围墙设计是火力发电厂总平面设计中的相对 简单和工作量较小的部分,在以往的规范性文件中 有关围墙设计的规定比较单一和模糊,不易引起设 计人员的重视。随着工程设计职业卫生和环境安 全要求的提高,工程设计规范越来越细致,火力发 电厂围墙设计也越来越受到重视。近几年,国家和 行业新发布的规程规范较多,涉及火电厂围墙设计 的条款也很多,但在各种规程规范中对火力发电厂 围墙设计的规定比较零乱,设计人员在围墙设计具 体工作中查找相关规定过程较为繁琐,这给规范的 执行造成很大的不便。基于此,本文旨对围墙设计 的相关规范性文件进行对比和梳理,总结出针对火 力发电厂围墙高度及形式的设计数据,供业内相关 人员参考借鉴。
1 火力发电厂围墙设计相关规程规范概述火力发电厂所涉及的围墙主要有厂区围墙、屋 外配电装置区围墙、变压器场地围墙、燃油区围墙、 供氢站区围墙、氨区围墙等。
目前火力发电厂围墙设计过程中最常使用的 规程是《DL/T 5032—2005 火力发电厂总图运输设 计技术规程》[1](以下简称《火总规05》),该规程自 2005-06-01开始实施,所引用的规范性文件共有19 种,涉及火力发电厂围墙设计的规范性文件有5种, 其最新版本情况见表 1。
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表 1 《火总规05》中涉及火电厂围墙设计的规范性文件 |
上述5个规范性文件中,《大火规00》《石油规 02》《燃蒸规03》于2005-06-01之前实施,其中的有 关规定已经被《火总规05》引用,其余2个规范性文 件均为该日期后的新版本,其关于火力发电厂围墙 设计的规定应按新版本中的相关规定执行。
除《火总规05》中引用的规范性文件之外,我国 2005-06-01后实施的涉及火力发电厂围墙设计的 新版规范性文件有4种,见表 2。
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表 2 《火总规05》中未引用的涉及火电厂围墙设计的 规范性文件 |
综上所述,目前火力发电厂围墙设计时至少需 参考《火总规05》《氢气规05》《火变规06》《小火规 11》《大中规11》《火安规12》《工总规12》7种规范性 文件。其中,《火总规05》《火变规06》《小火规11》 《大中规11》中适用于火力发电厂的范围要求见表 3 所示。
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表 3 规范性文件适用于火力发电厂范围的要求 |
本文以针对性优先、时间性优先和严格性优先 (即针对性规范性文件优先于综合性规范性文件, 实施时间较后的规范性文件优先于实施时间较前 的规范性文件,规定严格性强的规范性文件优先于 规定严格性较弱的规范性文件)为原则,以《火总规 05》为中心,以区域火灾危险性和耐火等级作为参 考,分析表 2、表 3中7种规范性文件中的相关规定, 梳理和总结合理的火力发电厂围墙设计依据。
2.1 厂区围墙7种规范性文件中提到厂区围墙设计具体要求 的共3处,分别为《火总规05》第5.5.4条、《小火规11》第6.2.6条和《大中规11》第4.3.12条。
《火总规05》中表述“……除有装饰性要求外, 应为实体围墙,高度宜为2.2 m”;《小火规11》《大中 规11》中均表述“……除特殊要求外,宜为实体围 墙,高度不应低于2.2 m”。上述2种表述看似内容 相同,实际上有很大的区别。
2.1.1 对围墙形式的描述不同《火总规05》中“……应为实体围墙……”,而 《小火规11》《大中规11》中…… 宜为实体围墙 ……”,前者有强制执行之意,后者有可选之意。但 上述规范性文件中均未解释厂区围墙做成实体围 墙的原因以及是否可采用非实体围墙,而《工总规 12》第5.7.5条中提到“厂区围墙的结构形式和高度 应根据企业性质、规模以及周边环境确定……”,其 条文说明解释为“……围墙的结构形式和高度根据 企业的生产性质、安全要求和围墙所处位置而定。 如发电厂、氧气厂、民用爆破器材厂、炼油厂安全要 求高,保卫要求较严,为防止发生事故,一般不采用 花式孔眼围墙,且高度不低于2.2 m。同一厂区四周 围墙也不强求采用同一形式标准,如行政办公区或 沿城镇道路设置的围墙,建筑艺术要求高,宜采用 格栏式或空花式形式。”
