本書分火災基礎、建筑防火與消防系統(tǒng)設計、石油化工防火與消防系統(tǒng)設計三個部分。內(nèi)容涉及火災發(fā)生與發(fā)展與蔓延的基礎知識、著火與滅火理論、建筑耐火等級、建筑防火、建筑消火栓給水系統(tǒng)設計、自動噴水滅火系統(tǒng)設計、氣體滅火系統(tǒng)設計、建筑防排煙設計、火災自動報警系統(tǒng)設計、建筑滅火器的配置設計、性能化防火設計、石油化工企業(yè)總體布局防火設計、石油化工工藝與設備防火設計、固定頂儲罐滅火系統(tǒng)設計、浮頂儲罐滅火系統(tǒng)設計、球罐滅火系統(tǒng)設計、儲罐消防冷卻設計等。
本書為高等學校教材,可以作為高等院校消防工程、安全工程、建筑、化學工程等專業(yè)的教材,也可供從事消防工作的技術人員及管理人員參考。本書分火災基礎、建筑防火與消防系統(tǒng)設計、石油化工防火與消防系統(tǒng)設計三個部分。內(nèi)容涉及火災發(fā)生與發(fā)展與蔓延的基礎知識、著火與滅火理論、建筑耐火等級、建筑防火、建筑消火栓給水系統(tǒng)設計、自動噴水滅火系統(tǒng)設計、氣體滅火系統(tǒng)設計、建筑防排煙設計、火災自動報警系統(tǒng)設計、建筑滅火器的配置設計、性能化防火設計、石油化工企業(yè)總體布局防火設計、石油化工工藝與設備防火設計、固定頂儲罐滅火系統(tǒng)設計、浮頂儲罐滅火系統(tǒng)設計、球罐滅火系統(tǒng)設計、儲罐消防冷卻設計等。將消防科學與工程學的基本理論方法與建筑與石油化工具體消防問題相結合,既注重提高消防科學相關的理論水平,又注重解決消防工程的實際問題,尤其注重提高建筑與石油化工消防工程的設計能力。
火災是人類常遇的災害之一,由此引發(fā)的生命和財產(chǎn)損失巨大。建筑火災與石油化工火災是工業(yè)生產(chǎn)和人類活動中容易發(fā)生的火災類型,建筑防火滅火系統(tǒng)與石油化工消防系統(tǒng)是預防和控制建筑與石油化工火災的關鍵安全技術與工程措施。建筑與石油化工的消防科學與工程技術是消防系統(tǒng)設計的基礎。
本書集合了國內(nèi)在消防工程教學與研究領域具有特色的多所高校(常州大學、中國人民警察大學、南京工業(yè)大學、沈陽航空航天大學等)多年從事消防工程教學與科研的經(jīng)驗,結合近年來消防工程技術的發(fā)展狀況編寫而成。在編寫過程中,編者力求將消防科學與工程學的基本理論方法同建筑與石油化工具體消防問題相結合,既注重提高消防科學相關的理論水平,又注重解決消防工程的實際問題,尤其注重提高建筑與石油化工消防工程的設計能力。本書可供安全工程、消防工程專業(yè)師生學習和參考,也可供從事消防安全技術與管理的人員使用。
全書共19章,編寫分工為: 常州大學邢志祥教授編寫第13~16章;常州大學郝永梅教授編寫第1,2,12章;常州大學歐紅香教授編寫第17章;常州大學楊克副教授編寫第18,19章;中國人民警察大學劉立文教授編寫第5,6章;沈陽航空航天大學田宏教授編寫第7,8,10,11章;南京工業(yè)大學王志榮教授編寫第3,4,9章。邢志祥教授、郝永梅教授、楊克副教授擔任主編并負責全書統(tǒng)稿工作,常州大學碩士研究生張成燕對全書進行了排版和校對,在此表示感謝。在編寫過程中參閱了大量文獻資料,在此對原著作者表示感謝。由于編者水平有限,書中難免存在疏漏與錯誤之處,敬請讀者批評指正。
編者2021年12月
邢志祥,博士,二級教授,國家安全生產(chǎn)專家,江蘇省333工程、青藍工程中青年學術帶頭人。主持、省部級項目15項,獲得省部級科技成果獎4項。發(fā)表論文150余篇,主編和參編專著7部。
第1部分火 災 基 礎
第1章緒論3
1.1火與人類文明3
1.2火災發(fā)生的特點與發(fā)生趨勢4
1.2.1火災發(fā)生的特點4
1.2.2火災發(fā)生的趨勢4
1.3火災分類5
1.3.1按照燃燒對象分類5
1.3.2按照火災損失嚴重程度分類6
第2章燃燒與滅火原理7
2.1燃燒基本原理7
2.2謝苗諾夫自燃理論8
2.2.1謝苗諾夫自燃理論的基本出發(fā)點8
2.2.2理論分析9
2.2.3著火理論中的著火感應12
2.2.4謝苗諾夫理論的應用14
2.3弗蘭克卡門涅茨基自燃理論16
2.3.1理論分析16
