摘 要:阐述了对于大型燃气联合循环电厂消防系统设计的设想,重点介绍了燃气联合循环电厂消防系统的设计范围、重点防火分区与火灾爆炸危险区域的划分、消防给水、电厂各系统的消防措施、火灾监测及灭火系统汇总、火灾报警及控制系统等。
关键词:燃气联合循环电厂;消防系统;火灾监测
大型燃气联合循环电厂消防设计范围包括消防给水供水系统、室内、外消火栓灭火系统、自动喷水及水喷雾灭火系统、气体灭火系统、移动式灭火器系统、火灾报警及控制系统" 。
《火力发电厂与变电所设计防火规范》(GB50229296)规定重点防火区域划分为动力岛、柴油发电机室、配电装置区、天然气调压站、材料库区、消防水泵房区。
目前国内尚无燃机电厂危险区域的划分标准,IEC79210将危险区域划分为三类:0区、1区、2区,排放等级定义为连续排放、主要排放和次要排放3个等级"危险区域的划分与危险品的排放频率、排放持续时间、排放量、排放浓度、排放流速、通风条件等有关。一般来说,有连续排放源的区域为0区、有主要排放源的区域为1区、有次要排放源的区域为2区。
在燃气电厂内,天然气主要泄漏点在天然气管道系统的法兰连接处,根据IEC79210标准属于有次要排放源,因此燃气电厂内的爆炸与火灾危险区域属于2区。
主厂房内的天然气主要泄漏点(即危险区域为:天然气前置模块、天然气模块、燃气轮机本体罩壳内区域。
电厂使用的天然气一般由区域厂天然气网络送至电厂厂区内的天然气调压站、主厂房外的危险区域主要指天然气调压站,该处爆炸与火灾危险区域属于2区。整个调压站可半开放布置,上面设防雨顶棚。
发电机冷却采用氢冷,GE公司将发电机定子壳体内区域定义为2区危险区。
1 消防给水系统
大型燃气联合循环电厂需建设一套消防给水系统,供应机组自动喷水及水喷雾灭火系统。消防生活合用水池由净水站或市政自来水管网供消防补充水,水质为澄清过滤水。消防泵从消防水池吸水,经升压后接入厂区消防水管网,供整个厂区的消防水,包括厂区及建筑物室内消火栓灭火系统、主厂房内自动喷水灭火系统。包括:
(1)1台100%电动消防泵,1台100%柴油机消防泵。当电动消防泵事故时,柴油机消防泵将自启动。气压罐消防稳压设备维持管网稳定的水压和提供消防泵启动瞬间的应急消防用水。在发生火灾的情况下,当消防管网水压降至一定值时,自动启动电动消防泵,当电动消防泵故障时立即启动柴油机备用消防泵;
(2)消防水系统的稳压设备1套;
(3)消防生活合用水池1座,水源为澄清过滤水;
(4)柴油机消防泵设火灾探测装置及水喷雾灭火系统;
(5)消防泵房设就地消防盘;消防泵可以在消防主盘上启动,平时消防管网由稳压设备稳定压力,当管网压力降低至某一定值时,消防水泵将自动启动;
(6)自动喷水系统(阀组、喷头、管道及附件);
(7)水喷雾系统(阀组、喷头、管道及附件);
(8)厂区及室内的管道、消火栓、阀门及附件。
2 电厂各系统的消防措施
2.1 油系统的消防措施
主厂房内的润滑油系统、氢密封油装置、储存油箱、油管道、给水泵油箱等均采用自动喷水灭火系统或水喷雾灭火系统都设有感温探测器。
2.2 电气设备的消防措施
(1)变压器消防
变压器消防均采用水喷雾灭火系统,水源接自主厂房内自动喷水消防环管。这些变压器设有线型感温电缆,在区域盘、消防主控盘上进行监控。
(2)电缆防火生产车间中,均采用阻燃电缆。
在通向控制楼电了设备间下电缆层的竖井或墙洞及各种电气盘柜底部开孔处采用电缆防火堵料、填料或防火包等材料封堵,耐火极限不小于1h。电缆竖井通过每一层楼板处设置防火封堵。
