燃煤處理系統(tǒng)煤倉_煤斗的消防保護設(shè)計

1、建筑防火設(shè)計燃煤處理系統(tǒng)煤倉/煤斗的消防保護設(shè)計裴麗萍(陜西省消防總隊, 陜西西安710016摘要:綜合火力發(fā)電廠及變電站設(shè)計防火規(guī)范、二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范和N FP A 850Reco mmended Pr actice for Fir e Pr otection for Electric G ener ating Plants and High V oltag e Dir ect Cur r ent Co nv er ter Stat ions 等相關(guān)規(guī)范的規(guī)定, 以系統(tǒng)工程應(yīng)用研究為基礎(chǔ), 結(jié)合惰性氣體滅火系統(tǒng)產(chǎn)品特點, 對采用低壓二氧化碳滅火系統(tǒng)的火力發(fā)電廠燃煤處理系統(tǒng)的煤倉/煤斗

2、消防保護進行了設(shè)計思路的研究和探討。關(guān)鍵詞:燃煤處理系統(tǒng); 煤倉/煤斗; 消防保護中圖分類號:X924. 4, T U 271. 1文獻標(biāo)志碼:B 文章編號:1009-0029(2009 07-0508-03燃煤處理系統(tǒng)在我國的電力、水泥、鋼鐵等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用, 特別是隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展, 電力的需求增長迅猛。為解決電力的供求矛盾, 我國大力發(fā)展電力事業(yè), 火力發(fā)電廠的建設(shè)發(fā)展尤其迅速。但如火力發(fā)電站中的燃煤處理系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi), 后果將不堪設(shè)想。在燃煤處理系統(tǒng)中設(shè)置火災(zāi)防護系統(tǒng)是完全必要的。2007年以前, 燃煤處理系統(tǒng)中煤倉/煤斗一般采用蒸汽系統(tǒng)進行保護, 由于蒸汽消防保護在煤倉/煤

3、斗中存在著固有缺陷, 所以在GB50229-2006火力發(fā)電廠及變電站設(shè)計防火規(guī)范明確規(guī)定該部位采用惰性氣體系統(tǒng)進行保護。惰性氣體主要指氮氣、二氧化碳。鑒于氮氣滅火系統(tǒng)目前沒有成熟的國家設(shè)計規(guī)范, 加之煤倉/煤斗的消防保護需要長時間維持一定的滅火劑設(shè)計體積分?jǐn)?shù), 所以結(jié)合以往工程應(yīng)用的實例, 采用低壓二氧化碳系統(tǒng)進行保護更為合理。以下著重介紹低壓二氧化碳系統(tǒng)在煤倉/煤斗中的設(shè)計應(yīng)用。在目前國內(nèi)沒有明確的針對煤倉/煤斗消防保護設(shè)計依據(jù)的情況下, 為了合理規(guī)范設(shè)計煤倉/煤斗的低壓二氧化碳消防保護系統(tǒng), 正確選用低壓二氧化碳系統(tǒng)產(chǎn)品, 減少火災(zāi)的危害, 保護人身生命和財產(chǎn)的安全, 筆者提出以下設(shè)計思

4、路, 供有關(guān)設(shè)計部門參考。1系統(tǒng)概述低壓二氧化碳滅火系統(tǒng)作為一種工程應(yīng)用技術(shù)比較成熟的氣體滅火系統(tǒng), 廣泛應(yīng)用于各種無人工作的需要進行滅火保護的場所, 特別是汽車噴漆生產(chǎn)線、鋁箔生產(chǎn)線等行業(yè)的應(yīng)用非常普遍, 而針對燃煤處理系統(tǒng)的二氧化碳消防保護, 在國外的應(yīng)用技術(shù)已相當(dāng)成熟, 國內(nèi)很多電廠也有應(yīng)用的情況。隨著我國消防技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟, 國產(chǎn)低壓二氧化碳系統(tǒng)在燃煤處理系統(tǒng)的消防保護上逐步得到了推廣和應(yīng)用, 由于燃煤作為一種特殊的火災(zāi)危險物體, 其消防保護方式不但有別于常規(guī)的滅火保護, 而且根據(jù)燃煤處理系統(tǒng)上需要進行消防保護部位的不同也有所區(qū)別, 如在原煤儲藏的煤倉/煤斗部位的消防設(shè)計不但要滿

