安全工程师辅导：浅谈火力发电厂的消防设计

　　近年来，随着国家对电力资源的需求不断增加，火力发电厂单机容量越来越大，导致对消防系统的要求越来越高，我国的火电厂消防已从单一的消火栓系统发展至如今多型式的灭火系统，并与火灾自动报警系统相结合而构成完整的消防体系。笔者根据平时工作中遇到的关于火力发电厂在消防设计方面的几个问题作如下探讨，不妥之处请专家与同行批评指正。
　　1、消防给水系统设计
　　《火力发电厂与变电所设计防火规范》（简称火规，以下同）第6.1.2条规定：“125MW机组及以上的发电厂消防给水应采用独立的给水系统，并严禁与其他用水系统相连。”笔者感到这样规定太绝对化。火电厂（特别是燃煤电厂）建构筑物种类繁多、占地范围较大，其重要性各不相同，给水系统构成也有较大差异。笔者认为对重要的生产建构筑物（如主厂房及变压器区域、主控楼、输煤建构筑物、油罐区等），其火灾影响大、安全要求高，所需消防水量、水压亦大，为保证可靠性应采用独立的消防给水系统。而对于大量的辅助及附属建构筑物则不必对此作硬行规定，这些建筑物通常不高（小于24米）、火灾危险性也不大，其消防给水既可由一套独立系统供给，也可由生活消防合并给水系统供给，可视电厂给水系统的具体构成情况，经技术经济较后确定较为合适。
　　2、集控室（单元控制室）的气体灭火系统设计
　　对于集控室（单元控制室）的气体灭火系统，火规规定采用固定式卤代烷，而其控制方式为自动报警、自动灭火或人工确认后手动灭火。通常卤代烷为全淹没系统，在实际应用中多以控制室作为一防护区施以气体灭火。现在在卤代烷灭火系统基本上不被采用之后，二氧化碳（CO2）、FM-200、烟烙尽等灭火介质作为其替代品在工程中均有应用，其中因CO2系统相对较为便宜应用较多，不少电厂采用的仍然是全淹没系统。但集控室（单元控制室）是全厂生产运行指挥中枢，要求不间断值班，只要不是控制室自身火灾原因将导致机毁人亡的危险发生，运行人员都必须坚守岗位，不得撤离，因此对于集控室（单元控制室）采用需人员全部撤离的全淹没灭火系统是不太合理的，而应采用局部应用。实施时所采用的方式一般可以有二种：一种方式是将喷头布置在盘柜区内，实际是一较小的全淹没系统；另一方式是将盘柜区与运行人员操作区隔离开来，形成二个封闭空间，只需对盘柜区封闭空间实施全淹没灭火。相应的，火灾探测器置于室内顶部也不太合格，应将其布置在盘柜内，以便尽早发现火情。采用以上局部应用系统后一方面使灭火系统操作准确合理、影响小、易于控制，另一方面也减小了灭火系统规模及耗药量，经济性较好。当然，对于集控室（单元控制室）这种重要场所，最合理的方式是在运行过程中通过多种途径尽可能提高火灾探测报警的灵敏度，尽可能早期报警，以便运行人员及早发现火情，用移动式灭火器施以灭火，尽量不动用固定式气体灭火系统。
　　3、电缆夹层的消防设计
　　《火规》第5.8.6条规定单元控制室、电气控制楼电缆夹层应设线型感温和感烟型的组合和自动喷水灭火系统。笔者认为可增加气体灭火系统型式，以便根据实际情况选择应用。对于该防护区，气体与水消防灭火系统各有利弊：气体灭火系统初期投资较大、贮存设施占地相对较大，但对电缆无损害，火灾后只需对烧坏部分作局部更换即可使用；而水消防系统简便且投资少，但因该电缆夹层下通常是配电装置室或是其它电气设备间而对防水有特殊要求，因此在作水消防系统的同时需对楼面作防水处理并作好排水设计。另外火灾扑灭后，电缆的受损部位因其绝缘性能降低而需拆换整根电缆，加大了费用。当集控楼（单元控制楼）内的控制室、电子设备间、计算机房和继电器室等均采用气体灭火系统，并采用组织分配应用方式后，因气体用量是以最大封闭空间这个保护分区的计算值作为整个分区的设计用量，电缆夹层又能通过一定的工程措施隔成几个保护分区，并使每个保护分区的休积不足以超过其它保护区域体积时，电厂气体灭火系统的初期投资及贮存设施并不会因电缆夹层采用气体灭火系统型式而增加太多的费用。