在电缆沟内每间距100m处,或主厂房内架空桥架每间距100m处设防火墙(或阻火)。防火墙上的电缆孔洞采用电缆防火堵料封堵,并采取防止火焰窜燃的措施。
对主厂房内易受外部火灾影响的燃机和汽机头部以及锅炉防爆门邻近部位的电缆区段,采取在电缆上施加防火涂料或防火槽盒措施。
靠近带油设备的电缆沟盖板将加以密封。
为防止2台机组电缆火灾漫延,在集控楼的电缆层设有两台机中间专用的防火隔墙。
主厂房电缆桥架、电缆沟、集控楼电缆夹层设线型感温探测器。
控制室、电子设备间、热工设备室、继电器室等处烟烙烬(INERGEN)气体灭火系统,并设感烟、感温探测器。
2.3 燃机本体消防
燃机本体消防系统由燃机供货商负责设计。采用低压CO2灭火系统,该系统包括一个低压CO2储罐、就地消防控制柜、CO2输送管道、喷头、感温火灾探头等。保护区域包括:燃机本体、天然气模块区域、燃机2号轴承。
燃机罩壳内、燃机本体旁的天然气模块区域、燃机2号轴承罩壳内设有感温火灾探头、火灾警铃及CO2输送管道、喷头等。燃机本体低压CO2灭火系统包括2套独立的释放及管路系统,即初始释放系统(Initial discharge system)及持续释放系统(Extended discharge system)。当就地消防控制柜接收到火灾报警信号后,首先关闭燃机的进气阀,初始释放系统在几秒钟之内动作,在短时间之内使发生火灾的区域达到一定的CO2灭火浓度,该系统动作时间在1min左右;之后持续释放系统动作,将CO2灭火浓度维持在一定的范围内,该系统动作时间在30~60min左右。同时就地消防控制柜将火灾信号分别送至机岛设备的MARK VI控制盘及消防主盘,MARKVI控制盘发出命令关闭正在运行的燃机及风机。
在燃机罩壳内及天然气模块区域设可燃气体探测器,根据可燃气体泄漏的浓度,可发出两级报警信号(Highalarm/High2highalarm)。其中天然气模块区域设置2只可燃气体探测器,两级报警信号浓度分别为10%和25%;燃料进口处设置3只可燃气体探测器,两级报警信号浓度分别为10%和25%;燃机本体罩壳内设置2只可燃气体探测器,两级报警信号浓度分别为10%和25%;燃机本体上方通风管处设置4只可燃气体探测器,两级报警信号浓度分别为7%和17%。如遇到气体泄漏等紧急情况,探测器警告信号将送至机岛设备的MARKVI控制盘,以便及时采取相应的措施。
2.4 火灾爆炸危险区域的防护措施
(1)天然气前置模块一般设在余热锅炉区域,为半露天布置,四周设有围栅,无顶栅。由于布置在室外,气体难以聚集,达不到报警浓度。该区域通常不设置可燃气体探测器,但重要的电气、电子设备均考虑防爆要求。
(2)天然气模块一般布置在6.45m层燃机罩壳旁,会配套提供火灾报警探测器、低压CO2灭火系统及可燃气体探测器。
(3)燃气轮机本体罩壳内区域会配套提供火灾报警探测器、低压CO2灭火系统及可燃气体探测器。
整个厂区天然气调压站可半开放布置,上面设防雨顶棚。该区域通常不设置可燃气体探测器,但重要的电气、电子设备均考虑防爆要求。
(5)发电机冷却采用氢冷,在发电机罩壳内设可燃气体探测器及危险气体探测器,根据气体泄漏的浓度,可发出两级报警信号。其中在发电机端盖处设置2只危险气体探测器,两级报警信号浓度分别为10%和25%;在发电机末端收集器处设置3只可燃气体探测器,两级报警信号浓度分别为10%和25%。
如遇到气体泄漏等紧急情况,探测器警告信号将被送至机岛设备的MARKVI控制盘,以便及时采取相应的措施。
