巴基斯坦塔貝拉四期電站水噴霧消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)及研究

曹靜　劉丁

【摘要】塔貝拉四期電站裝機(jī)1410MW，電站電纜廊道、透平油庫(kù)、絕緣油庫(kù)水噴霧消防系統(tǒng)的水噴霧強(qiáng)度、消防流量、消防時(shí)間按照NFPA 15規(guī)范確定。文中對(duì)比了GB 50872、GB 50219與NFPA 15中這些參數(shù)的取值，為后續(xù)電站設(shè)計(jì)提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】電纜廊道；透平油庫(kù)；絕緣油庫(kù)；水電站；NFPA 15；對(duì)比

1、電站概況及設(shè)計(jì)要求

塔貝拉電站位于巴基斯坦印度河干流上、伊斯蘭堡西北方。塔貝拉電站 1968年開(kāi)工，1976年蓄水發(fā)電，裝機(jī)容量2100MW （12臺(tái)）。1992年裝機(jī)容量增加到3478MW。在建的塔貝拉四期電站裝機(jī)容量1410MW（3臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組），電站裝機(jī)容量增至4888MW。塔貝拉四期電站電纜廊道、透平油庫(kù)、絕緣油庫(kù)消防應(yīng)符合美國(guó)防火協(xié)會(huì)NFPA 15標(biāo)準(zhǔn)。

2、電纜廊道消防設(shè)計(jì)

電站有2層電纜廊道，分別位于EL.329.00m、EL.334.60m。電纜廊道內(nèi)部的電纜橋架正投影面積分別為125.04 m2、211.68m2。電纜橋架高度大多數(shù)不超過(guò)0.6m，僅四處橋架高度為2m，長(zhǎng)度為0.6m。因此按照NFPA15規(guī)定以橋架正投影面積計(jì)算水噴霧需水量，并考慮一定余量。

2.1 水噴霧強(qiáng)度

根據(jù)NFPA 15中7.2.2條及7.4.3.8.1條，電纜橋架消防需判別火災(zāi)是否起源于電纜自身而采用不同的水噴霧強(qiáng)度。電站電纜廊道內(nèi)除了電纜橋架外，沒(méi)有布置含油設(shè)備或者其他易燃物，但電纜廊道與透平油庫(kù)相鄰布置。因此水噴霧設(shè)計(jì)強(qiáng)度按照7.4.3.8.1條，采用12.2 （L/min）/m2。

2.2 水噴霧時(shí)間

NFPA 15中4.4.8條、4.4.9條及A4.4.8條對(duì)于水噴霧時(shí)間的規(guī)定，水噴霧時(shí)間根據(jù)火災(zāi)持續(xù)時(shí)間確定。電纜廊道內(nèi)均為絕緣、阻燃電纜， IEC60332-1、IEC60332-2、IEC60332-3與UL防火標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)阻燃電纜有相關(guān)規(guī)定，比如規(guī)定垂直燃燒，30或20分鐘內(nèi)燃不起來(lái)，電纜在火焰蔓延2.5m以內(nèi)自行熄滅。由于電纜廊道內(nèi)布置了絕緣、阻燃電纜，一旦電纜廊道內(nèi)感溫或感煙裝置報(bào)警，水噴霧消防系統(tǒng)啟動(dòng)后，預(yù)計(jì)著火點(diǎn)會(huì)迅速在幾分鐘內(nèi)被撲滅，之后的水噴霧會(huì)幫助電纜降溫并隔絕空氣，防止電纜復(fù)燃或蔓延至其他部分，因此電纜廊道消防水噴霧設(shè)計(jì)時(shí)間為15分鐘。

2.3 設(shè)計(jì)水噴霧流量

EL.329.00m層的電纜廊道水噴霧消防耗水流量為Q1，電纜廊道內(nèi)橋架水平投影面積為S1，水噴霧強(qiáng)度為q1，取安全系數(shù)K=1.2，那么Q1=K×S1×q1=1.2×125.04×12.2=1830.6l/min

EL.334.60m層的電纜廊道水噴霧消防耗水流量為Q2，電纜廊道內(nèi)橋架水平投影面積為S2，水噴霧強(qiáng)度為q1，取安全系數(shù)K=1.2，那么Q2=K×S2×q1=1.2×211.68×12.2=3099.0l/min

2.4 供水管及雨淋閥選擇

根據(jù)NFPA15中表10.2.1，EL.329.00m與EL.334.60m的電纜廊道均選擇DN150規(guī)格的雨淋閥及雨淋閥前Y型過(guò)濾器、蝶閥、供水管等。