5、足燃煤的滅火需要, 還需要考慮進行長時間的惰化消防保護; 而在煤粉倉/煤粉斗部位, 保護方式主要考慮粉倉的抑制爆炸, 設(shè)計需要滿足的是系統(tǒng)的惰化消防保護。同時, 從經(jīng)濟性考慮, 一般需要將電廠其他部位的滅火系統(tǒng)與煤倉/煤斗的消防保護綜合考慮, 采取共用一套儲存裝置的方案。筆者就燃煤處理系統(tǒng)上煤倉/煤斗的低壓二氧化碳消防保護系統(tǒng)具體進行描述。(1 主要應(yīng)用范圍。燃煤處理系統(tǒng)的煤倉/煤斗的消防保護區(qū)域。(2 消防保護機理。該系統(tǒng)的消防保護不論是滅火保護還是惰化保護均系物理方式, 是靠降低防護區(qū)內(nèi)的氧氣體積分?jǐn)?shù)到不支持燃燒來撲滅火災(zāi)。(3 系統(tǒng)設(shè)計/構(gòu)成類型。系統(tǒng)的滅火設(shè)計考慮燃煤的深位火災(zāi), 抑爆

6、方式考慮惰化設(shè)計。系統(tǒng)的構(gòu)成可采取組合分配系統(tǒng)或單元獨立系統(tǒng)兩種形式。(4 系統(tǒng)的基本組成。系統(tǒng)主要由儲存裝置(含制冷機 、檢修閥、安全閥、反饋裝置、汽化器、選擇閥、單向閥、減壓裝置、增味裝置、管網(wǎng)、專用噴嘴、控制系統(tǒng)等組成。(5 主要技術(shù)參數(shù)。儲存間溫度范圍為050, 儲存壓力(-20 為2. 07MPa , 滅火時間7m in , 惰化時間為48h 。2系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計思路:確定并劃分防護區(qū)滅火劑儲存用量計算確定儲存裝置規(guī)格汽化器的選型管網(wǎng)布置水力計算確定噴頭及減壓裝置型號提供詳細(xì)的施工圖和材料明細(xì)表提供施工、驗收的技術(shù)要求及驗收標(biāo)準(zhǔn)。為了合理設(shè)計燃煤處理系統(tǒng)煤倉/煤斗的低壓二氧化碳消防保

7、護系統(tǒng), 必須嚴(yán)格遵循以下步驟。(1 防護區(qū)的確定。無論是用于保護煤倉/煤斗, 還是磨煤機/粉煤機、分離器、儲存箱、粉煤過濾室、輸 送管道, 均要求保護空間是密閉的, 以防止外部空氣進入, 保證二氧化碳體積分?jǐn)?shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)。在保護區(qū)規(guī)劃時, 單個煤倉/煤斗可作為一個保護區(qū)。(2 計算防護區(qū)的最終凈容積。防護區(qū)的最終凈容積=防護區(qū)凈容積(防護區(qū)的容積-實體結(jié)構(gòu)物體積 -實體可移動物體總體積。如果實體可移動物體總體積小于凈容積的25%, 則不需從凈容積中減去這些物體的體積。(3 確定最小設(shè)計體積分?jǐn)?shù)。燃煤處理系統(tǒng)的消防保護滅火劑設(shè)計體積分?jǐn)?shù)宜為65%70%, 最小設(shè)計體積分?jǐn)?shù)為65%。(4 滅火

8、劑儲存量計算?？砂礈缁饎┯昧坑嬎愎角蟮没虿捎貌楸矸ㄓ嬎?。(5 儲存裝置的選用。二氧化碳儲存裝置的選用取決于所需的藥劑量, 通常情況下, 儲存裝置提供的二氧化碳藥劑兼顧應(yīng)用于火災(zāi)保護區(qū)域和惰化保護區(qū)域。有一些電廠還要求儲存裝置向氫置換裝置提供二氧化碳藥劑惰化保護, 儲存裝置內(nèi)的最小有效藥劑儲存量不應(yīng)小于最大火災(zāi)保護區(qū)所需藥劑量的2倍和最大惰化保護區(qū)單次噴放所需的藥劑量中的大者。在條件具備的情況下, 選用儲罐時還應(yīng)該考慮磨煤機/粉煤機多次起動惰化保護, 氫置換裝置惰化保護, 現(xiàn)場緊急情況下使用二氧化碳的藥劑量, 以及儲罐的再充裝的時間。當(dāng)煤倉/煤斗容積過大時, 選用滿足惰化保護區(qū)單次噴放所需的藥