由于我国目前尚无有关大型燃机电厂火灾爆炸危险区域防护措施的规范,根据消防主管部门的要求,在天然气前置模块区域及厂区天然气调压站均设置可燃气体探测器并报警,对重要的电气电子设备充分考虑防爆要求,并配备有相应的移动式灭火器,以确保安全生产。
3 火灾报警及控制系统
3.1 火灾报警控制及分区
火灾探测、报警、控制系统应能满足火灾初期发出警报,由火警自动监测系统集中监测全厂火情。一旦发生火情,由自动监测系统发出声光警报,同时自动控制系统启动相应消防设施灭火(或在报警后,人工手动启动相应消防设施灭火),也能切换全厂内呼叫系统,向全厂报警。
火灾探测、报警、控制系统分为区域和集中两级管理。当某区域某设备发生火灾时本区域报警系统中有关的火警探测器动作,并将信号输入至区域报警控制盘发出声光报警信号,同时将火灾信号输至设在集控室中的火灾报警主控制盘,在主控盘上显示火灾发生区域并发出声光报警信号,并向电厂消防站火警受理台传达火灾报警。主控制盘能监控各区域内灭火设施如自动喷淋系统的控制阀、水流指示压力开关、气体灭火系统、消防泵等的开启及正常、故障状态,并接受其反馈信号。
3.2 其他各灭火系统的控制
(1)预作用喷水/湿式喷水灭火系统可以自动启动,也可以在主机屏或区域显示操作盘上手动启动。
(2)开式水喷雾灭水系统有启动延时装置、紧急启动和停止启动装置。变压器水喷雾灭火系统还应与变压器保护系统联动。
(3)气体来火系统
固定式烟烙烬气体灭火系统可以自动启动,也可手动启动。
参考文献
[1] DL/T22002 燃机)蒸汽联合循环电厂设计规定(试行)
[2] GB50229296 火力发电厂与变电所设计防火规范
[3] GBJ16287 建筑设计防火规范
[4] GB50116298 火灾自动报警系统设计规范
[5] DL5027293 电力设备典型消防规程
[6] DL500022000 火力发电厂设计技术规程
关键词:燃气联合循环电厂;消防系统;火灾监测
大型燃气联合循环电厂消防设计范围包括消防给水供水系统、室内、外消火栓灭火系统、自动喷水及水喷雾灭火系统、气体灭火系统、移动式灭火器系统、火灾报警及控制系统" 。
《火力发电厂与变电所设计防火规范》(GB50229296)规定重点防火区域划分为动力岛、柴油发电机室、配电装置区、天然气调压站、材料库区、消防水泵房区。
目前国内尚无燃机电厂危险区域的划分标准,IEC79210将危险区域划分为三类:0区、1区、2区,排放等级定义为连续排放、主要排放和次要排放3个等级"危险区域的划分与危险品的排放频率、排放持续时间、排放量、排放浓度、排放流速、通风条件等有关。一般来说,有连续排放源的区域为0区、有主要排放源的区域为1区、有次要排放源的区域为2区。
在燃气电厂内,天然气主要泄漏点在天然气管道系统的法兰连接处,根据IEC79210标准属于有次要排放源,因此燃气电厂内的爆炸与火灾危险区域属于2区。
主厂房内的天然气主要泄漏点(即危险区域为:天然气前置模块、天然气模块、燃气轮机本体罩壳内区域。
电厂使用的天然气一般由区域厂天然气网络送至电厂厂区内的天然气调压站、主厂房外的危险区域主要指天然气调压站,该处爆炸与火灾危险区域属于2区。整个调压站可半开放布置,上面设防雨顶棚。
发电机冷却采用氢冷,GE公司将发电机定子壳体内区域定义为2区危险区。
1 消防给水系统
大型燃气联合循环电厂需建设一套消防给水系统,供应机组自动喷水及水喷雾灭火系统。消防生活合用水池由净水站或市政自来水管网供消防补充水,水质为澄清过滤水。消防泵从消防水池吸水,经升压后接入厂区消防水管网,供整个厂区的消防水,包括厂区及建筑物室内消火栓灭火系统、主厂房内自动喷水灭火系统。包括:
