厂房生产工艺对消防给排水系统设计影响因素分析

现代厂房因其所承载的生产任务不同，工艺流程各异，设备结构和作业环境复杂多变，导致消防安全面临诸多挑战。传统统一模式的消防设计已难以满足实际需求，尤其在面对易燃、易爆、有毒或高温高压等特殊工艺条件时，更需要因地制宜地制定系统方案。在满足安全规范的基础上，实现消防系统与工艺流程的有机协调，成为工业建筑设计的重要课题。

一、生产工艺对消防系统选型的影响

（一）工艺流程的危险等级对消防系统形式的决定

不同的生产工艺对应不同的火灾危险等级，这一等级直接决定消防系统的形式和响应策略。比如，涉及有机溶剂、喷漆、电镀等易燃易爆工艺的厂房通常被划分为甲类或乙类场所，需优先选用自动喷水灭火系统（wet pipe sprinkler system），并辅以泡沫灭火系统（foamextinguishing system）以适应液体火灾特点。在精密电子元器件加工、锂电池生产、精密仪器组装等不能接触水的区域，宜采用洁净气体灭火系统（如七氟丙烷、IG-541 等），满足灭火效率同时避免二次损害 [1]。对于涉及粉尘（金属粉、木屑等）易爆的车间，如铝粉加工、家具制造等，需配备细水雾系统（water mist system）或氮气稀释系统以避免粉尘积聚并控制引燃源。设计中应结合标准对危险等级分类进行细化匹配。

（二）材料特性对灭火介质的适应性要求

不同的生产物料对灭火介质有严格要求。例如，钠、钾、镁、锂等活泼金属在接触水后发生剧烈反应，禁止采用水系灭火介质，宜选用干粉灭火系统（ABC 类或 D 类干粉）或惰性气体灭火系统。含有强氧化剂（如过氧化氢、高氯酸）的生产区域，需防止介质参与燃烧反应，优先采用二氧化碳或IG-100 气体系统。化工厂房内如涉及有机胺、聚酯、酮类等对材料腐蚀性强的化学品，应在消防系统设计中选用 316L 不锈钢管道或氟塑料内衬管道，确保耐腐蚀和耐压强度。

（三）消防系统功能需求与生产连续性的协调

在高自动化或连续性工艺厂房中，消防系统必须兼顾响应速度与不中断生产的能力。灭火系统需具备联动功能，与现场DCS 控制系统、烟感 / 温感探头和生产监控系统无缝集成，实现多点位自动报警及定向灭火。例如，在自动化输送线、无人化堆垛车间，喷头布局需考虑设备运行轨迹并采用预作用系统（pre-action system）或雾化冷却，以减少误触发对生产的影响。此外，为减小系统检修对生产的干扰，宜采用分区控制设计，每一区域配置独立控制阀组及旁通管路，同时设置备用水源与蓄压系统，实现不停机维护与消防功能保障。

二、生产设备与厂房布局对给排水管网布置的影响

（一）生产设备的布置形式

大型生产设备如数控加工中心、冲压机组、注塑机、高压反应釜等，其占地面积大且安装基础深，对管道敷设影响显著。在明敷条件受限情况下，宜通过管廊架空方式布设主干管网，并利用竖井或设备旁通管实现上下层连通。对于垂直布局的厂房，如多层电子组装、药品灌装线，应设置独立竖向消防立管，每层设稳压泵或减压阀，确保末端压力符合规范要求（如 gtrsim0.07MPa ）。模块化设备常需灵活调整位置，消防立管布置应保持冗余性，采用快速接头（grooved coupling）与活动支架（flexiblebracket），便于重配置并保障喷头覆盖区域随布局调整。

（二）生产区与非生产区空间划分

厂房内一般划分为原料区、生产区、成品区、办公区及辅助功能区。不同区域对消防给水量和喷淋强度需求差异大，例如原料仓储区若为高架储存，按 NFPA13 规范需设计高架喷淋系统（ESFR 喷头）并提供高压系统支持。非生产区如更衣室、洗手间仅需基础喷淋系统，供水管径通常不超过 DN50 穿越防火分区的管道应设置柔性防火封堵装置（如阻火包、防火涂料包裹）并设独立关断阀，防止火灾蔓延。同时，应避免因喷头布设死角而产生灭火盲区，必要时增设墙面型或早期抑制型喷