9、劑量的儲罐, 可能不是很經(jīng)濟, 在能夠滿足惰化保護區(qū)噴放流量和及時充裝的條件下, 可以選用相對較小尺寸的儲罐, 儲罐尺寸與噴放流量和再充裝時間相關(guān)。(6 噴放時間。燃煤處理系統(tǒng)煤倉/煤斗的低壓二氧化碳消防保護系統(tǒng)的噴放時間有別于二氧化碳滅火系統(tǒng)的噴放時間。一般應(yīng)包括滅火噴放和惰化保護兩部分時間, 滅火噴放時間可參考GB50193-93深位火災(zāi)確定, 為不超過7min; 惰化保護應(yīng)勻速、長時間地釋放藥劑, 噴放時間長達幾小時甚至幾天, 噴放時間決定于煤倉/煤斗容積、汽化器的輸出流量及儲罐大小等, 一般可取48h 。(7 滅火保護過程噴放量確定。依據(jù)GB50193-93, 滅火劑的用量按照深位火災(zāi)

10、的計算方法來確定。(8 估算系統(tǒng)流量。(9 確定噴頭數(shù)量。由于煤倉/煤斗的幾何尺寸趨于標(biāo)準(zhǔn)化, 一般煤倉/煤斗的頂部布置24只噴頭, 底部布置2只噴頭。(10 估算管道及噴嘴尺寸。(11 水力計算。依據(jù)管網(wǎng)平面圖、系統(tǒng)圖及有關(guān)管道尺寸、數(shù)據(jù), 運用計算機程序來確定最終的管道直徑、噴嘴型號和減壓孔板孔徑。(12 汽化器選型。以最大保護區(qū)域的容積、滅火劑用量、持續(xù)噴放時間等為依據(jù), 根據(jù)汽化器的實際汽化量、出口壓力等參數(shù)選取適當(dāng)?shù)男吞枴?組合分配系統(tǒng)在認(rèn)為所有防護區(qū)不會同時著火時, 組合分配系統(tǒng)能用來保護多個防護區(qū)。對每個防護區(qū)必須進行單獨的系統(tǒng)設(shè)計。組合分配系統(tǒng)計算應(yīng)從最大防護區(qū)系統(tǒng)開始, 計算

11、完成后再依次完成其他系統(tǒng)的計算。4系統(tǒng)探測與控制通常煤倉/煤斗的火災(zāi)探測應(yīng)有兩種以上的不同類型的探測裝置, 宜選用一氧化碳探測器和溫度探測器。由于一氧化碳體積分?jǐn)?shù)探測技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于該惰化保護區(qū)域, 當(dāng)一氧化碳體積分?jǐn)?shù)超過設(shè)定值時, 表明保護區(qū)內(nèi)已發(fā)生氧化作用, 探測系統(tǒng)將報警信號輸送至控制系統(tǒng)自動啟動二氧化碳惰化系統(tǒng), 或工作人員得到報警信號后人工啟動系統(tǒng)。也有的系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的感溫電纜進行探測保護。目前現(xiàn)有應(yīng)用惰化系統(tǒng)多采用人工啟動方式, 當(dāng)采用完全自動啟動方式時, 系統(tǒng)也應(yīng)具備人工啟動方式, 自動控制系統(tǒng)應(yīng)在接收到兩種探測火警信號后才會啟動系統(tǒng)。5系統(tǒng)的組成系統(tǒng)組成示意圖見圖1所示。系統(tǒng)

