生物質(zhì)電廠料場(chǎng)防火技術(shù)體系研究

高　友，姜　帥

（1.國(guó)能生物發(fā)電集團(tuán)有限公司，北京　100052；2.國(guó)網(wǎng)節(jié)能服務(wù)有限公司，北京　100052）

生物質(zhì)電廠料場(chǎng)防火技術(shù)體系研究

高友1，姜帥2

（1.國(guó)能生物發(fā)電集團(tuán)有限公司，北京100052；2.國(guó)網(wǎng)節(jié)能服務(wù)有限公司，北京100052）

分析了生物質(zhì)電廠料場(chǎng)火災(zāi)事故原因及其防火技術(shù)現(xiàn)狀，闡述了料場(chǎng)防火技術(shù)體系的構(gòu)成及內(nèi)涵，主要包括事前監(jiān)測(cè)、事中探測(cè)、事后撲救以及消防監(jiān)控中心，并針對(duì)這幾方面對(duì)生物質(zhì)電廠料場(chǎng)防火技術(shù)體系的應(yīng)用提出了建議。

生物質(zhì)電廠；料場(chǎng)；防火技術(shù)體系；火災(zāi)事故

0　引言

隨著生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大，生物質(zhì)發(fā)電廠存在的安全問(wèn)題也逐漸浮出水面。近年來(lái)，生物質(zhì)電廠料場(chǎng)火災(zāi)事故頻繁發(fā)生，造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響較大，引起了政府和安全監(jiān)管部門的高度關(guān)注。

1　生物質(zhì)電廠料場(chǎng)火災(zāi)事故原因分析

分析料場(chǎng)火災(zāi)事故原因，有管理上的也有技術(shù)上的，有客觀上的也有主觀上的。

（1） 料場(chǎng)火災(zāi)危險(xiǎn)因素極其復(fù)雜，防控難度較大。生物質(zhì)燃料容易因內(nèi)部水分高而發(fā)生生化反應(yīng)引起熱量聚集而自燃。露天存放的燃料容易受到雷擊、田間燒荒、祭祀燒紙、煙花爆竹、孔明燈等外界火源的威脅。料場(chǎng)內(nèi)部存在燃料粉碎加工、裝卸、運(yùn)輸、堆垛等人工和機(jī)械作業(yè)，容易發(fā)生因車輛排氣管火花、電氣火花、車輪與燃料摩擦起火、吸煙等因素引發(fā)的火災(zāi)事故。局部地區(qū)甚至存在人為縱火風(fēng)險(xiǎn)。

（2） 生物質(zhì)電廠使用的小麥秸稈、玉米秸稈、蘆葦?shù)赛S色燃料的燃點(diǎn)較低，極易被引燃，發(fā)生火災(zāi)后擴(kuò)散速度極快，而目前國(guó)內(nèi)生物質(zhì)電廠一般距離當(dāng)?shù)乜h城較遠(yuǎn)，沒(méi)有組建自己的專業(yè)消防隊(duì)伍，普通員工滅火技能無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，很容易造成火情擴(kuò)大甚至釀成火災(zāi)事故。

（3） 根據(jù)調(diào)查情況，目前國(guó)內(nèi)生物質(zhì)電廠料場(chǎng)防火科技化水平普遍不高，防火技術(shù)力量薄弱，僅配置有消防栓、滅火器、普通視頻監(jiān)控等基本設(shè)施，而在火災(zāi)隱患監(jiān)測(cè)、初期火情探測(cè)、火災(zāi)報(bào)警以及先進(jìn)滅火技術(shù)等方面應(yīng)用甚少，缺乏完善的防火技術(shù)體系。

在生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的大環(huán)境下，探索建立生物質(zhì)電廠料場(chǎng)防火技術(shù)體系，對(duì)于防范料場(chǎng)火災(zāi)事故將起到重要作用，也是快速提高生物質(zhì)電廠料場(chǎng)火災(zāi)防控能力的重要抓手。

2　生物質(zhì)電廠料場(chǎng)防火技術(shù)現(xiàn)狀

2.1火災(zāi)隱患監(jiān)測(cè)