(1)1台100%电动消防泵,1台100%柴油机消防泵。当电动消防泵事故时,柴油机消防泵将自启动。气压罐消防稳压设备维持管网稳定的水压和提供消防泵启动瞬间的应急消防用水。在发生火灾的情况下,当消防管网水压降至一定值时,自动启动电动消防泵,当电动消防泵故障时立即启动柴油机备用消防泵;
(2)消防水系统的稳压设备1套;
(3)消防生活合用水池1座,水源为澄清过滤水;
(4)柴油机消防泵设火灾探测装置及水喷雾灭火系统;
(5)消防泵房设就地消防盘;消防泵可以在消防主盘上启动,平时消防管网由稳压设备稳定压力,当管网压力降低至某一定值时,消防水泵将自动启动;
(6)自动喷水系统(阀组、喷头、管道及附件);
(7)水喷雾系统(阀组、喷头、管道及附件);
(8)厂区及室内的管道、消火栓、阀门及附件。
2 电厂各系统的消防措施
2.1 油系统的消防措施
主厂房内的润滑油系统、氢密封油装置、储存油箱、油管道、给水泵油箱等均采用自动喷水灭火系统或水喷雾灭火系统都设有感温探测器。
2.2 电气设备的消防措施
(1)变压器消防
变压器消防均采用水喷雾灭火系统,水源接自主厂房内自动喷水消防环管。这些变压器设有线型感温电缆,在区域盘、消防主控盘上进行监控。
(2)电缆防火生产车间中,均采用阻燃电缆。
在通向控制楼电了设备间下电缆层的竖井或墙洞及各种电气盘柜底部开孔处采用电缆防火堵料、填料或防火包等材料封堵,耐火极限不小于1h。电缆竖井通过每一层楼板处设置防火封堵。
在电缆沟内每间距100m处,或主厂房内架空桥架每间距100m处设防火墙(或阻火)。防火墙上的电缆孔洞采用电缆防火堵料封堵,并采取防止火焰窜燃的措施。
对主厂房内易受外部火灾影响的燃机和汽机头部以及锅炉防爆门邻近部位的电缆区段,采取在电缆上施加防火涂料或防火槽盒措施。
靠近带油设备的电缆沟盖板将加以密封。
为防止2台机组电缆火灾漫延,在集控楼的电缆层设有两台机中间专用的防火隔墙。
主厂房电缆桥架、电缆沟、集控楼电缆夹层设线型感温探测器。
控制室、电子设备间、热工设备室、继电器室等处烟烙烬(INERGEN)气体灭火系统,并设感烟、感温探测器。
2.3 燃机本体消防
燃机本体消防系统由燃机供货商负责设计。采用低压CO2灭火系统,该系统包括一个低压CO2储罐、就地消防控制柜、CO2输送管道、喷头、感温火灾探头等。保护区域包括:燃机本体、天然气模块区域、燃机2号轴承。
燃机罩壳内、燃机本体旁的天然气模块区域、燃机2号轴承罩壳内设有感温火灾探头、火灾警铃及CO2输送管道、喷头等。燃机本体低压CO2灭火系统包括2套独立的释放及管路系统,即初始释放系统(Initial discharge system)及持续释放系统(Extended discharge system)。当就地消防控制柜接收到火灾报警信号后,首先关闭燃机的进气阀,初始释放系统在几秒钟之内动作,在短时间之内使发生火灾的区域达到一定的CO2灭火浓度,该系统动作时间在1min左右;之后持续释放系统动作,将CO2灭火浓度维持在一定的范围内,该系统动作时间在30~60min左右。同时就地消防控制柜将火灾信号分别送至机岛设备的MARK VI控制盘及消防主盘,MARKVI控制盘发出命令关闭正在运行的燃机及风机。