12、主要由二氧化碳儲存裝置(含制冷機 、檢修閥、安全閥、反饋裝置、汽化器、選擇閥(含先導(dǎo)閥 、單向閥、減壓裝置、增味裝置、分配閥、管網(wǎng)、專用噴嘴、控制柜等組成。其中, 二氧化碳儲存裝置主要用于存儲液態(tài)二氧化碳, 通過制冷機維持二氧化碳保存在-18-20; 檢修閥主要包含滅火劑噴放出口檢修閥和啟動氣體出口檢修閥兩種, 均常開; 分配閥包括上噴和全噴分配閥兩種, 用于控制氣態(tài)二氧化碳的流向; 專用噴嘴主要針對煤倉/煤斗設(shè)計, 應(yīng)具有防堵塞和抗撞擊性能; 汽化器一般采用電加熱型, 實現(xiàn)汽化液體二氧化碳功能; 控制柜用于接收火災(zāi)危險信號并進行判斷, 控制先導(dǎo)閥、分配閥以及汽化器的啟停。在自動狀態(tài)下, 當(dāng)火

13、災(zāi)危險信號經(jīng)探測裝置傳遞給控制柜后, 控制柜便發(fā)出系統(tǒng)啟動指令, 打開相應(yīng)防護區(qū)(原煤倉/煤斗 上噴分配閥, 同時打開先導(dǎo)閥, 開啟選擇閥, 釋放滅火劑經(jīng)汽化器汽化后沿管網(wǎng), 經(jīng)減壓裝置、分配閥及上端專用噴嘴進入防護區(qū)進行二氧化碳初噴, 到達設(shè)定噴放時間后, 系統(tǒng)自動關(guān)閉上噴分配 圖1系統(tǒng)組成示意圖閥, 開啟另一分配閥, 滅火劑分別從設(shè)在煤斗上、下部的專用噴嘴噴放實施消防保護。噴放結(jié)束, 系統(tǒng)自動關(guān)閉選擇閥和分配閥, 處于伺服狀態(tài)。手動狀態(tài)下, 應(yīng)分別手動操作相應(yīng)的先導(dǎo)閥、分配閥, 實現(xiàn)消防保護。6結(jié)束語燃煤處理系統(tǒng)采用低壓二氧化碳惰化系統(tǒng)進行消防保護, 已經(jīng)有很多應(yīng)用先例, 實踐證明采用該方

14、案設(shè)計的消防保護系統(tǒng), 效果非常明顯, 值得推廣。然而, 由于我國至今沒有相關(guān)低壓二氧化碳惰化系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)范, 造成現(xiàn)今實際工程應(yīng)用的設(shè)計方案呈現(xiàn)多元化, 必然形成滅火效果的不確定性, 帶來一定的隱性危險, 希望引起相關(guān)部門的重視, 盡快制定相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。參考文獻:1韋艷文, 周平, 湯文成. 低壓二氧化碳滅火系統(tǒng)的兩種應(yīng)用技術(shù)J . 消防科學(xué)與技術(shù), 2006, 25(6:787-789.2李貴仁, 亓雪松, 黃勇. 淺析二氧化碳滅火系統(tǒng)的特點及應(yīng)用J.消防科學(xué)與技術(shù), 2002, 21(3 :44-45.3GB50229-2006, 火力發(fā)電廠及變電站設(shè)計防火規(guī)范S . 4GB5019

15、3-93, 二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范S .5于利群, 董文俊. 火力發(fā)電廠自動消防系統(tǒng)的設(shè)計J . 消防科學(xué)與技術(shù), 2002, 21(6 :27-29.6游素珍, 史曉軍. 淺析火力發(fā)電廠消防設(shè)計的有關(guān)問題J. 消防科學(xué)與技術(shù), 2000, 19(4 :22-25.7韋艷文, 周平, 湯文成. 低壓二氧化碳滅火系統(tǒng)的兩種應(yīng)用技術(shù)J . 消防科學(xué)與技術(shù), 2006, 25(6 :787-789.The fire protection design on the bunker /hodof the coal disposal systemPEI Li-ping(Shaanx i Genera l

16、 Fir e Brigade, Shaanx i Xi'a n 710016, China Abstract :R efer to the related cr iter io n numbered GB 50229-2006, G B50193-1993, N FP A 850and so o n, the design method o f apply ing the low v oltag e car bo n dio xide fir e-ex tinguishing system to the bunker /ho d fire pro tectio n for the coal dispo sa l system in t he fuel elect ric plant w as studied based on the ex ist ing system engineer ing r e