2.3.2自燃臨界準則參數(shù)cr的求解18
2.3.3應用20
2.4鏈鎖反應著火理論22
2.4.1鏈鎖反應過程22
2.4.2鏈鎖反應分類23
2.4.3鏈鎖反應的著火條件24
2.4.4鏈鎖反應理論中的著火感應期25
2.4.5鏈鎖反應理論對著火極限的影響26
2.5滅火理論27
2.5.1熱理論中的滅火分析272.5.2鏈鎖理論中的滅火分析30
第3章建筑火災特性32
3.1室內(nèi)火災特性32
3.1.1室內(nèi)火災的發(fā)展過程32
3.1.2室內(nèi)火災的特性34
3.2建筑火災與煙氣蔓延36
3.2.1煙氣的產(chǎn)生36
3.2.2火災蔓延37
第4章石油化工火災的特性42
4.1石油化工企業(yè)的生產(chǎn)特點42
4.2石油化工企業(yè)火災危險性分析43
第2部分建筑防火與消防系統(tǒng)設計
第5章建筑耐火等級53
5.1建筑材料的高溫性能53
5.1.1建筑材料的高溫性能綜述53
5.1.2無機材料的高溫性能55
5.1.3有機材料的高溫性能60
5.1.4復合材料的高溫性能62
5.2建筑構件的燃燒性能和耐火極限63
5.2.1建筑構件的燃燒性能63
5.2.2建筑構件的耐火極限64
5.3建筑物的耐火等級67
5.4鋼結構的耐火等級70
第6章建筑防火75
6.1總平面防火設計75
6.1.1城市總體布局防火75
6.1.2建筑總平面布局防火76
6.1.3防火距離的計算方法84
6.2防火分區(qū)及防煙分區(qū)85
6.2.1防火分區(qū)的定義及類型85
6.2.2劃分防火分區(qū)的原則85
6.2.3防火分區(qū)的面積85
6.2.4防煙分區(qū)86
6.3室內(nèi)裝修防火設計90
6.3.1室內(nèi)裝修材料的分類90
6.3.2室內(nèi)裝修材料的燃燒性能及其檢測分級 90
6.3.3建筑內(nèi)部裝修防火設計的通用要求91
6.4安全疏散設計95
6.4.1安全疏散設計應遵循的原則96
6.4.2疏散樓梯的設計96
6.4.3消防電梯98
6.4.4工業(yè)建筑安全疏散設計99
6.4.5單、多層民用建筑的安全疏散設計101
6.4.6高層民用建筑的安全疏散設計104
第7章建筑消火栓給水系統(tǒng)設計109
7.1建筑消火栓給水系統(tǒng)概述109
7.1.1建筑消防給水系統(tǒng)的組成109
7.1.2建筑消防給水系統(tǒng)的分類109
7.1.3低層建筑消火栓給水系統(tǒng)的組成和類型110
7.1.4高層建筑消火栓給水系統(tǒng)的類型112
7.1.5消防水源113
7.1.6主要供水設施116
7.2室外消防給水系統(tǒng)120
7.2.1室外消防給水系統(tǒng)的組成120
7.2.2室外消防給水系統(tǒng)的類型120
7.2.3室外消防用水量121
7.2.4室外消火栓122
7.2.5室外消防給水管網(wǎng)123
7.3室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)124
7.3.1室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)概述124
7.3.2消防卷盤(消防水喉)的設置原則125
7.3.3室內(nèi)消火栓設備及設置要求125
7.3.4消防軟管卷盤128
7.3.5室內(nèi)消防給水管道128
7.3.6室內(nèi)消火栓系統(tǒng)消防水壓和用水量130
7.3.7室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)的設計132
第8章自動噴水滅火系統(tǒng)設計134
8.1自動噴水滅火系統(tǒng)簡介134
8.1.1灑水噴頭和自動噴水滅火系統(tǒng)的發(fā)展134
8.1.2自動噴水滅火系統(tǒng)規(guī)范的發(fā)展135
8.1.3自動噴水滅火系統(tǒng)的可靠性和有效性136
8.2自動噴水滅火系統(tǒng)的分類、原理和組成136
8.2.1自動噴水滅火系統(tǒng)的分類136
8.2.2自動噴水滅火系統(tǒng)的適用范圍和特點137
8.2.3自動噴水滅火系統(tǒng)的組成和工作原理138