3、透平油庫(kù)與絕緣油庫(kù)消防設(shè)計(jì)

透平油庫(kù)布置在下游副廠房EL.334.6m，長(zhǎng)25m，寬7.75m。室內(nèi)布置4個(gè)20m3的立式油罐、兩個(gè)臥式移動(dòng)油罐及油處理設(shè)備，其中立式油罐直徑2.8m，高3.5m；臥式移動(dòng)油罐直徑1.8m，長(zhǎng)4.5米。絕緣油庫(kù)布置在EL.347.0m，下游右岸（面向上游）平臺(tái)上，油庫(kù)長(zhǎng)17.7m，寬12m。室內(nèi)布置2個(gè)直徑3m，長(zhǎng)13.2m的臥式絕緣油罐及油處理設(shè)備。

3.1 水噴霧強(qiáng)度

透平油庫(kù)或絕緣油庫(kù)一旦發(fā)生火災(zāi)，形成蔓延火和油罐泄漏的概率很大，因此水噴霧設(shè)計(jì)強(qiáng)度按照NFPA 15中7.4.2.1條的規(guī)定，塔貝拉四期透平油庫(kù)與絕緣油庫(kù)水噴霧強(qiáng)度為10.2 （L/min）/m2，并在計(jì)算水量時(shí)考慮一定的余量。

3.2 水噴霧時(shí)間

根據(jù)NFPA 15中4.4.8條、4.4.9條及A4.4.8條對(duì)于水噴霧時(shí)間的規(guī)定，水噴霧時(shí)間根據(jù)預(yù)計(jì)火災(zāi)持續(xù)時(shí)間確定。透平油庫(kù)與絕緣油庫(kù)均設(shè)置有排油、水措施，但是由于火災(zāi)引起的原因及是否引起爆炸、爆炸影響的范圍等諸多不確定性，火災(zāi)持續(xù)時(shí)間無(wú)法預(yù)計(jì)，因此透平油庫(kù)與絕緣油庫(kù)水噴霧消防設(shè)計(jì)時(shí)間初步設(shè)定為30分鐘。

3.3 設(shè)計(jì)水噴霧流量

3.3.1 由于油處理設(shè)備內(nèi)存油量較少、設(shè)備本身體積不大，并且在油庫(kù)內(nèi)與油罐布置密集，因此在計(jì)算水噴霧流量時(shí)，取安全系數(shù)K=1.2，將油處理設(shè)備消防考慮在內(nèi)。

3.3.2 透平油庫(kù)水噴霧消防耗水流量為Q3，4只立式油罐裸露表面積為S3，2只臥式透平油罐裸露表面積為S4，水噴霧強(qiáng)度為q2， 那么Q3=K×（S3+S4）×q2=1.2×[（3.14×2.8×3.5+3.14×1.4×1.4×2） ×4+（3.14×1.8×4.5+3.14×0.9×0.9×2）×2] ×10.2=2856.1l/min

3.3.3 絕緣油庫(kù)噴霧消防耗水流量為Q4，2只臥式油罐裸露表面積為S5，水噴霧強(qiáng)度為q2， 那么Q4=K×S5×q2=1.2×（3.14×3. 0×13.2+3.14×1.5×1.5×2）×2×10.2=3389.8 l /min

3.4 供水管及雨淋閥選擇

根據(jù)NFPA 15中表10.2.1，透平油庫(kù)與絕緣油庫(kù)水噴霧消防均選擇DN150規(guī)格的雨淋閥及雨淋閥前Y型過(guò)濾器、蝶閥、供水管等。

4、其他注意事項(xiàng)

4.1 噴頭出口處的設(shè)計(jì)壓力不小于0.35MPa。電站水消防系統(tǒng)應(yīng)符合NFPA851要求。

4.2 水噴霧應(yīng)包絡(luò)絕緣油罐與透平油罐室內(nèi)全部設(shè)備及電纜廊道內(nèi)的所有電纜橋架和防火封堵，防止火災(zāi)蔓延至其他區(qū)域。每個(gè)防火區(qū)域噴頭流量略大于2.4、3.4.2及3.4.3條計(jì)算值。

4.3 水噴霧消防室內(nèi)設(shè)置至少兩根，排水管截面積總和為雨淋閥進(jìn)水管截面積兩倍的排水管，電纜廊道排水管應(yīng)連接廠房滲漏集水井，透平油庫(kù)與絕緣油庫(kù)。