以往实体围墙较非实体围墙在防噪声效果、安 全功能、保卫功能以及成本方面更占优势。然而目 前的实际情况是,火力发电厂降低噪声的技术越来 越先进,相比以前噪声得到了很大控制;火力发电 厂远程实时监控技术非常成熟,围栅等非实体围墙 做法样式众多,其安全功能和保卫功能相比以前也 有了很大提高;国家规定工程上需使用非粘土砖, 严格限制使用红砖(即粘土砖),且钢筋价格相对便 宜,使用围栅比实体围墙更能节省投资成本和时 间。从而可知,厂区围墙做成实体围墙不再具备突 出的优势,所以不能严格限制使用非实体围墙。因 此,《小火规11》《大中规11》中对围墙形式的描述更 为合理。
2.1.2 对围墙高度的描述不同《火总规05》中“……宜为2.2 m……”,而《小火 规11》《大中规11》中“……不应低于2.2 m……”,前 者有可选之意,后者明确规定了设计下限。但火力 发电厂相关规范性文件中对2.2 m的高度并没有作 出任何解释。经查找其他领域的规范性文件,在 《GB 50059—2011 35 kV~110 kV 变电站设计规 范》[11](2012-08-01实施,以下简称《35 kV~110 kV 变规11》)第2.0.5条条文说明中作出解释,具体解释 为:“因人的举手高度一般为2.3 m以下,2.2 m高已 能阻止人翻越围墙。”因此,《小火规11》《大中规11》 中对围墙高度的描述更为合理。
2.2 屋外配电装置区、变压器场地围墙 2.2.1 火灾危险性和耐火等级划分《火总规05》《火变规06》中对屋外配电装置的 火灾危险性和耐火等级均定为丙二级,并且《火变 规06》中把屋外配电装置区定为重点防火区。
《火总规05》《火变规06》中未对变压器场地的 火灾危险性和耐火等级进行划分,《火总规05》中把 变压器室统一定为丙二级、《火变规06》中把油浸式 变压器室定为丙一级。《火变规06》代替标准《GB 50229—1996 火力发电厂与变电站设计防火规范》 (已作废)中把油浸变压器室也定为丙一级。从《火 总规05》的条文说明可知,建(构)筑物的火灾危险 性分类及其耐火等级是根据《GB 50229—1996 火 力发电厂与变电站设计防火规范》中的有关内容作 出规定,油浸式变压器的火灾危险性和耐火等级高 于其他变压器,而《火总规05》中把变压器室统一定 为丙二级。因此,《火总规05》中规定应该是引用上 的错误,应执行《火变规06》中规定。
此外,《大火规00》中把变压器室也统一定为丙 一级,《DL/T 5218—2012 220 kV~750 kV 变电站 设计技术规程》[12](2012-12-01实施,以下简称《220 kV~750 kV变规12》)中将油浸式变压器室定为丙 一级,气体或干式变压器室定为丁二级。通常,变 压器场地中布置总事故油池,在《火总规05》和《220 kV~750 kV变规12》中将总事故油池均定为丙一 级。综上所述,变压器场地的火灾危险性和耐火等 级定为丙一级较为合理。
2.2.2 围墙设置高度及布置形式7种规范性文件中提到屋外配电装置区、变压 器场地围墙设计具体要求的共4处,分别为《火总规 05》第5.5.4条、《小火规11》第6.2.6条、《大中规11》 第4.3.12(1)条和《火安规12》第4.4.2(9)条。
《火总规05》中表述“屋外配电装置、变压器场 地、燃油罐区、供油和卸油泵房、含油污水处理站 等,应按厂区内、外划分,分别设置1.5 m或1.8 m高 的围栅或围墙和2.2 m高的实体围墙”;《小火规11》 《大中规11》中均表述“屋外配电装置区域周围厂内 部分应设有1.8 m高的围栅,变压器场地周围应设置 1.5 m高的围栅”;《火安规12》中表述“火电厂重要区 域,如屋外配电装置、变压器场地区等应按厂区内、 外划分,分别设置1.8 m或1.5 m高的围栅”。
屋外配电装置区、变压器场地属于高压配电 区,一般布置在厂区围墙之内,特殊情况下在厂区 围墙外面独立布置。
2.2.2.1 布置在厂区围墙内《火总规05》《火安规12》中的表述虽然在语句 的表达和顺序上没有差错,但读起来有些绕口,容 易产生歧义;相对而言,《小火规11》《大中规11》中 的表述则非常清晰明确。结合前文分析可知,屋外 配电装置区的火灾危险性和耐火等级比变压器场 地高一级。因此,屋外配电装置区域周围厂内部分 应设置不低于1.8 m高的围栅,变压器场地周围厂内 部分应设置不低于1.5 m高的围栅。