　　另外，从实际的应用情况来看，采用水喷雾灭火系统也能有效地控制和扑灭带电物体的火灾，并确保人身安全。因为水喷雾喷头压力高，喷出的水雾液滴粒径小，呈现不连续间断状态，具有良好的电绝缘性能。因此，在电缆夹层设置水喷雾灭火系统也是可行的。
　　4、运煤系统中运煤栈桥、煤仓间的自动灭火设施设计
　　关于运煤系统中运煤栈桥、煤仓间的灭火系统，火规中规定采用自动喷水、水幕及消火栓系统，笔者认为可增加水喷雾灭火系统型式，以便根据实际情况选择应用。在电厂设计中，运煤系统的栈桥因高度较高（总高可达40米）极易形成烟囱效应，桥内空间封闭使火灾时因烟雾弥漫、火焰辐射消防人员不易靠近，再加上运行时栈桥无人值守，客观上使消火栓系统发挥的作用有限，但在栈桥两端、煤仓间入口设置水幕灭火系统以阻断火灾的蔓延，在运煤栈桥、煤仓间采用固定水消防系统是非常必要的。固定水消防系统在扑灭运煤栈桥、煤仓间火灾时常有二种类型可供选用，即火规中规定的自动喷水灭火系统（水喷淋系统）和水喷雾灭火。二者各有利弊：水喷淋系统相对用水量较小，水压要求较低，系统布置上较简单容易（特别是采用闭式自动喷水灭火系统时），报警控制阀较少，造价较便宜，但是在扑灭火灾蔓延速度较快的栈桥火灾时，因其灭火速度及效果很大程度上取决于喷头的灵敏度，而喷头由于运煤系统大量煤灰扬尘的影响是否能保持较好的灵敏度是令人担忧的；水喷雾系统相对用水量较大，水压要求较高，因受水量的限制设置时需分区，使报警控制阀较多，系统管路布置上难度较大，造价较贵，但其对恶劣工作环境适应能力强，灭火迅速可靠。水喷淋系统及水喷雾系统在实际工程中均有应用实例，前者较多，笔者认为若燃烧煤质为高挥发性的褐煤（挥发物38－60％，挥发物析出温度130－1700C）时，因火灾危险性大，宜采用水喷雾灭火系统。
　　5、火灾探测器的选择
　　火力发电场具有高频电磁干扰强，粉尘积聚和湿热等特点，因此在选择火灾探测器时必须考虑这些特点。不少火电厂在设计和施工时忽视了这些因素，对火灾探测器的选型按照一般场所的要求设计，造成报警系统有的在几年后就无法正常使用，甚至瘫痪。笔者建议在选购火灾探测器时应综合考虑周围的环境，尽量选用抗腐蚀性强、抗干扰性强的报警产品。
　　6、消防联动控制系统问题的探讨
　　目前，电厂一般占地面积较大，主厂房、消防泵房、有关区、煤堆场、输煤栈桥、煤码头之间的距离很远，这就给联动控制带来了相当大的困难。笔者认为，消防联动控制应采用集中与分散相结合的控制方式才能保证各消防设施的可靠运行。对于诸如输煤系统、升压站等相对独立且距离较远的子系统，，应当设置独立的火灾报警与联动控制装置，对该子系统的自动喷水灭火系统及相关装置进行联动控制，同时应将有关火灾信号送至电厂的消防控制中心。在有些电厂的设计中，由于各有关设施距离相对较远，，设计单位对一些自动消防设施采取了人工确认、手动控制灭火的控制方式。笔者认为，采取这种控制方式灭火，不利于有效地控制初起火灾，也不符合有关规范的要求。例如对于消火栓系统，消火栓启泵按钮的信号只是反馈到消防控制中心无法直接启动消防水泵，笔者认为，在控制方式上应同时具备手动、自动和经济启动等三种控制方式。另外一种方法，可以采用压力控制的方式来启动消防水泵，就是管网内平时维持一定压力，，当发生消防系统泄水时，利用电控压力表来控制消防水泵的启停，这样对于消防水泵的控制是相当灵敏且可靠的，能够有效地提高扑救初起火灾的成功率。对于设有泡沫灭火系统、固定冷却系统的燃油罐区，目前设计是采用线型高低温感温电缆报警，现场的油泵房设置复示器报警，经现场人员确认后起动泡沫灭火系统进行灭火，笔者认为这样的设计很不全面，应利用油管壁上的线性感温电缆探测火灾信号，，送到消防报警主控盘，消防报警控制盘显示报警信号的同时，输出联动信号到控制模块，在控制模块上设置手动、自动切换开关，当切换开关设置为手动状态时，需要启动控制柜上的启动开关，进行人工确认灭火；当切换开关设置为自动状态时，智能报警控制盘输出联动信号直接控制报警阀上的电磁阀开启进行联动灭火。对于电厂内各自动灭火系统，目前设计是报警后由消防控制中心来启动喷淋泵，应当利用各系统报警阀上的压力开关直接启动消防水泵，以保证供水的可靠性。把安全工程师站点加入收藏夹