8.2.4自動噴水滅火系統(tǒng)的主要組件142
8.3自動噴水滅火系統(tǒng)的供水方式和系統(tǒng)分區(qū)147
8.3.1系統(tǒng)的平面分區(qū)147
8.3.2系統(tǒng)的豎向分區(qū)147
8.4自動噴水滅火系統(tǒng)的設計和水力計算150
8.4.1噴頭和網(wǎng)管的布置150
8.4.2自動噴水滅火系統(tǒng)的水力計算151
8.5自動噴水滅火系統(tǒng)設計實例156
8.5.1自動噴水滅火系統(tǒng)設置場所危險等級的確定156
8.5.2自動噴水滅火系統(tǒng)選型156
8.5.3噴頭布置間距的確定及選型156
8.5.4管道系統(tǒng)161
8.5.5自動噴水滅火系統(tǒng)162
第9章氣體滅火系統(tǒng)設計165
9.1氣體滅火系統(tǒng)概述165
9.2氣體滅火系統(tǒng)的類型、組成和工作原理165
9.2.1氣體滅火系統(tǒng)的類型165
9.2.2氣體滅火系統(tǒng)的組成及工作過程166
9.3氣體滅火系統(tǒng)的組件及設計167
9.3.1氣體滅火系統(tǒng)性能的要求167
9.3.2氣體滅火系統(tǒng)設置部位170
9.3.3二氧化碳滅火系統(tǒng)170
第10章建筑防排煙設計183
10.1建筑防排煙設計概述183
10.1.1火災煙氣概述183
10.1.2防控火災煙氣的主要措施184
10.1.3防排煙技術的發(fā)展185
10.2煙氣流動的規(guī)律及控制原理186
10.2.1防排煙技術的發(fā)展186
10.2.2火災煙氣的控制原理189
10.2.3防煙排煙設計原理190
10.3自然排煙191
10.3.1自然排煙的原理和特點191
10.3.2自然排煙系統(tǒng)設計191
10.3.3自然排煙設施193
10.4機械排煙195
10.4.1防煙分區(qū)的劃分195
10.4.2機械排煙的方式195
10.4.3機械排煙的部位195
10.4.4機械排煙量的確定196
10.4.5機械排煙系統(tǒng)的設計196
10.4.6中庭機械排煙系統(tǒng)設計199
10.5加壓防煙送風系統(tǒng)200
10.5.1加壓送風系統(tǒng)的設置及方式200
10.5.2加壓送風量的計算201
10.5.3加壓送風系統(tǒng)設計要點202
10.6防排煙系統(tǒng)的設備部件202
10.6.1防火、防排煙閥(口)的分類203
10.6.2防火、防排煙閥(口)203
10.6.3壓差自動調(diào)節(jié)閥204
10.6.4余壓閥204
10.6.5排煙風機204
10.6.6自垂式百葉風口204
第11章火災自動報警系統(tǒng)設計206
11.1火災自動報警系統(tǒng)概述206
11.1.1火災自動報警系統(tǒng)的構成和作用206
11.1.2火災自動報警系統(tǒng)的分類206
11.1.3火災自動報警系統(tǒng)的發(fā)展階段207
11.1.4火災自動報警系統(tǒng)的發(fā)展趨勢209
11.2火災自動報警系統(tǒng)的組成210
11.2.1監(jiān)控終端210
11.2.2數(shù)據(jù)(信號)傳輸系統(tǒng)(系統(tǒng)布線)214
11.2.3火災報警控制器217
11.3火災自動報警系統(tǒng)的設計218
11.3.1火災自動報警系統(tǒng)的選擇和設計要求218
11.3.2火災探測器的選擇和布置222
11.3.3火災事故廣播與警報系統(tǒng)設計224
11.3.4消防專用電話225
11.3.5供電系統(tǒng)和接地225
11.4消防聯(lián)動系統(tǒng)226
11.4.1消防聯(lián)動系統(tǒng)的控制類型226
11.4.2消防聯(lián)動系統(tǒng)的控制模塊227
11.4.3消防泵的控制228
11.4.4消排煙設施的控制229
11.4.5防火卷簾門、防護門的控制229
11.4.6自動噴水滅火系統(tǒng)的控制230
11.5高層建筑火災自動報警系統(tǒng)設計示例230
11.5.1工程概況和自動報警系統(tǒng)的選擇230
11.5.2火災自動報警系統(tǒng)的設計231
