燃煤處理系統(tǒng)煤倉(cāng)_煤斗的消防保護(hù)設(shè)計(jì)

1、建筑防火設(shè)計(jì)燃煤處理系統(tǒng)煤倉(cāng)/煤斗的消防保護(hù)設(shè)計(jì)裴麗萍(陜西省消防總隊(duì), 陜西西安710016摘要:綜合火力發(fā)電廠及變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范、二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(diǎn), 對(duì)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(cāng)/煤斗

2、消防保護(hù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)思路的研究和探討。關(guān)鍵詞:燃煤處理系統(tǒng); 煤倉(cāng)/煤斗; 消防保護(hù)中圖分類號(hào):X924. 4, T U 271. 1文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號(hào):1009-0029(2009 07-0508-03燃煤處理系統(tǒng)在我國(guó)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(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 電力的需求增長(zhǎng)迅猛。為解決電力的供求矛盾, 我國(guó)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(hù)系統(tǒng)是完全必要的。2007年以前, 燃煤處理系統(tǒng)中煤倉(cāng)/煤斗一般采用蒸汽系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù), 由于蒸汽消防保護(hù)在煤倉(cāng)/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(jì)防火規(guī)范明確規(guī)定該部位采用惰性氣體系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。惰性氣體主要指氮?dú)?、二氧化碳。鑒于氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)目前沒(méi)有成熟的國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)范, 加之煤倉(cāng)/煤斗的消防保護(hù)需要長(zhǎng)時(shí)間維持一定的滅火劑設(shè)計(jì)體積分?jǐn)?shù), 所以結(jié)合以往工程應(yīng)用的實(shí)例, 采用低壓二氧化碳系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)更為合理。以下著重介紹低壓二氧化碳系統(tǒng)在煤倉(cāng)/煤斗中的設(shè)計(jì)應(yīng)用。在目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有明確的針對(duì)煤倉(cāng)/煤斗消防保護(hù)設(shè)計(jì)依據(jù)的情況下, 為了合理規(guī)范設(shè)計(jì)煤倉(cāng)/煤斗的低壓二氧化碳消防保護(hù)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(hù)人身生命和財(cái)產(chǎn)的安全, 筆者提出以下設(shè)計(jì)思

4、路, 供有關(guān)設(shè)計(jì)部門(mén)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(wú)人工作的需要進(jìn)行滅火保護(hù)的場(chǎng)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(duì)燃煤處理系統(tǒng)的二氧化碳消防保護(hù), 在國(guó)外的應(yīng)用技術(shù)已相當(dāng)成熟, 國(guó)內(nèi)很多電廠也有應(yīng)用的情況。隨著我國(guó)消防技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟, 國(guó)產(chǎn)低壓二氧化碳系統(tǒng)在燃煤處理系統(tǒng)的消防保護(hù)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(xiǎn)物體, 其消防保護(hù)方式不但有別于常規(guī)的滅火保護(hù), 而且根據(jù)燃煤處理系統(tǒng)上需要進(jìn)行消防保護(hù)部位的不同也有所區(qū)別, 如在原煤儲(chǔ)藏的煤倉(cāng)/煤斗部位的消防設(shè)計(jì)不但要滿

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

6、方式考慮惰化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的構(gòu)成可采取組合分配系統(tǒng)或單元獨(dú)立系統(tǒng)兩種形式。(4 系統(tǒng)的基本組成。系統(tǒng)主要由儲(chǔ)存裝置(含制冷機(jī) 、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(chǔ)存間溫度范圍為050, 儲(chǔ)存壓力(-20 為2. 07MPa , 滅火時(shí)間7m in , 惰化時(shí)間為48h 。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路:確定并劃分防護(hù)區(qū)滅火劑儲(chǔ)存用量計(jì)算確定儲(chǔ)存裝置規(guī)格汽化器的選型管網(wǎng)布置水力計(jì)算確定噴頭及減壓裝置型號(hào)提供詳細(xì)的施工圖和材料明細(xì)表提供施工、驗(yàn)收的技術(shù)要求及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。為了合理設(shè)計(jì)燃煤處理系統(tǒng)煤倉(cāng)/煤斗的低壓二氧化碳消防保