目前國(guó)內(nèi)大部分生物質(zhì)電廠主要利用人工巡檢和定期測(cè)溫方式來(lái)發(fā)現(xiàn)燃料溫度異常、自燃等隱患。但由于人員安全技能不足、責(zé)任心不到位等問(wèn)題，往往造成巡檢工作流于形式，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)料場(chǎng)存在的隱患。從調(diào)查情況看，目前在用測(cè)溫設(shè)備存在易損壞、測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)不準(zhǔn)確等問(wèn)題。另外，由于測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)顯示器需要人工檢查并記錄，實(shí)際工作中也存在檢查不及時(shí)的現(xiàn)象。

2.2初期火情探測(cè)

目前大部分生物質(zhì)電廠都在料場(chǎng)四周安裝了可見(jiàn)光視頻監(jiān)控設(shè)備，通過(guò)電腦視頻監(jiān)控畫面監(jiān)視料場(chǎng)異常情況或初期火情，對(duì)初期火情探測(cè)有一定效果。不足之處在于，這種可見(jiàn)光視頻監(jiān)控設(shè)備只能白天工作，無(wú)法對(duì)夜間料場(chǎng)內(nèi)部情況進(jìn)行監(jiān)視，而且不具備火災(zāi)報(bào)警功能。某些生物質(zhì)電廠由于視頻監(jiān)控器安裝數(shù)量不足、角度設(shè)置不合理等因素，存在監(jiān)控盲區(qū)，不利于發(fā)現(xiàn)初期火情，同時(shí)也給人為縱火等不法行為以可趁之機(jī)。

2.3火災(zāi)撲救

目前生物質(zhì)電廠料場(chǎng)火災(zāi)撲救基本依靠料場(chǎng)消防水系統(tǒng)以及滅火器、消防水桶等，在初期火情發(fā)現(xiàn)及時(shí)、消防水使用迅速的情況下，一般均能將其撲滅。如果發(fā)現(xiàn)及時(shí)性受到限制，滅火效果將會(huì)受到影響，往往造成火情擴(kuò)大。此外，大部分生物質(zhì)電廠未建立消防監(jiān)控中心，料場(chǎng)內(nèi)部也普遍沒(méi)有安裝火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，某些生物質(zhì)電廠雖然在料場(chǎng)內(nèi)安裝了手搖式火災(zāi)報(bào)警器或電子火災(zāi)報(bào)警喇叭，但由于無(wú)法做到統(tǒng)一監(jiān)控和集中處理，應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間滯后，影響整個(gè)火災(zāi)救援的效果。

3　生物質(zhì)電廠料場(chǎng)防火技術(shù)體系構(gòu)成及內(nèi)涵

我國(guó)消防工作堅(jiān)持“預(yù)防為主、防消結(jié)合”的方針，料場(chǎng)防火工作必須堅(jiān)持事前預(yù)防為主的原則，同時(shí)兼顧事中控制和事后火災(zāi)撲救。事前預(yù)防的目的在于發(fā)現(xiàn)隱患并實(shí)現(xiàn)預(yù)警，將隱患消滅在萌芽狀態(tài)；事中控制的目的在于及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情并發(fā)布警報(bào)，以便采取有效措施；事后撲救的目的在于快速、準(zhǔn)確、有效地進(jìn)行初期火情的控制、撲救，將損失降低到最小。同時(shí)，還需要一個(gè)信息收集和處理中心，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)警信息、險(xiǎn)情以及火災(zāi)警報(bào)等進(jìn)行分析和處理。

通過(guò)上述分析，為了滿足全過(guò)程火災(zāi)防控要求，實(shí)現(xiàn)料場(chǎng)防火工作從事后管理向超前預(yù)控轉(zhuǎn)變、從管理事故向管理隱患轉(zhuǎn)變、從管理應(yīng)急向管理預(yù)警轉(zhuǎn)變，提出“事前預(yù)防、事中控制、事后撲救、集中監(jiān)控”的料場(chǎng)防火技術(shù)體系構(gòu)成。具體內(nèi)涵如下。

（1） 事前監(jiān)測(cè)：利用無(wú)線測(cè)溫、紅外探測(cè)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)或流動(dòng)監(jiān)測(cè)料垛內(nèi)部溫度異常情況，并能實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能。

（2） 事中探測(cè)：利用紅外熱成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)探測(cè)料垛表面因內(nèi)部炭化引起的溫度異常或自燃而竄出的火星，以及電氣火花、機(jī)動(dòng)車排氣管火花等因素引起的初期火情，并能實(shí)現(xiàn)預(yù)警。

（3） 事后撲救：利用消防水炮技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種因素引發(fā)的初期火災(zāi)的有效控制和撲救。