2.2.2.2 布置在厂区围墙外屋外配电装置区、变压器场地布置在厂区围墙 外时,一般距离厂区较近,相当于1座独立的变电 站。除了《火总规05》《火安规12》中的规定外,还可 以参考《DL/T 5056—2007 变电站总布置设计技术 规程》[13](2008-06-01实施,以下简称《变总规07》) 《35 kV~110 kV变规11》《220 kV~750 kV变规12》 中的相关规定。
《变总规07》5.4.1条中规定“变电站宜采用不低 于2.3 m高的实体围墙,在填方区可适当降低围墙高 度,城市变电站或对站区环境有要求的变电站可采 用花格围墙或其他装饰性围墙”;《35 kV~110 kV变 规11》2.0.5条中规定“屋外变电站实体围墙不应低 于2.2 m。城区变电站、企业变电站围墙形式应与周 围环境相协调”;《220 kV~750 kV变规12》4.7.1条 中规定“站区围墙宜采用高度2.2 m~2.8 m的实体 围墙”。因此,屋外配电装置区、变压器场地布置在 厂区外时周围应设置不低于2.2 m高的实体围墙或 不低于2.2 m高的其他装饰性围墙和围栅。
2.3 燃油区围墙燃油区主要包括储油罐、供(卸)油泵房等建 (构)筑物,主要服务于锅炉助燃,一般在厂区内独 立布置。《火总规05》中将燃油区火灾危险性和耐火 等级定为乙二级、《火变规06》中将燃油区定为重点 防火区,未定燃油区火灾危险性和耐火等级,仅将 油处理室燃油区火灾危险性和耐火等级为丙二 级。根据《GB 50016—2006 建筑设计防火规范》[14] (2006-12-01实施,以下简称《建火规06》)中对存储 物品的火灾危险性的分类,《火总规05》中的燃油区 火灾危险性和耐火等级是正确的,且该规定与《火 变规06》中规定没有冲突,前者是针对整个燃油区, 后者是针对单个油处理室。
7种规范性文件中提到燃油区围墙设计具体要 求的共5处,分别为《火总规05》第5.5.4条、《火变规 06》第4.0.9(2)条、《小火规11》第6.2.6条、《大中规 11》第4.3.12(2)条、《火安规12》第4.4.2(6)条。
《火总规05》中除本文2.2章节中的表述外,还 提到“当利用厂区围墙作为点火油罐区的围栅时, 厂区围墙应设置为2.5 m高的实体围墙”;《火变规 06》中表示“点火油罐区四周,应设置1.8 m高的围 栅,当利用厂区围墙作为点火油罐区的围墙时,该 段厂区围墙应为2.5 m高的实体围墙”;《小火规11》 中表述“……助燃油区……,其四周应设置高度不 低于2.0 m的非燃烧体实体围墙。当利用厂区围墙 时,该段围墙应高度不低于2.5 m高的非燃烧体实体 围墙……”;《大中规11》中表述“……燃油设施区应 设置1.8 m高的围栅。……燃油设施区的围墙利用 厂区围墙时,应采用不低于2.5 m高的非燃烧体实体 围墙”;《火安规12》中表述“燃油(气)区域周围宜设 置非燃烧材料的实体围墙,高度不低于2.2 m,当利 用厂区围墙时,该段围墙应高度不低于2.5 m”。
上述几种表述的共同点:当利用厂区围墙作为 燃油区的围墙时,该段厂区围墙应为2.5 m高的非燃 烧体的实体围墙;当不利用厂区围墙作为燃油区的 围墙时,其围墙的高度和形式出现3种不同的规定; 《火变规06》《大中规11》中规定其应设置1.8 m高的 围栅;《小火规11》中规定其应设置高度不低于2.0 m 的非燃烧体实体围墙;《火安规12》中规定其应设置 高度不低于2.2 m非燃烧体实体围墙。三者比较, 《火安规12》中的规定较为合理,原因如下:
(1)《火安规12》是专门针对火力发电厂职业 安全的规程,实施日期在上述规范性文件中最新;
(2)《火安规12》最接近《石油规02》第5.0.11 条“石油库应设高度不低于2.5 m的非燃烧材料的实 体围墙”的规定。
2.4 供氢站区围墙供氢站区主要包括制氢站、储氢罐等建(构)筑 物,服务于发电机冷却,在大中型火力发电厂中使 用的较多(小型火力发电厂发电机多采用水冷),一 般在厂区内独立布置。《火总规05》《火变规06》中将 供氢站区的火灾危险性和耐火等级均定为甲二级, 并且《火变规06》中把供氢站区定为重点防火区。
7种规范性文件中提到供氢站区围墙设计具体 要求的共4处,分别为《火总规05》第5.5.4条、《氢气 规05》3.0.1(4)条、《大中规11》第4.3.12(2)条、《火安 规12》第4.4.2(7)条。
《火总规05》中表述“氢氧站宜设置不应小于 2.0 m高非燃烧体的围墙”;《氢气规05》中表述“氢气 站、供氢站、氢气罐区,宜设置不燃烧体的实体围 墙,其高度不应小于2.5 m”;《大中规11》中表述“制 (供)氢站区应设置高度不低于2.5 m高的非燃烧体 实体围墙,……当制(供)氢站区……的围墙利用厂 区围墙时,应采用不低于2.5 m高的非燃烧体实体围 墙”;《火安规12》中表述“制(供)氢站周围宜设置非 燃烧材料的实体围墙,高度不低于2.0 m”。