头。

（三）厂房构造特征与管道综合设计协调

钢结构厂房通常吊顶高度较大，喷头安装应充分考虑洒水半径及障碍物干扰。为满足 10.2m 以上高层喷淋要求，应采用 K 因子不小于K160 的大流量喷头（如早期抑制快响应喷头 ESFR）。同时，结构梁与照明、风管等系统交叉密集，需利用BIM 技术进行综合管线排布，避免空间冲突[2]。如为预制装配式厂房，管道接口需提前在预制构件中预留，并采用柔性连接以适应安装误差，避免漏水或压力波动。此外，楼层荷载承载限制也影响水箱与泵站布置位置，应设于地面或加固层板之上。

三、工艺废水与事故排放对消防排水系统设计的制约

（一）排水性质对系统功能区分的影响

在许多化工、电镀或电池厂房中，生产过程中产生的废水具有强酸、强碱、重金属或有毒特性。此类厂房应区分设置消防排水系统与工艺废水系统，避免灭火过程中形成混合废液后对排水管网和环境造成污染。消防排水应接入应急事故池或事故废水调蓄池，容量按最大设计火灾持续时间（如 60min ）计算，通常按 gtrsim20m³ 设计。事故池内需设pH 监测、液位报警与中和投药系统，确保后续排入市政或厂区污水处理设施前达标。如使用泡沫灭火介质，其排放需经过油水分离器与泡沫液抽提处理系统，避免泡沫堵塞排水管道或排入自然水体造成环境风险。

（二）排水量预估与排水能力核算

对于自动喷水系统，设计排水量需按喷头数 × 喷洒强度 × 持续时间计算。常见轻危险级区域喷洒强度为 4.1L/min⋅m² ，中危险级为8.1L/min⋅m² ，高危险级需达 12.1L/min⋅m² 以上。厂房面积较大时，排水系统必须配置集水坑（sump pit）、潜污泵与备用泵，泵送能力应达到瞬时最大流量的 150% 。室内地面宜设置环形地沟或分区坡面导水，并结合排水泵房提升排水至室外雨污合流井 [3]。厂房外部应设集水井、雨水截流井与回用池，防止雨季或消防水排放造成低洼区倒灌或积水。

（三）环保及法规因素对排放标准的约束

环保政策日趋严格，部分地区已明确要求厂房新建项目设置“零排放”事故应急处理能力，确保在突发事故中不对环境造成二次污染。消防系统如涉及含氟泡沫（如AFFF）等PFAS 类持久污染物质的使用，必须设置专门的收集与转运系统，并委托具备危险废物处理资质的单位进行规范处置，避免造成地下水污染及生态破坏。排水设计应严格满足相关标准，严禁任何未经处理的消防水或废液直接排入雨水管网。环保验收规范同时要求企业提供事故排水应急预案、操作规程及设施功能测试记录，因此设计阶段必须为系统预留检测接口、数据记录单元与维护空间。

总结：

厂房生产工艺的复杂性和多样性对消防给排水系统的设计提出了高度专业化的要求。从工艺危险等级、设备布局到废水排放特性，均需在设计初期进行充分评估与协调。消防系统不仅要满足安全规范，更要与实际工艺流程、运行方式和环境条件紧密适配，实现可靠、高效、低干扰的设计目标。通过合理选型、科学布置与严格分流，方能确保在火灾或事故状态下系统响应及时、控制有效，保障人员安全与厂房生产连续性。

参考文献

[1] 尉腾达 , 张双燕 . 工业厂房建设给排水设计的特性及设计要点研究——以食品加工类厂房为例 [J]. 产品可靠性报告 ,2024,(05):95-96.

[2] 赵凯 . 医药行业洁净厂房给排水消防设计探讨 [J]. 工程建设与设计 ,2020,(24):28-29.

[3] 王桂赟 , 邬长城 . 化工工艺及安全设计 [M]. 化学工业出版社 :202212:277.