7、護(hù)系統(tǒng), 必須嚴(yán)格遵循以下步驟。(1 防護(hù)區(qū)的確定。無(wú)論是用于保護(hù)煤倉(cāng)/煤斗, 還是磨煤機(jī)/粉煤機(jī)、分離器、儲(chǔ)存箱、粉煤過(guò)濾室、輸 送管道, 均要求保護(hù)空間是密閉的, 以防止外部空氣進(jìn)入, 保證二氧化碳體積分?jǐn)?shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)。在保護(hù)區(qū)規(guī)劃時(shí), 單個(gè)煤倉(cāng)/煤斗可作為一個(gè)保護(hù)區(qū)。(2 計(jì)算防護(hù)區(qū)的最終凈容積。防護(hù)區(qū)的最終凈容積=防護(hù)區(qū)凈容積(防護(hù)區(qū)的容積-實(shí)體結(jié)構(gòu)物體積 -實(shí)體可移動(dòng)物體總體積。如果實(shí)體可移動(dòng)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(jì)體積分?jǐn)?shù)。燃煤處理系統(tǒng)的消防保護(hù)滅火劑設(shè)計(jì)體積分?jǐn)?shù)宜為65%70%, 最小設(shè)計(jì)體積分?jǐn)?shù)為65%。(4 滅火

8、劑儲(chǔ)存量計(jì)算。可按滅火劑用量計(jì)算公式求得或采用查表法計(jì)算。(5 儲(chǔ)存裝置的選用。二氧化碳儲(chǔ)存裝置的選用取決于所需的藥劑量, 通常情況下, 儲(chǔ)存裝置提供的二氧化碳藥劑兼顧應(yīng)用于火災(zāi)保護(hù)區(qū)域和惰化保護(hù)區(qū)域。有一些電廠還要求儲(chǔ)存裝置向氫置換裝置提供二氧化碳藥劑惰化保護(hù), 儲(chǔ)存裝置內(nèi)的最小有效藥劑儲(chǔ)存量不應(yīng)小于最大火災(zāi)保護(hù)區(qū)所需藥劑量的2倍和最大惰化保護(hù)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(chǔ)罐時(shí)還應(yīng)該考慮磨煤機(jī)/粉煤機(jī)多次起動(dòng)惰化保護(hù), 氫置換裝置惰化保護(hù), 現(xiàn)場(chǎng)緊急情況下使用二氧化碳的藥劑量, 以及儲(chǔ)罐的再充裝的時(shí)間。當(dāng)煤倉(cāng)/煤斗容積過(guò)大時(shí), 選用滿足惰化保護(hù)區(qū)單次噴放所需的藥

