摘 要:闡述了對于大型燃氣聯(lián)合循環(huán)電廠消防系統(tǒng)設計的設想,重點介紹了燃氣聯(lián)合循環(huán)電廠消防系統(tǒng)的設計范圍、重點防火分區(qū)與火災爆炸危險區(qū)域的劃分、消防給水、電廠各系統(tǒng)的消防措施、火災監(jiān)測及滅火系統(tǒng)匯總、火災報警及控制系統(tǒng)等。
關鍵詞:燃氣聯(lián)合循環(huán)電廠;消防系統(tǒng);火災監(jiān)測
大型燃氣聯(lián)合循環(huán)電廠消防設計范圍包括消防給水供水系統(tǒng)、室內、外消火栓滅火系統(tǒng)、自動噴水及水噴霧滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、移動式滅火器系統(tǒng)、火災報警及控制系統(tǒng)" 。
《火力發(fā)電廠與變電所設計防火規(guī)范》(GB50229296)規(guī)定重點防火區(qū)域劃分為動力島、柴油發(fā)電機室、配電裝置區(qū)、天然氣調壓站、材料庫區(qū)、消防水泵房區(qū)。
目前國內尚無燃機電廠危險區(qū)域的劃分標準,IEC79210將危險區(qū)域劃分為三類:0區(qū)、1區(qū)、2區(qū),排放等級定義為連續(xù)排放、主要排放和次要排放3個等級"危險區(qū)域的劃分與危險品的排放頻率、排放持續(xù)時間、排放量、排放濃度、排放流速、通風條件等有關。一般來說,有連續(xù)排放源的區(qū)域為0區(qū)、有主要排放源的區(qū)域為1區(qū)、有次要排放源的區(qū)域為2區(qū)。
在燃氣電廠內,天然氣主要泄漏點在天然氣管道系統(tǒng)的法蘭連接處,根據IEC79210標準屬于有次要排放源,因此燃氣電廠內的爆炸與火災危險區(qū)域屬于2區(qū)。
主廠房內的天然氣主要泄漏點(即危險區(qū)域為:天然氣前置模塊、天然氣模塊、燃氣輪機本體罩殼內區(qū)域。
電廠使用的天然氣一般由區(qū)域廠天然氣網絡送至電廠廠區(qū)內的天然氣調壓站、主廠房外的危險區(qū)域主要指天然氣調壓站,該處爆炸與火災危險區(qū)域屬于2區(qū)。整個調壓站可半開放布置,上面設防雨頂棚。
發(fā)電機冷卻采用氫冷,GE公司將發(fā)電機定子殼體內區(qū)域定義為2區(qū)危險區(qū)。
1 消防給水系統(tǒng)
大型燃氣聯(lián)合循環(huán)電廠需建設一套消防給水系統(tǒng),供應機組自動噴水及水噴霧滅火系統(tǒng)。消防生活合用水池由凈水站或市政自來水管網供消防補充水,水質為澄清過濾水。消防泵從消防水池吸水,經升壓后接入廠區(qū)消防水管網,供整個廠區(qū)的消防水,包括廠區(qū)及建筑物室內消火栓滅火系統(tǒng)、主廠房內自動噴水滅火系統(tǒng)。包括:
(1)1臺100%電動消防泵,1臺100%柴油機消防泵。當電動消防泵事故時,柴油機消防泵將自啟動。氣壓罐消防穩(wěn)壓設備維持管網穩(wěn)定的水壓和提供消防泵啟動瞬間的應急消防用水。在發(fā)生火災的情況下,當消防管網水壓降至一定值時,自動啟動電動消防泵,當電動消防泵故障時立即啟動柴油機備用消防泵;
(2)消防水系統(tǒng)的穩(wěn)壓設備1套;
(3)消防生活合用水池1座,水源為澄清過濾水;
(4)柴油機消防泵設火災探測裝置及水噴霧滅火系統(tǒng);
(5)消防泵房設就地消防盤;消防泵可以在消防主盤上啟動,平時消防管網由穩(wěn)壓設備穩(wěn)定壓力,當管網壓力降低至某一定值時,消防水泵將自動啟動;
(6)自動噴水系統(tǒng)(閥組、噴頭、管道及附件);