在燃机罩壳内及天然气模块区域设可燃气体探测器,根据可燃气体泄漏的浓度,可发出两级报警信号(Highalarm/High2highalarm)。其中天然气模块区域设置2只可燃气体探测器,两级报警信号浓度分别为10%和25%;燃料进口处设置3只可燃气体探测器,两级报警信号浓度分别为10%和25%;燃机本体罩壳内设置2只可燃气体探测器,两级报警信号浓度分别为10%和25%;燃机本体上方通风管处设置4只可燃气体探测器,两级报警信号浓度分别为7%和17%。如遇到气体泄漏等紧急情况,探测器警告信号将送至机岛设备的MARKVI控制盘,以便及时采取相应的措施。
2.4 火灾爆炸危险区域的防护措施
(1)天然气前置模块一般设在余热锅炉区域,为半露天布置,四周设有围栅,无顶栅。由于布置在室外,气体难以聚集,达不到报警浓度。该区域通常不设置可燃气体探测器,但重要的电气、电子设备均考虑防爆要求。
(2)天然气模块一般布置在6.45m层燃机罩壳旁,会配套提供火灾报警探测器、低压CO2灭火系统及可燃气体探测器。
(3)燃气轮机本体罩壳内区域会配套提供火灾报警探测器、低压CO2灭火系统及可燃气体探测器。
整个厂区天然气调压站可半开放布置,上面设防雨顶棚。该区域通常不设置可燃气体探测器,但重要的电气、电子设备均考虑防爆要求。
(5)发电机冷却采用氢冷,在发电机罩壳内设可燃气体探测器及危险气体探测器,根据气体泄漏的浓度,可发出两级报警信号。其中在发电机端盖处设置2只危险气体探测器,两级报警信号浓度分别为10%和25%;在发电机末端收集器处设置3只可燃气体探测器,两级报警信号浓度分别为10%和25%。
如遇到气体泄漏等紧急情况,探测器警告信号将被送至机岛设备的MARKVI控制盘,以便及时采取相应的措施。
由于我国目前尚无有关大型燃机电厂火灾爆炸危险区域防护措施的规范,根据消防主管部门的要求,在天然气前置模块区域及厂区天然气调压站均设置可燃气体探测器并报警,对重要的电气电子设备充分考虑防爆要求,并配备有相应的移动式灭火器,以确保安全生产。
3 火灾报警及控制系统
3.1 火灾报警控制及分区
火灾探测、报警、控制系统应能满足火灾初期发出警报,由火警自动监测系统集中监测全厂火情。一旦发生火情,由自动监测系统发出声光警报,同时自动控制系统启动相应消防设施灭火(或在报警后,人工手动启动相应消防设施灭火),也能切换全厂内呼叫系统,向全厂报警。
火灾探测、报警、控制系统分为区域和集中两级管理。当某区域某设备发生火灾时本区域报警系统中有关的火警探测器动作,并将信号输入至区域报警控制盘发出声光报警信号,同时将火灾信号输至设在集控室中的火灾报警主控制盘,在主控盘上显示火灾发生区域并发出声光报警信号,并向电厂消防站火警受理台传达火灾报警。主控制盘能监控各区域内灭火设施如自动喷淋系统的控制阀、水流指示压力开关、气体灭火系统、消防泵等的开启及正常、故障状态,并接受其反馈信号。
3.2 其他各灭火系统的控制
(1)预作用喷水/湿式喷水灭火系统可以自动启动,也可以在主机屏或区域显示操作盘上手动启动。
(2)开式水喷雾灭水系统有启动延时装置、紧急启动和停止启动装置。变压器水喷雾灭火系统还应与变压器保护系统联动。
(3)气体来火系统
固定式烟烙烬气体灭火系统可以自动启动,也可手动启动。
参考文献
[1] DL/T22002 燃机)蒸汽联合循环电厂设计规定(试行)
[2] GB50229296 火力发电厂与变电所设计防火规范
[3] GBJ16287 建筑设计防火规范
[4] GB50116298 火灾自动报警系统设计规范
[5] DL5027293 电力设备典型消防规程
[6] DL500022000 火力发电厂设计技术规程