上述表述中,《火总规05》《火安规12》中均规定 供氢站区围墙为不应小于2.0 m高非燃烧体的围墙; 《氢气规05》《大中规11》中均规定供氢站区围墙为 不应小于2.5 m高非燃烧体的围墙。两者比较,《氢 气规05》《大中规11》中的规定更为合理,原因如下:
(1) 氢气为易燃、易爆气体,其燃烧和爆炸的 范围较宽。氢气在空气中的着火极限为4%~75%, 爆炸极限为9.5%~65%。因此,提高围墙高度有利 于阻止氢气的扩散,起到隔离明火的作用,降低其 爆炸的危险性。
(2) 供氢站区的火灾危险性和耐火等级均为 甲二级,高于燃油区。据本文2.3节可知,燃油区的 围墙宜设置为高度不低于2.2 m的非燃烧材料实体 围墙,因此供氢站区围墙高度应高于2.2 m。
(3) 氢气冷却在大、中型火力发电厂中使用较 多,所以《大中规11》中对供氢站区的规定相对较为 权威,且其中的规定与《氢气规05》中的规定吻合, 而《氢气规05》是专门为氢气站设计的针对性规范。
2.5 氨区围墙氨区是指氨卸料、储存及制备的区域,主要服 务于烟气脱硝,一般在厂区内独立布置。《火总规 05》《火变规06》中对氨区的火灾危险性和耐火等级 均未作出规定,但根据《GB 13690—2009 化学品分 类和危险性公示通则》[15](2010-05-01实施)《建火 规06》《GB 50160—2008 石油化工企业设计防火规 范》[16](2009-07-01实施)中的相关规定,可确定氨 区火灾危险性为乙A类。
《火总规05》中没有关于氨区围墙的规定,仅在 《小火规11》第6.2.6条、《大中规11》第4.3.12(2)条、 《火安规12》第4.4.2(8)条3处提到了关于氨区围墙 的规定。
《小火规11》中表述“液氨贮存区……,其四周 应设置高度不低于2.0 m的非燃烧体实体围墙。当 利用厂区围墙时,该段围墙应高度不低于2.5 m高的 非燃烧体实体围墙……”;《大中规11》中表述“液氨 贮存区应设置不低于2.2 m 高的非燃烧体实体围 墙。当……液氨贮存区……的围墙利用厂区围墙 时,应采用不低于2.5 m高的非燃烧体实体围墙”; 《火安规12》中表述“脱硝还原剂贮存区周围宜设置 非燃烧材料的实体围墙,高度不低于2.2 m,当利用 厂区围墙时,该段围墙应高度不低于2.5 m”。《大中 规11》《火安规12》中均规定氨区围墙设置不低于 2.2 m高的非燃烧体实体围墙,《小火规11》中将其高 度降低至2.0 m。由于《小火规11》编制时《火安规 12》尚未出台,因此应采纳《大中规11》《火安规12》 中的规定,原因如下:
(1) 氨区与燃油区的火灾危险性相同,其防护 标准不应低于燃油区;
(2) 提高围墙的高度有利于阻止氨气的扩散, 起到了隔离明火的作用,降低了爆炸的危险性。
3 火力发电厂各种围墙高度与形式的设计 建议值综上所述可知,在火力发电厂各类围墙的高度 与形式设计过程中,不需区分小型火力发电厂(所 指范围为《小火规11》适用于的火力发电厂)和大、 中型火力发电厂(所指范围为《大中规11》适用于的 火力发电厂),其设计建议值见表 4所示。
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表 4 火力发电厂各类围墙高度与形式的设计建议值 |
通过对火力发电厂相关规范性文件中涉及各 类围墙设计规定的对比,分析其共同点和不同点, 以针对性优先、时间性优先、严格性优先为原则,以 《火总规05》为中心,以区域火灾危险性和耐火等级 作为参考,进行相互比较,论述其各种不同取值的 合理性,总结出比较合理的设计参数值,供同行参 考。本文的方法及原则同样适用于其他工程设计, 当工程设计所用的规范性文件中的规定不统一时, 可参照本文思路进行比较和分析,得出安全、合理 的设计数据以指导工程设计的顺利进行。
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[12] | 电力规划设计总院.DL/T 5218—2012 220 kV~750 kV 变电站设计技术规程[S].北京:中国计划出版社,2012. |
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