9、劑量的儲(chǔ)罐, 可能不是很經(jīng)濟(jì), 在能夠滿足惰化保護(hù)區(qū)噴放流量和及時(shí)充裝的條件下, 可以選用相對(duì)較小尺寸的儲(chǔ)罐, 儲(chǔ)罐尺寸與噴放流量和再充裝時(shí)間相關(guān)。(6 噴放時(shí)間。燃煤處理系統(tǒng)煤倉(cāng)/煤斗的低壓二氧化碳消防保護(hù)系統(tǒng)的噴放時(shí)間有別于二氧化碳滅火系統(tǒng)的噴放時(shí)間。一般應(yīng)包括滅火噴放和惰化保護(hù)兩部分時(shí)間, 滅火噴放時(shí)間可參考GB50193-93深位火災(zāi)確定, 為不超過(guò)7min; 惰化保護(hù)應(yīng)勻速、長(zhǎng)時(shí)間地釋放藥劑, 噴放時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾小時(shí)甚至幾天, 噴放時(shí)間決定于煤倉(cāng)/煤斗容積、汽化器的輸出流量及儲(chǔ)罐大小等, 一般可取48h 。(7 滅火保護(hù)過(guò)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(jì)算方法來(lái)確定。(8 估算系統(tǒng)流量。(9 確定噴頭數(shù)量。由于煤倉(cāng)/煤斗的幾何尺寸趨于標(biāo)準(zhǔn)化, 一般煤倉(cāng)/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(jì)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(yùn)用計(jì)算機(jī)程序來(lái)確定最終的管道直徑、噴嘴型號(hào)和減壓孔板孔徑。(12 汽化器選型。以最大保護(hù)區(qū)域的容積、滅火劑用量、持續(xù)噴放時(shí)間等為依據(jù), 根據(jù)汽化器的實(shí)際汽化量、出口壓力等參數(shù)選取適當(dāng)?shù)男吞?hào)。3組合分配系統(tǒng)在認(rèn)為所有防護(hù)區(qū)不會(huì)同時(shí)著火時(shí), 組合分配系統(tǒng)能用來(lái)保護(hù)多個(gè)防護(hù)區(qū)。對(duì)每個(gè)防護(hù)區(qū)必須進(jìn)行單獨(dú)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。組合分配系統(tǒng)計(jì)算應(yīng)從最大防護(hù)區(qū)系統(tǒng)開(kāi)始, 計(jì)算

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

12、主要由二氧化碳儲(chǔ)存裝置(含制冷機(jī) 、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(chǔ)存裝置主要用于存儲(chǔ)液態(tài)二氧化碳, 通過(guò)制冷機(jī)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(dòng)氣體出口檢修閥兩種, 均常開(kāi); 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(duì)煤倉(cāng)/煤斗設(shè)計(jì), 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(shí)現(xiàn)汽化液體二氧化碳功能; 控制柜用于接收火災(zāi)危險(xiǎn)信號(hào)并進(jìn)行判斷, 控制先導(dǎo)閥、分配閥以及汽化器的啟停。在自動(dòng)狀態(tài)下, 當(dāng)火

13、災(zāi)危險(xiǎn)信號(hào)經(jīng)探測(cè)裝置傳遞給控制柜后, 控制柜便發(fā)出系統(tǒng)啟動(dòng)指令, 打開(kāi)相應(yīng)防護(hù)區(qū)(原煤倉(cāng)/煤斗 上噴分配閥, 同時(shí)打開(kāi)先導(dǎo)閥, 開(kāi)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(jìn)入防護(hù)區(qū)進(jìn)行二氧化碳初噴, 到達(dá)設(shè)定噴放時(shí)間后, 系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉上噴分配 圖1系統(tǒng)組成示意圖閥, 開(kāi)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(shí)施消防保護(hù)。噴放結(jié)束, 系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉選擇閥和分配閥, 處于伺服狀態(tài)。手動(dòng)狀態(tài)下, 應(yīng)分別手動(dòng)操作相應(yīng)的先導(dǎo)閥、分配閥, 實(shí)現(xiàn)消防保護(hù)。6結(jié)束語(yǔ)燃煤處理系統(tǒng)采用低壓二氧化碳惰化系統(tǒng)進(jìn)行消防保護(hù), 已經(jīng)有很多應(yīng)用先例, 實(shí)踐證明采用該方

14、案設(shè)計(jì)的消防保護(hù)系統(tǒng), 效果非常明顯, 值得推廣。然而, 由于我國(guó)至今沒(méi)有相關(guān)低壓二氧化碳惰化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范, 造成現(xiàn)今實(shí)際工程應(yīng)用的設(shè)計(jì)方案呈現(xiàn)多元化, 必然形成滅火效果的不確定性, 帶來(lái)一定的隱性危險(xiǎn), 希望引起相關(guān)部門(mén)的重視, 盡快制定相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。參考文獻(xiàn):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(diǎn)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(jì)防火規(guī)范S . 4GB5019

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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