（4） 集中監(jiān)控：建立消防監(jiān)控中心，通過(guò)電腦監(jiān)控畫面和數(shù)據(jù)信息對(duì)料場(chǎng)發(fā)生的異常情況進(jìn)行集中監(jiān)控和處理。

完善后的料場(chǎng)防火技術(shù)體系相比原技術(shù)體系提高了防火工作科技化程度和安全可靠性，增強(qiáng)了安全防控的系統(tǒng)性和全面性。料場(chǎng)防火技術(shù)體系完善前后對(duì)比如表1所示。

表1　料場(chǎng)防火技術(shù)體系對(duì)比

4　生物質(zhì)電廠料場(chǎng)防火技術(shù)體系應(yīng)用建議

4.1事前監(jiān)測(cè)

生物質(zhì)燃料自燃是造成料場(chǎng)火災(zāi)事故的重要因素。自燃的根本原因是料垛內(nèi)部發(fā)生生化反應(yīng)放熱，熱量未能及時(shí)散發(fā)導(dǎo)致溫度升高，達(dá)到燃料著火點(diǎn)引發(fā)火災(zāi)事故。利用事前監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)料垛內(nèi)部溫度，及時(shí)掌握溫度變化情況，對(duì)垛溫高的部分進(jìn)行拆垛、翻曬，避免垛溫進(jìn)一步升高發(fā)生炭化和自燃。

通過(guò)對(duì)火力發(fā)電企業(yè)、變電站、造紙企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)方法較多，如氣體測(cè)溫法、鉆棒測(cè)溫法、紅外測(cè)溫法等。結(jié)合生物質(zhì)電廠實(shí)際情況，采取鉆棒測(cè)溫法較為實(shí)用。鉆棒測(cè)溫法是指將前端帶有測(cè)溫探頭的電子測(cè)溫棒直接插入料垛內(nèi)部以探測(cè)垛內(nèi)溫度的方法，一般采取固定式測(cè)溫、流動(dòng)式測(cè)溫或2者組合的方式。鉆棒式測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)讀取有就地溫度表顯示和遠(yuǎn)方顯示2種。遠(yuǎn)方顯示是通過(guò)帶有無(wú)線傳輸功能的設(shè)備將溫度值傳輸至電腦或手機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方查閱，而且具備超溫報(bào)警、溫度曲線圖繪制等先進(jìn)功能，能起到分析和預(yù)警作用。

4.2事中探測(cè)

事中探測(cè)技術(shù)可以探測(cè)料垛表面因內(nèi)部炭化引起的溫度異常或自燃而竄出的火苗，以及電氣火花、機(jī)動(dòng)車排氣管火花等因素引起的初期火情。由于生物質(zhì)電廠料場(chǎng)多數(shù)是室外露天形式，普通煙感探測(cè)設(shè)備無(wú)法使用，一般采用紅外探測(cè)法和紅外熱成像探測(cè)法。紅外探測(cè)法是指利用紅外設(shè)備對(duì)料垛表面溫度異常情況進(jìn)行探測(cè)的方法，一般利用便攜式紅外探測(cè)儀（常見(jiàn)于電氣設(shè)備測(cè)溫）進(jìn)行地面流動(dòng)式巡測(cè)。這種方法無(wú)需近距離對(duì)料垛本身進(jìn)行操作，操作安全性大大提高，不足之處是只能進(jìn)行“點(diǎn)”的探測(cè)。紅外熱成像探測(cè)法是指利用紅外熱成像設(shè)備對(duì)需要監(jiān)測(cè)的對(duì)象進(jìn)行探測(cè)的方法，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)“面”的探測(cè)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警功能，且在夜晚、大霧、灰塵等惡劣環(huán)境下依然可以工作，彌補(bǔ)了普通可見(jiàn)光視頻監(jiān)控設(shè)備的諸多不足。

根據(jù)實(shí)際需要，紅外熱成像探測(cè)設(shè)備可采取固定式和流動(dòng)式2種。固定式是將紅外熱成像設(shè)備安裝在高處平臺(tái)之上，對(duì)整個(gè)料場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控和探測(cè)；平臺(tái)高度應(yīng)高于料垛最高點(diǎn)，且相對(duì)布置，避免監(jiān)控盲區(qū)。流動(dòng)式是利用手持式紅外熱成像設(shè)備進(jìn)行地面流動(dòng)巡測(cè)。