(7)水噴霧系統(tǒng)(閥組、噴頭、管道及附件);
(8)廠區(qū)及室內的管道、消火栓、閥門及附件。
2 電廠各系統(tǒng)的消防措施
2.1 油系統(tǒng)的消防措施
主廠房內的潤滑油系統(tǒng)、氫密封油裝置、儲存油箱、油管道、給水泵油箱等均采用自動噴水滅火系統(tǒng)或水噴霧滅火系統(tǒng)都設有感溫探測器。
2.2 電氣設備的消防措施
(1)變壓器消防
變壓器消防均采用水噴霧滅火系統(tǒng),水源接自主廠房內自動噴水消防環(huán)管。這些變壓器設有線型感溫電纜,在區(qū)域盤、消防主控盤上進行監(jiān)控。
(2)電纜防火生產車間中,均采用阻燃電纜。
在通向控制樓電了設備間下電纜層的豎井或墻洞及各種電氣盤柜底部開孔處采用電纜防火堵料、填料或防火包等材料封堵,耐火極限不小于1h。電纜豎井通過每一層樓板處設置防火封堵。
在電纜溝內每間距100m處,或主廠房內架空橋架每間距100m處設防火墻(或阻火)。防火墻上的電纜孔洞采用電纜防火堵料封堵,并采取防止火焰竄燃的措施。
對主廠房內易受外部火災影響的燃機和汽機頭部以及鍋爐防爆門鄰近部位的電纜區(qū)段,采取在電纜上施加防火涂料或防火槽盒措施。
靠近帶油設備的電纜溝蓋板將加以密封。
為防止2臺機組電纜火災漫延,在集控樓的電纜層設有兩臺機中間專用的防火隔墻。
主廠房電纜橋架、電纜溝、集控樓電纜夾層設線型感溫探測器。
控制室、電子設備間、熱工設備室、繼電器室等處煙烙燼(INERGEN)氣體滅火系統(tǒng),并設感煙、感溫探測器。
2.3 燃機本體消防
燃機本體消防系統(tǒng)由燃機供貨商負責設計。采用低壓CO2滅火系統(tǒng),該系統(tǒng)包括一個低壓CO2儲罐、就地消防控制柜、CO2輸送管道、噴頭、感溫火災探頭等。保護區(qū)域包括:燃機本體、天然氣模塊區(qū)域、燃機2號軸承。
燃機罩殼內、燃機本體旁的天然氣模塊區(qū)域、燃機2號軸承罩殼內設有感溫火災探頭、火災警鈴及CO2輸送管道、噴頭等。燃機本體低壓CO2滅火系統(tǒng)包括2套獨立的釋放及管路系統(tǒng),即初始釋放系統(tǒng)(Initial discharge system)及持續(xù)釋放系統(tǒng)(Extended discharge system)。當就地消防控制柜接收到火災報警信號后,首先關閉燃機的進氣閥,初始釋放系統(tǒng)在幾秒鐘之內動作,在短時間之內使發(fā)生火災的區(qū)域達到一定的CO2滅火濃度,該系統(tǒng)動作時間在1min左右;之后持續(xù)釋放系統(tǒng)動作,將CO2滅火濃度維持在一定的范圍內,該系統(tǒng)動作時間在30~60min左右。同時就地消防控制柜將火災信號分別送至機島設備的MARK VI控制盤及消防主盤,MARKVI控制盤發(fā)出命令關閉正在運行的燃機及風機。
在燃機罩殼內及天然氣模塊區(qū)域設可燃氣體探測器,根據可燃氣體泄漏的濃度,可發(fā)出兩級報警信號(Highalarm/High2highalarm)。其中天然氣模塊區(qū)域設置2只可燃氣體探測器,兩級報警信號濃度分別為10%和25%;燃料進口處設置3只可燃氣體探測器,兩級報警信號濃度分別為10%和25%;燃機本體罩殼內設置2只可燃氣體探測器,兩級報警信號濃度分別為10%和25%;燃機本體上方通風管處設置4只可燃氣體探測器,兩級報警信號濃度分別為7%和17%。如遇到氣體泄漏等緊急情況,探測器警告信號將送至機島設備的MARKVI控制盤,以便及時采取相應的措施。
2.4 火災爆炸危險區(qū)域的防護措施