11.5.3火災自動報警系統(tǒng)的配置方案232
第12章建筑滅火器的配置設計234
12.1滅火劑234
12.1.1概述234
12.1.2水滅火劑234
12.1.3泡沫滅火劑240
12.1.4干粉滅火劑241
12.1.5二氧化碳滅火劑241
12.1.6四氯化碳滅火劑242
12.1.7鹵代烷滅火劑242
12.1.8其他滅火劑242
12.2滅火器244
12.2.1滅火器的基本常識244
12.2.2手提式滅火器248
12.2.3推車式滅火器253
12.2.4滅火器的選擇與設置255
12.2.5滅火器的設計計算260
第13章性能化防火設計263
13.1性能化防火設計的基本概念263
13.1.1處方式防火設計263
13.1.2性能化防火設計264
13.2性能化防火設計的支撐體系和基本內(nèi)容264
13.2.1性能化設計的運行流程264
13.2.2性能化設計的3個支撐要素264
13.2.3性能化設計的基本內(nèi)容266
13.3性能化設計的基本步驟266
13.3.1確定性能化設計的內(nèi)容及工程參數(shù)266
13.3.2確定消防安全的總體目標、功能目標和性能目標267
13.3.3制定設計目標267
13.3.4確定火災場景268
13.3.5建立設計火災268
13.3.6提出和評估設計方案268
13.3.7編寫性能設計報告268
13.4性能化防火設計的研究現(xiàn)狀269
13.4.1國外性能化防火設計的研究現(xiàn)狀269
13.4.2國外發(fā)展性能化防火設計的特點270
13.4.3我國性能化防火研究設計的現(xiàn)狀271
13.5建筑火災過程的計算機模擬火災模型272
13.5.1火災模型的種類272
13.5.2國際上常用的火災模型273
13.5.3火災模型的局限性274
13.6建筑火災中人員安全疏散的計算機模擬疏散模型274
13.6.1人員安全疏散的基本條件274
13.6.2火災時臨界危險狀態(tài)的判斷275
13.6.3人對火災的反應過程275
13.6.4人員疏散模型的研究276
第3部分石油化工防火與消防系統(tǒng)設計
第14章石油化工企業(yè)總體布局防火設計281
14.1布局防火設計的基本原則281
14.2布局防火設計的要求281
第15章石油化工工藝與設備防火設計283
15.1石油化工典型工藝過程的防火設計283
15.1.1氧化反應單元防火283
15.1.2還原反應單元防火285
15.1.3聚合反應單元防火286
15.1.4裂解反應單元防火289
15.1.5硝化反應單元防火290
15.2石油化工典型裝置的防火設計293
15.2.1加熱與熔融裝置防火293
15.2.2蒸發(fā)與蒸餾裝置防火297
15.2.3制冷裝置防火299
15.2.4輸送裝置防火300
第16章固定頂油罐滅火系統(tǒng)設計302
16.1泡沫滅火劑的種類302
16.1.1泡沫滅火劑的分類302
16.1.2常用的泡沫滅火劑302
16.2泡沫滅火系統(tǒng)的設計308
16.2.1油罐液上噴射泡沫滅火系統(tǒng)設計308
16.2.2油罐液下噴射泡沫滅火系統(tǒng)設計317
16.2.3油罐半液下噴射泡沫滅火系統(tǒng)設計321
16.2.4用抗溶性空氣泡沫滅火時所需要的用量計算322
16.3干粉滅火系統(tǒng)的設計324
第17章浮頂油罐滅火系統(tǒng)設計331
17.1浮頂油罐的滅火特性331
17.2滅火系統(tǒng)設計331
第18章球罐滅火系統(tǒng)設計334
18.1球罐滅火系統(tǒng)的特點334
18.2系統(tǒng)設計334
18.2.1設計基本參數(shù)的確定334
18.2.2水霧噴頭335
18.2.3水霧錐底半徑335
18.2.4噴頭的布置(2000m3球罐)335
18.2.5冷卻環(huán)管及噴頭337
第19章油罐的消防冷卻設計338
19.1固定頂油罐消防冷卻設計338
19.2浮頂油罐消防冷卻設計341
19.2.1總用水量的計算342
19.2.2噴頭的選型及布置342
19.2.3管徑的選取343
19.3臥式油罐消防冷卻設計345
19.4高架水槍消防冷卻設計345
參考文獻347