4.3事后撲救

料場(chǎng)火災(zāi)發(fā)生初期，如果及時(shí)采取滅火措施，可有效抑制火情發(fā)展，避免火災(zāi)事故發(fā)生及擴(kuò)大。消防水炮技術(shù)的應(yīng)用可以有效提高初期火情的撲救效率。常用消防水炮有以下3種類型。

（1） 手動(dòng)消防水炮。手動(dòng)消防水炮是由操作人員直接手動(dòng)控制消防炮射流形態(tài)、回裝及俯仰角度的消防水炮。可安裝在消防車上，在消防車可以及時(shí)到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行人工操作滅火。在不具備消防水系統(tǒng)的臨時(shí)租賃料場(chǎng)，可利用地下井水建設(shè)消防水池，并配置移動(dòng)式手動(dòng)消防水炮，提高滅火效率。手動(dòng)消防水炮具有操作簡(jiǎn)便、投資較省、維修方便的優(yōu)點(diǎn)。手動(dòng)消防水炮發(fā)揮作用的前提是發(fā)現(xiàn)火情要準(zhǔn)確、人員到位要及時(shí)、設(shè)備啟動(dòng)要迅速。

（2） 電動(dòng)消防水炮。電動(dòng)消防水炮是與接收器配套使用，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線、有線控制來(lái)完成流量調(diào)節(jié)、直流、噴霧以及水平回轉(zhuǎn)、俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作的消防水炮。適用于熱輻射較大、人員不便于靠近的場(chǎng)所，可保證人員安全，提高滅火效率。電動(dòng)消防水炮可以配置在具備消防水系統(tǒng)的露天料場(chǎng)周邊、容易發(fā)生人為縱火區(qū)域以及干料棚內(nèi)部。

（3） 智能消防水炮。智能消防水炮是與火災(zāi)探測(cè)器聯(lián)動(dòng)的自動(dòng)消防水炮。能夠在無(wú)人工干預(yù)情況下自動(dòng)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，判斷火源點(diǎn)的位置，自動(dòng)調(diào)整消防水炮的回轉(zhuǎn)和俯仰角度，使其噴射口對(duì)準(zhǔn)起火點(diǎn)，開(kāi)展滅火作業(yè)。其特點(diǎn)是主動(dòng)探測(cè)、主動(dòng)定位、自動(dòng)控制。生物質(zhì)電廠可根據(jù)實(shí)際情況在干料棚等部位配置智能化消防水炮。目前國(guó)內(nèi)個(gè)別生物質(zhì)電廠已經(jīng)采用這種技術(shù)，而且應(yīng)用效果良好。

以上3種消防水炮可單獨(dú)使用，也可組合使用。手動(dòng)消防水炮安裝方便，操作簡(jiǎn)單；電動(dòng)和智能消防水炮需要制作高位平臺(tái)，對(duì)水壓要求較高，一般需建設(shè)獨(dú)立消防泵系統(tǒng)，施工費(fèi)用較高。地處東北等寒冷地區(qū)的單位，消防水炮系統(tǒng)應(yīng)采取有效的防寒防凍措施，防止消防管道凍裂影響正常使用。

4.4消防監(jiān)控中心

將現(xiàn)場(chǎng)料垛無(wú)線測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)、紅外熱成像圖像等信號(hào)或信息引入監(jiān)控中心，設(shè)置電腦視頻畫面。監(jiān)控中心設(shè)置專人進(jìn)行24 h值守，負(fù)責(zé)監(jiān)控畫面巡視、報(bào)警信號(hào)處理、警報(bào)發(fā)布、緊急聯(lián)絡(luò)等工作。通過(guò)電腦監(jiān)控畫面和數(shù)據(jù)信息對(duì)料垛溫度情況、料場(chǎng)內(nèi)動(dòng)火作業(yè)、車輛作業(yè)、粉碎作業(yè)、田間燒荒以及可能發(fā)生的人為縱火等情況進(jìn)行不間斷的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理。

由于各生物質(zhì)電廠料場(chǎng)自身特點(diǎn)不同，料場(chǎng)防火技術(shù)體系建設(shè)應(yīng)充分考慮實(shí)際情況，選擇合適的技術(shù)和裝備。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)料場(chǎng)防火制度體系建設(shè)，規(guī)范燃料堆垛和苫蓋，做好料場(chǎng)門禁管理和火源控制，加強(qiáng)消防應(yīng)急演練等基礎(chǔ)管理工作，做到與料場(chǎng)防火技術(shù)體系相輔相成，更好地服務(wù)于生物質(zhì)電廠料場(chǎng)防火全局工作。料場(chǎng)防火技術(shù)體系應(yīng)用流程圖如圖1所示。