(1)天然氣前置模塊一般設在余熱鍋爐區(qū)域,為半露天布置,四周設有圍柵,無頂柵。由于布置在室外,氣體難以聚集,達不到報警濃度。該區(qū)域通常不設置可燃氣體探測器,但重要的電氣、電子設備均考慮防爆要求。
(2)天然氣模塊一般布置在6.45m層燃機罩殼旁,會配套提供火災報警探測器、低壓CO2滅火系統(tǒng)及可燃氣體探測器。
(3)燃氣輪機本體罩殼內區(qū)域會配套提供火災報警探測器、低壓CO2滅火系統(tǒng)及可燃氣體探測器。
整個廠區(qū)天然氣調壓站可半開放布置,上面設防雨頂棚。該區(qū)域通常不設置可燃氣體探測器,但重要的電氣、電子設備均考慮防爆要求。
(5)發(fā)電機冷卻采用氫冷,在發(fā)電機罩殼內設可燃氣體探測器及危險氣體探測器,根據氣體泄漏的濃度,可發(fā)出兩級報警信號。其中在發(fā)電機端蓋處設置2只危險氣體探測器,兩級報警信號濃度分別為10%和25%;在發(fā)電機末端收集器處設置3只可燃氣體探測器,兩級報警信號濃度分別為10%和25%。
如遇到氣體泄漏等緊急情況,探測器警告信號將被送至機島設備的MARKVI控制盤,以便及時采取相應的措施。
由于我國目前尚無有關大型燃機電廠火災爆炸危險區(qū)域防護措施的規(guī)范,根據消防主管部門的要求,在天然氣前置模塊區(qū)域及廠區(qū)天然氣調壓站均設置可燃氣體探測器并報警,對重要的電氣電子設備充分考慮防爆要求,并配備有相應的移動式滅火器,以確保安全生產。
3 火災報警及控制系統(tǒng)
3.1 火災報警控制及分區(qū)
火災探測、報警、控制系統(tǒng)應能滿足火災初期發(fā)出警報,由火警自動監(jiān)測系統(tǒng)集中監(jiān)測全廠火情。一旦發(fā)生火情,由自動監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出聲光警報,同時自動控制系統(tǒng)啟動相應消防設施滅火(或在報警后,人工手動啟動相應消防設施滅火),也能切換全廠內呼叫系統(tǒng),向全廠報警。
火災探測、報警、控制系統(tǒng)分為區(qū)域和集中兩級管理。當某區(qū)域某設備發(fā)生火災時本區(qū)域報警系統(tǒng)中有關的火警探測器動作,并將信號輸入至區(qū)域報警控制盤發(fā)出聲光報警信號,同時將火災信號輸至設在集控室中的火災報警主控制盤,在主控盤上顯示火災發(fā)生區(qū)域并發(fā)出聲光報警信號,并向電廠消防站火警受理臺傳達火災報警。主控制盤能監(jiān)控各區(qū)域內滅火設施如自動噴淋系統(tǒng)的控制閥、水流指示壓力開關、氣體滅火系統(tǒng)、消防泵等的開啟及正常、故障狀態(tài),并接受其反饋信號。
3.2 其他各滅火系統(tǒng)的控制
(1)預作用噴水/濕式噴水滅火系統(tǒng)可以自動啟動,也可以在主機屏或區(qū)域顯示操作盤上手動啟動。
(2)開式水噴霧滅水系統(tǒng)有啟動延時裝置、緊急啟動和停止啟動裝置。變壓器水噴霧滅火系統(tǒng)還應與變壓器保護系統(tǒng)聯(lián)動。
(3)氣體來火系統(tǒng)
固定式煙烙燼氣體滅火系統(tǒng)可以自動啟動,也可手動啟動。
參考文獻
[1] DL/T22002 燃機)蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠設計規(guī)定(試行)
[2] GB50229296 火力發(fā)電廠與變電所設計防火規(guī)范
[3] GBJ16287 建筑設計防火規(guī)范
[4] GB50116298 火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范
[5] DL5027293 電力設備典型消防規(guī)程