5 、GB 50872、GB 50219與NFPA 15規(guī)范對(duì)比研究

水電站大型電纜廊道及透平油庫(kù)、絕緣油庫(kù)的消防設(shè)計(jì)，與GB 50872、 GB 50219相比，美國(guó)防火協(xié)會(huì)NFPA 15在水噴霧設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度、水噴霧時(shí)間、面積計(jì)算均有不同，但噴頭出口處的設(shè)計(jì)壓力均不小于0.35MPa。GB 50872、 GB 50219與NFPA 15規(guī)范不同對(duì)比見(jiàn)表1 GB 50872、 GB 50219與NFPA 15的差異對(duì)比表。

電纜廊道水噴霧消防有以下區(qū)別：1）在電纜廊道的區(qū)分上，GB 50872、 GB 50219規(guī)定大型電纜廊道應(yīng)該使用水噴霧消防，在實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中，無(wú)法界定哪些是大型、中型、小型電纜廊道。NFPA15沒(méi)有將電纜廊道的規(guī)模作為是否使用水噴霧消防的條件。2）在噴霧強(qiáng)度的規(guī)定上，GB50872、GB 50219規(guī)定大型電纜廊道噴霧強(qiáng)度13（L/min）/m2。NFPA 15水噴霧的強(qiáng)度依據(jù)火災(zāi)的形成原因，最大取12.2（L/min）/m2。從噴霧強(qiáng)度來(lái)看，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)高于NFPA15。3）在水噴霧時(shí)間規(guī)定上，NFPA15基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)或預(yù)計(jì)值，GB50872、GB 50219規(guī)定不小于24min。從阻燃電纜的強(qiáng)制規(guī)定看，阻燃電纜可以自行熄滅，水噴霧的作用在于加快阻燃電纜火災(zāi)熄滅、給電纜冷卻、隔絕空氣、防止電纜復(fù)燃的作用。因此作者認(rèn)為布置有絕緣、阻燃電纜的電纜廊道或電纜室應(yīng)降低噴霧強(qiáng)度和噴霧時(shí)間。4）在保護(hù)面積范圍上，GB 50872、 GB 50219比NFPA 15范圍大。作者認(rèn)為，當(dāng)電纜廊道或電纜室內(nèi)部分位置僅布置一層橋架即立面上僅一層電纜橋架，由于電纜橋架寬度遠(yuǎn)大于厚度，因此可以取正投影面積作為保護(hù)面積計(jì)算消防用水量。當(dāng)電纜廊道或電纜室內(nèi)同一立面內(nèi)布置數(shù)層電纜橋架時(shí)，取按整體包容的最小規(guī)則形體的外表面面積減去正投影面積作為保護(hù)面積計(jì)算消防用水量。

透平油庫(kù)與絕緣油庫(kù)水噴霧消防有以下區(qū)別：1）在噴霧強(qiáng)度的規(guī)定上，GB50872、GB 50219比NFPA 15大。2）水噴霧時(shí)間規(guī)定上，NFPA15基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)或預(yù)計(jì)值，一般取值30～60min，情況特殊時(shí)，時(shí)間可以更長(zhǎng)，后期水噴霧強(qiáng)度可以減??；GB50872、GB 50219規(guī)定不小于30min。3）在保護(hù)面積計(jì)算上，GB 50872、 GB 50219比NFPA 15范圍略小。

6、結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)工程建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位邁開(kāi)步伐走入國(guó)際市場(chǎng)，越來(lái)越多的工程技術(shù)人員需要熟悉及掌握國(guó)外技術(shù)規(guī)范。本文主要根據(jù)塔貝拉四期合同與NFPA 15規(guī)范要求，介紹了塔貝拉四期電站消防系統(tǒng)中各水噴霧消防部位的設(shè)計(jì)，總結(jié)對(duì)比的了大型電纜廊道及透平油庫(kù)、絕緣油庫(kù)的水噴霧消防設(shè)計(jì)方面GB 50872、 GB 50219與NFPA 15的差異。

參考文獻(xiàn)：

[1] [S] GB 50872-2014 水電工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范

[2] [S] GB 50219-2014 水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

[3] [S] NFPA 15-2012 Standard for Water Spray Fixed Systems for Fire Protection

作者簡(jiǎn)介：曹靜（ 1986年5月31日-），女，漢族，籍貫山東省濟(jì)寧市；碩士研究生，工程師，現(xiàn)就職于中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，從事水電站電機(jī)設(shè)計(jì)6年。