5　結(jié)束語(yǔ)

生物質(zhì)電廠料場(chǎng)防火技術(shù)體系是建立在先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)之上的全過(guò)程防控體系，安全可靠性較原有技術(shù)體系大大提高，能夠彌補(bǔ)人工巡檢的不足，有利于提高初期火情的探測(cè)效果，增強(qiáng)火災(zāi)撲救的及時(shí)性和有效性。隨著料場(chǎng)防火技術(shù)體系不斷完善和應(yīng)用的深入，生物質(zhì)電廠料場(chǎng)防火科技化水平會(huì)不斷得到提高，料場(chǎng)火災(zāi)防控能力也會(huì)增強(qiáng)，對(duì)減少和防止料場(chǎng)火災(zāi)事故的發(fā)生將起到積極作用。

1 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 50762—2012秸稈發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012.

2 國(guó)家能源局.DL 5027—2015電力設(shè)備典型消防規(guī)程［S］.北京：中國(guó)電力出版社，2015.

圖1　料場(chǎng)防火技術(shù)體系應(yīng)用流程

中國(guó)電科院成功研制國(guó)內(nèi)首臺(tái)110 kV超導(dǎo)裝備高壓引線樣機(jī)

8月25日，中國(guó)電力科學(xué)研究院牽頭承擔(dān)的國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目“超導(dǎo)裝備高壓引線關(guān)鍵技術(shù)研究”順利通過(guò)驗(yàn)收。項(xiàng)目成功研制了國(guó)內(nèi)首臺(tái)110 kV超導(dǎo)裝備高壓引線樣機(jī)，并通過(guò)絕緣性能的國(guó)標(biāo)測(cè)試。

超導(dǎo)電力裝備具有容量大、損耗小、載流密度高等特點(diǎn)，采用超導(dǎo)電力裝備構(gòu)建新型電網(wǎng)是未來(lái)發(fā)展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)可供選擇的先進(jìn)技術(shù)方案之一。超導(dǎo)電力裝備工作在低溫（液氮、液氦等）環(huán)境中，與常規(guī)電網(wǎng)的電氣連接和溫度過(guò)渡通過(guò)高壓引線實(shí)現(xiàn)。高壓引線工作在深冷和高溫度梯度條件下，特殊的工作環(huán)境帶來(lái)了在絕緣材料選型、引線絕緣設(shè)計(jì)與制造工藝等多方面的挑戰(zhàn)，是超導(dǎo)電力裝備技術(shù)研發(fā)與工程應(yīng)用的瓶頸之一。由于技術(shù)難度高、開(kāi)展研究的時(shí)間短，此前，國(guó)外相當(dāng)國(guó)內(nèi)110 kV電壓等級(jí)超導(dǎo)高壓引線研發(fā)成功的機(jī)構(gòu)只有法國(guó)耐克森公司、日本古河電氣工業(yè)株式會(huì)社和韓國(guó)LS cable公司，國(guó)內(nèi)則尚未開(kāi)展相關(guān)的研究工作。

中國(guó)電科院聯(lián)合北京電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院、中國(guó)科學(xué)院電工研究所，開(kāi)展了液氮溫區(qū)高性能聚合物選型與合成技術(shù)研究，提出了適用于液氮溫區(qū)和110 kV電壓等級(jí)下的浸漬絕緣材料配方及其成型工藝；進(jìn)行了超導(dǎo)裝備電流引線絕緣設(shè)計(jì)與制造工藝研究，完成了國(guó)內(nèi)首臺(tái)110 kV超導(dǎo)裝備高壓引線樣機(jī)研制。

項(xiàng)目研究成果將使國(guó)家電網(wǎng)公司超導(dǎo)電力應(yīng)用技術(shù)的研究步入世界前列，提升公司在相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)力和技術(shù)儲(chǔ)備，并為超導(dǎo)電力技術(shù)后續(xù)的研發(fā)和應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。

（來(lái)源：國(guó)家電網(wǎng)公司網(wǎng)站 2016-08-31）

2016-04-21。

高友（1979-），男，工程師，主要從事電力安全方面的工作，email：419453392@qq.com。

姜帥（1991-），男，碩士，主要從事環(huán)境管理方面的工作。