[6] DL500022000 火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程
關鍵詞:燃氣聯(lián)合循環(huán)電廠;消防系統(tǒng);火災監(jiān)測
大型燃氣聯(lián)合循環(huán)電廠消防設計范圍包括消防給水供水系統(tǒng)、室內、外消火栓滅火系統(tǒng)、自動噴水及水噴霧滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、移動式滅火器系統(tǒng)、火災報警及控制系統(tǒng)" 。
《火力發(fā)電廠與變電所設計防火規(guī)范》(GB50229296)規(guī)定重點防火區(qū)域劃分為動力島、柴油發(fā)電機室、配電裝置區(qū)、天然氣調壓站、材料庫區(qū)、消防水泵房區(qū)。
目前國內尚無燃機電廠危險區(qū)域的劃分標準,IEC79210將危險區(qū)域劃分為三類:0區(qū)、1區(qū)、2區(qū),排放等級定義為連續(xù)排放、主要排放和次要排放3個等級"危險區(qū)域的劃分與危險品的排放頻率、排放持續(xù)時間、排放量、排放濃度、排放流速、通風條件等有關。一般來說,有連續(xù)排放源的區(qū)域為0區(qū)、有主要排放源的區(qū)域為1區(qū)、有次要排放源的區(qū)域為2區(qū)。
在燃氣電廠內,天然氣主要泄漏點在天然氣管道系統(tǒng)的法蘭連接處,根據IEC79210標準屬于有次要排放源,因此燃氣電廠內的爆炸與火災危險區(qū)域屬于2區(qū)。
主廠房內的天然氣主要泄漏點(即危險區(qū)域為:天然氣前置模塊、天然氣模塊、燃氣輪機本體罩殼內區(qū)域。
電廠使用的天然氣一般由區(qū)域廠天然氣網絡送至電廠廠區(qū)內的天然氣調壓站、主廠房外的危險區(qū)域主要指天然氣調壓站,該處爆炸與火災危險區(qū)域屬于2區(qū)。整個調壓站可半開放布置,上面設防雨頂棚。
發(fā)電機冷卻采用氫冷,GE公司將發(fā)電機定子殼體內區(qū)域定義為2區(qū)危險區(qū)。
1 消防給水系統(tǒng)
大型燃氣聯(lián)合循環(huán)電廠需建設一套消防給水系統(tǒng),供應機組自動噴水及水噴霧滅火系統(tǒng)。消防生活合用水池由凈水站或市政自來水管網供消防補充水,水質為澄清過濾水。消防泵從消防水池吸水,經升壓后接入廠區(qū)消防水管網,供整個廠區(qū)的消防水,包括廠區(qū)及建筑物室內消火栓滅火系統(tǒng)、主廠房內自動噴水滅火系統(tǒng)。包括:
(1)1臺100%電動消防泵,1臺100%柴油機消防泵。當電動消防泵事故時,柴油機消防泵將自啟動。氣壓罐消防穩(wěn)壓設備維持管網穩(wěn)定的水壓和提供消防泵啟動瞬間的應急消防用水。在發(fā)生火災的情況下,當消防管網水壓降至一定值時,自動啟動電動消防泵,當電動消防泵故障時立即啟動柴油機備用消防泵;
(2)消防水系統(tǒng)的穩(wěn)壓設備1套;
(3)消防生活合用水池1座,水源為澄清過濾水;
(4)柴油機消防泵設火災探測裝置及水噴霧滅火系統(tǒng);
(5)消防泵房設就地消防盤;消防泵可以在消防主盤上啟動,平時消防管網由穩(wěn)壓設備穩(wěn)定壓力,當管網壓力降低至某一定值時,消防水泵將自動啟動;
(6)自動噴水系統(tǒng)(閥組、噴頭、管道及附件);
(7)水噴霧系統(tǒng)(閥組、噴頭、管道及附件);
(8)廠區(qū)及室內的管道、消火栓、閥門及附件。
2 電廠各系統(tǒng)的消防措施
2.1 油系統(tǒng)的消防措施
