆室也划分为1区）。
按GB 5016-98<<火灾自动报警系统设计规范>>和GB12367-2006<<涂装作业安全规程 静电喷漆工艺安全>>的要求，喷漆室体内（机器人喷涂段和人工喷涂段）应设置气体浓度报警装置，设置浓度探测器。
喷漆室内检测气体为二甲苯，探测器保护半径按5~7.5 米为宜，并设置容易集聚的场所，因二甲苯气体比重高于空气，探测器安装高度距喷漆格栅地坪上0.5米为宜。
当喷漆室任意探测器探测到泄漏浓度达到爆炸下限1/4时，消防控制室显示报警位置，提醒相关人员进行处理。当该区域内任意探测器探测到泄漏浓度达到爆炸下限1/2时，消防控制室进行第二次报警，按GB12367-2006<<涂装作业安全规程 静电喷漆工艺安全>>要求联动停止油漆自动供料系统，切断喷漆室供电并和自动灭火系统连锁。
3、防排烟系统电气消防一般做法如下：
该区域常常无法做到自然排烟而采用机械排烟，一般将排烟系统设置在洁净室内，这是因为：喷漆室为火灾危险区域，喷漆室的两侧为缓冲洁净区。正常工作时操作工人是经过风淋室进入缓冲洁净区后再进入喷漆室工作的，疏散时工人也是从喷漆室出来后经过缓冲洁净区疏散的，因此在发生火灾后，缓冲洁净区是人员较为密集处。考虑到以上原因，将机械排烟系统设置在缓冲洁净区是比较合适的。
该系统电气消防一般做法如下：
在洁净室设智能感烟和感温探测器，当洁净室有两个探测器报警时，联动控制要求如下：
（1）关闭排风系统上的防烟防火阀，打开洁净室全自动排烟阀,当烟气温度高于280℃时，洁净室排烟风机前的排烟阀熔断器动作关闭，连锁关闭风机；
 （2）启动一、二、三层消防广播及喷漆室防爆警铃；
 （3）切断该区域非消防电源，开启应急照明。

需要说明的是：
（1）    GB12367-2006<<涂装作业安全规程 静电喷漆工艺安全>>为2006年9月1日实行的规范，该规范要求浓度报警联动停止油漆自动供料系统，切断喷漆室供电并和自动灭火系统连锁，笔者认为有不妥的地方，这是因为气体浓度高并不意味着火警的发生，有可能导致不必要的停线，为了满足规范的要求，在浓度达到报警下限（爆炸下限的25%）时仅在消防控制室，提醒相关人员进行处理，当浓度达到报警上限（爆炸下限的50%）时再联动相关设备。
（2）    是否在喷漆室设置浓度报警，笔者个人持保留态度，主要原因是担心造成不必要的停线，根据笔者了解到，美国通用汽车是要求把浓度报警设置在与喷漆室相邻的洁净室内，上述做法笔者较为认同。

三、        烘房区域电气消防设计
烘房区域消防设施主要有水幕系统及气体浓度报警系统，水幕系统主要设置中涂、面漆烘房各进口位置。主要目的为防止晾干区发生火灾向烘干炉蔓延。气体浓度报警系统是考虑该区域一般采用天然气或液化石油气作为烘房区烘炉的燃料，在管道连接处（如法兰）及烘炉燃烧器处可能发生气体泄漏。
 电气消防设计一般在中涂及面涂烘房入口前的流平段末端设置防爆感温探测器。当中涂或面涂流平段末端的两个探测器均报警时，打开对应的雨淋阀，启动水幕。需要注意的是：在检修烘房时应把防爆感温探测器隔离出系统，以防止热气进入流平段导致水幕误动作。
气体浓度探测器的设置位置可根据气体类型、燃烧器位置及输送管道位置进行综合考虑。
当气体泄露时，可燃气体的低报、高报信号均通过消防模块传送至消防控制室，并与车间燃气入口阀门联动。
在燃气车间入口处的燃气阀按下述原则进行控制：
当燃气泄漏浓度达到爆炸下限20%时，消防控制室显示报警位置，要求相关人员应进行处理。
 ² 当燃气泄漏浓度达到爆炸下限50%时，消防控制模块自动切断车间入口处的燃气阀。
四、        晾干区、喷漆室和晾干室的静压区、文丘里室、烟道及烟囱、点修补室、洁净区等区域
上述区域主要采用闭式自动喷水灭火系统。电气设计把相关的信号阀、水流指示器、压力开关等信号传到消防控制室，由压力开关启动喷淋泵。
考虑到晾干区、点修补室、烟道等场所，也存在二甲苯的挥发气体，上述场所设置浓度报警器为宜。

五、其他电气消防设计
1、消防报警系统设计
   从上述内容可以看出，涂装车间的消防联动设施很多，应设置消防控制室。控制室设置直接对外的直线电话。
报警系统可采用集中报警系统，系统由一台集中报警控制器和多台显示器组成，系统能对涂装车间的火灾探测器工作状态和线路状态、消防联动设备进行显示、检测、报警和控制。
报警控制器设置应主电源和直流备用电源。主电源采用双回路消防电源，直流备用电源采用火灾报警控制器的专用蓄电池。在外供电回路正常时，可对蓄电池组进行浮充充电。在外供电回路发生故障时，能自动切换至由蓄电池组对控制盘进行供电。
消防系统与车间供配电系统、防雷系统共用接地极，接地电阻不大于1欧。
2、手动报警器设置
涂装车间宜设置手动报警器，可按以下原则设置：
每个防火分区，应至少设置一只手动火灾报警按钮。从一个防火分区内的任何位置到最邻近的一个手动火灾报警按钮的步行距离，不大于30m。
手动火灾报警按钮应设置在明显和便于操作的部位，安装在墙上距地(楼)面高度1.5m处。
3. 消防电话系统设置
涂装车间应设置消防电话系统，总线式或多线制均可。
   建议在每个手动报警按钮盒内，均设置消防电话插孔。
消防电话分机可设置在以下场所：中央控制室、消防水泵房、配电室、通风空调机房、火灾重复显示屏、CO2管网灭火系统应急装置处（钢瓶间及防护区入口处）、洁净室入口等。上述设置方法可保证用户使用非常方便、及时。
4、 消防广播系统及警铃设置原则：
涂装车间设置广播系统时，应特别注意车间的本底噪音很高，很多场所本底噪音达80dB以上，扬声器的功率需慎重选择。
建议对于本底噪音很大的场所如调漆间、储漆间、、喷漆室、注蜡室（如果有）、喷蜡模组（如果有）等爆炸危险场所设置室内防爆警铃。
5、对于某些涂装车间，还设有充电间、注蜡室、喷蜡模组，对于充电间应考虑设置气体浓度探测器，探测气体为氢气，注蜡室、喷蜡模组往往设置雨淋系统，做法可参考喷漆室。涂装车间的消火栓泵的联动控制与一般工程相同，这里就不再赘述了。