主廠房內的潤滑油系統(tǒng)、氫密封油裝置、儲存油箱、油管道、給水泵油箱等均采用自動噴水滅火系統(tǒng)或水噴霧滅火系統(tǒng)都設有感溫探測器。
2.2 電氣設備的消防措施
(1)變壓器消防
變壓器消防均采用水噴霧滅火系統(tǒng),水源接自主廠房內自動噴水消防環(huán)管。這些變壓器設有線型感溫電纜,在區(qū)域盤、消防主控盤上進行監(jiān)控。
(2)電纜防火生產車間中,均采用阻燃電纜。
在通向控制樓電了設備間下電纜層的豎井或墻洞及各種電氣盤柜底部開孔處采用電纜防火堵料、填料或防火包等材料封堵,耐火極限不小于1h。電纜豎井通過每一層樓板處設置防火封堵。
在電纜溝內每間距100m處,或主廠房內架空橋架每間距100m處設防火墻(或阻火)。防火墻上的電纜孔洞采用電纜防火堵料封堵,并采取防止火焰竄燃的措施。
對主廠房內易受外部火災影響的燃機和汽機頭部以及鍋爐防爆門鄰近部位的電纜區(qū)段,采取在電纜上施加防火涂料或防火槽盒措施。
靠近帶油設備的電纜溝蓋板將加以密封。
為防止2臺機組電纜火災漫延,在集控樓的電纜層設有兩臺機中間專用的防火隔墻。
主廠房電纜橋架、電纜溝、集控樓電纜夾層設線型感溫探測器。
控制室、電子設備間、熱工設備室、繼電器室等處煙烙燼(INERGEN)氣體滅火系統(tǒng),并設感煙、感溫探測器。
2.3 燃機本體消防
燃機本體消防系統(tǒng)由燃機供貨商負責設計。采用低壓CO2滅火系統(tǒng),該系統(tǒng)包括一個低壓CO2儲罐、就地消防控制柜、CO2輸送管道、噴頭、感溫火災探頭等。保護區(qū)域包括:燃機本體、天然氣模塊區(qū)域、燃機2號軸承。
燃機罩殼內、燃機本體旁的天然氣模塊區(qū)域、燃機2號軸承罩殼內設有感溫火災探頭、火災警鈴及CO2輸送管道、噴頭等。燃機本體低壓CO2滅火系統(tǒng)包括2套獨立的釋放及管路系統(tǒng),即初始釋放系統(tǒng)(Initial discharge system)及持續(xù)釋放系統(tǒng)(Extended discharge system)。當就地消防控制柜接收到火災報警信號后,首先關閉燃機的進氣閥,初始釋放系統(tǒng)在幾秒鐘之內動作,在短時間之內使發(fā)生火災的區(qū)域達到一定的CO2滅火濃度,該系統(tǒng)動作時間在1min左右;之后持續(xù)釋放系統(tǒng)動作,將CO2滅火濃度維持在一定的范圍內,該系統(tǒng)動作時間在30~60min左右。同時就地消防控制柜將火災信號分別送至機島設備的MARK VI控制盤及消防主盤,MARKVI控制盤發(fā)出命令關閉正在運行的燃機及風機。
在燃機罩殼內及天然氣模塊區(qū)域設可燃氣體探測器,根據可燃氣體泄漏的濃度,可發(fā)出兩級報警信號(Highalarm/High2highalarm)。其中天然氣模塊區(qū)域設置2只可燃氣體探測器,兩級報警信號濃度分別為10%和25%;燃料進口處設置3只可燃氣體探測器,兩級報警信號濃度分別為10%和25%;燃機本體罩殼內設置2只可燃氣體探測器,兩級報警信號濃度分別為10%和25%;燃機本體上方通風管處設置4只可燃氣體探測器,兩級報警信號濃度分別為7%和17%。如遇到氣體泄漏等緊急情況,探測器警告信號將送至機島設備的MARKVI控制盤,以便及時采取相應的措施。
2.4 火災爆炸危險區(qū)域的防護措施
(1)天然氣前置模塊一般設在余熱鍋爐區(qū)域,為半露天布置,四周設有圍柵,無頂柵。由于布置在室外,氣體難以聚集,達不到報警濃度。該區(qū)域通常不設置可燃氣體探測器,但重要的電氣、電子設備均考慮防爆要求。
(2)天然氣模塊一般布置在6.45m層燃機罩殼旁,會配套提供火災報警探測器、低壓CO2滅火系統(tǒng)及可燃氣體探測器。
(3)燃氣輪機本體罩殼內區(qū)域會配套提供火災報警探測器、低壓CO2滅火系統(tǒng)及可燃氣體探測器。
整個廠區(qū)天然氣調壓站可半開放布置,上面設防雨頂棚。該區(qū)域通常不設置可燃氣體探測器,但重要的電氣、電子設備均考慮防爆要求。
(5)發(fā)電機冷卻采用氫冷,在發(fā)電機罩殼內設可燃氣體探測器及危險氣體探測器,根據氣體泄漏的濃度,可發(fā)出兩級報警信號。其中在發(fā)電機端蓋處設置2只危險氣體探測器,兩級報警信號濃度分別為10%和25%;在發(fā)電機末端收集器處設置3只可燃氣體探測器,兩級報警信號濃度分別為10%和25%。
如遇到氣體泄漏等緊急情況,探測器警告信號將被送至機島設備的MARKVI控制盤,以便及時采取相應的措施。
由于我國目前尚無有關大型燃機電廠火災爆炸危險區(qū)域防護措施的規(guī)范,根據消防主管部門的要求,在天然氣前置模塊區(qū)域及廠區(qū)天然氣調壓站均設置可燃氣體探測器并報警,對重要的電氣電子設備充分考慮防爆要求,并配備有相應的移動式滅火器,以確保安全生產。
3 火災報警及控制系統(tǒng)
3.1 火災報警控制及分區(qū)
火災探測、報警、控制系統(tǒng)應能滿足火災初期發(fā)出警報,由火警自動監(jiān)測系統(tǒng)集中監(jiān)測全廠火情。一旦發(fā)生火情,由自動監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出聲光警報,同時自動控制系統(tǒng)啟動相應消防設施滅火(或在報警后,人工手動啟動相應消防設施滅火),也能切換全廠內呼叫系統(tǒng),向全廠報警。
火災探測、報警、控制系統(tǒng)分為區(qū)域和集中兩級管理。當某區(qū)域某設備發(fā)生火災時本區(qū)域報警系統(tǒng)中有關的火警探測器動作,并將信號輸入至區(qū)域報警控制盤發(fā)出聲光報警信號,同時將火災信號輸至設在集控室中的火災報警主控制盤,在主控盤上顯示火災發(fā)生區(qū)域并發(fā)出聲光報警信號,并向電廠消防站火警受理臺傳達火災報警。主控制盤能監(jiān)控各區(qū)域內滅火設施如自動噴淋系統(tǒng)的控制閥、水流指示壓力開關、氣體滅火系統(tǒng)、消防泵等的開啟及正常、故障狀態(tài),并接受其反饋信號。
3.2 其他各滅火系統(tǒng)的控制
(1)預作用噴水/濕式噴水滅火系統(tǒng)可以自動啟動,也可以在主機屏或區(qū)域顯示操作盤上手動啟動。
(2)開式水噴霧滅水系統(tǒng)有啟動延時裝置、緊急啟動和停止啟動裝置。變壓器水噴霧滅火系統(tǒng)還應與變壓器保護系統(tǒng)聯(lián)動。
(3)氣體來火系統(tǒng)
固定式煙烙燼氣體滅火系統(tǒng)可以自動啟動,也可手動啟動。
參考文獻
[1] DL/T22002 燃機)蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠設計規(guī)定(試行)
[2] GB50229296 火力發(fā)電廠與變電所設計防火規(guī)范
[3] GBJ16287 建筑設計防火規(guī)范
[4] GB50116298 火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范
[5] DL5027293 電力設備典型消防規(guī)程
[6] DL500022000 火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程
環(huán)保知識
職業(yè)衛(wèi)生