基于智能控制的電廠氨區(qū)消防噴淋系統(tǒng)

胡智慧

基于智能控制的電廠氨區(qū)消防噴淋系統(tǒng)

胡智慧

（廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東靖海515223）

電廠里的氨區(qū)是屬于重大危險源和重點防火區(qū)域，安裝氨區(qū)消防噴淋系統(tǒng)和消防智能報警系統(tǒng)，通過可燃氣體探測報警儀和火焰探測器，智能控制消防噴淋系統(tǒng)的聯(lián)鎖啟動，以確保氨區(qū)安全，減少事故發(fā)生的可能性和危害性。

氨區(qū)；消防噴淋系統(tǒng)；智能控制；可燃氣體檢測儀

0 引言

燃煤發(fā)電廠一般利用氨催化還原促使煙氣中NOX大幅度凈化的方法（SCR反應(yīng)）來滿足日趨嚴格的NOX排放標準。因此燃煤電廠需要配置一套接卸和儲存液氨以及制備氨氣的系統(tǒng)，以下簡稱“氨區(qū)”。氨區(qū)按功能分為生產(chǎn)區(qū)（含儲罐區(qū)、卸氨區(qū)、氨氣制備區(qū)）和輔助區(qū)（含控制室和值班室）。

氨是一種無色有刺激性惡臭的氣體。屬于第2.3類有毒氣體。它的侵入途徑分為：食入、吸入、皮膚及眼睛接觸。低濃度氨對粘膜有刺激作用，高濃度氨可造成組織溶解壞死，中毒嚴重者可引起死亡。氨與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能會引起燃燒爆炸。與氟、氯等接觸會發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)。若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開裂和爆炸的危險。氨的爆炸下限為15.7%，爆炸上限為27.4%。液氨屬于乙類火災(zāi)危險性物質(zhì)。液氨儲罐區(qū)劃為嚴重危險級。

因此，電廠里的氨區(qū)是屬于重大危險源和重點防火區(qū)域，近年來由于氨泄漏引起的重大事故事件應(yīng)當(dāng)讓我們敲響警鐘，引起足夠的重視。根據(jù)《燃煤發(fā)電廠液氨罐區(qū)安全管理規(guī)定》[1]和《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范》[2]的相關(guān)要求，安裝氨區(qū)消防噴淋系統(tǒng)和消防自動報警系統(tǒng)，通過可燃氣體探測報警儀和火焰探測器，智能控制消防噴淋系統(tǒng)的聯(lián)鎖啟動，以確保氨區(qū)安全，可減少事故發(fā)生的可能性和危害性。

1 設(shè)備概況

靖海電廠（2×600M W＋2×1000M W）四臺機組共用1個氨儲存和制備系統(tǒng)（又稱“氨區(qū)”），其包括液氨卸料壓縮機、液氨儲罐、液氨蒸發(fā)槽、氨氣緩沖罐及氨氣稀釋槽、廢水泵、廢水池等。氨站液氨的供應(yīng)由液氨槽車運送，利用液氨卸料壓縮機將液氨由槽車輸入液氨儲罐內(nèi)，儲罐輸出的液氨在液氨蒸發(fā)槽內(nèi)蒸發(fā)為氨氣，經(jīng)氨氣緩沖罐送達脫硝系統(tǒng)。

氨站內(nèi)有液氨儲罐共3個，每個容積140m3，可滿足4臺機組的SCR反應(yīng)1周所需的氨氣。儲罐上安裝有溢流閥、逆止閥、緊急關(guān)斷閥和安全閥。儲罐上還裝有溫度計、壓力表液位計和相應(yīng)的變送器，儲罐四周安裝有工業(yè)水噴淋水管及噴嘴，當(dāng)儲罐內(nèi)溫度或壓力高于報警值時，變送器發(fā)出信號送到機組D CS控制系統(tǒng)，自動工業(yè)淋水裝置啟動，對氨儲罐體進行自動噴淋降溫。

目前氨儲罐上只有降溫使用的工業(yè)水噴淋系統(tǒng)，氨儲存區(qū)，氨蒸發(fā)區(qū)及氨卸載區(qū)均沒有消防噴淋系統(tǒng)，工業(yè)噴淋系統(tǒng)的噴水量根本滿足不了火災(zāi)用水量要求，氨區(qū)一旦發(fā)生火災(zāi)，可引起爆燃、氨外泄、污染等重大危險事故，后果不堪設(shè)想。

圖1 氨區(qū)消防噴淋管道系統(tǒng)圖

2 消防系統(tǒng)改造

基于設(shè)備的目前狀況和氨區(qū)重點防火區(qū)域的要求，根據(jù)《燃煤發(fā)電廠液氨罐區(qū)安全管理規(guī)定》[1]和《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范》[2]的相關(guān)規(guī)范決定在氨區(qū)內(nèi)獨立設(shè)置用于消防滅火和液氨泄漏稀釋吸收的消防噴淋系統(tǒng)，設(shè)置氨氣泄漏檢測裝置和消防事故智能報警系統(tǒng)，以及對儲罐區(qū)樓梯平臺進行改造。

2.1 噴淋系統(tǒng)改造

設(shè)備原有的噴淋系統(tǒng)為工業(yè)水噴淋系統(tǒng)，只能用于氨儲罐溫度和壓力過高時降溫使用，其噴水量不能滿足氨區(qū)火災(zāi)消防和氨泄漏稀釋所需水量，因此氨區(qū)增加一套獨立的消防噴淋系統(tǒng)勢在必行。氨區(qū)增加的消防噴淋系統(tǒng)是一套獨立的水噴霧系統(tǒng)，該系統(tǒng)水源接自全廠消防常規(guī)水系統(tǒng)，氨區(qū)消防用水量為100L/s。噴淋系統(tǒng)分為氨儲罐區(qū)、氨蒸發(fā)區(qū)、卸氨區(qū)3個區(qū)域，每個區(qū)域單獨設(shè)置一套雨淋閥組，當(dāng)氨氣泄漏或發(fā)生火災(zāi)時雨淋閥自動開啟，給相應(yīng)區(qū)域?qū)嵭邢浪畤娏堋Ｔ诿總€區(qū)周圍均勻布置水霧噴頭，采用中速離心式水霧噴頭，水霧噴頭的額定工作壓力為0.35M Pa，噴頭流量系數(shù)為34，噴霧角為145°，滿足水霧錐相交的要求，以覆蓋每個區(qū)域。水噴霧系統(tǒng)噴淋強度9L/m in.m2，噴淋量最大區(qū)域是氨儲存區(qū)，噴淋水量56.1L/s,持續(xù)噴霧時間為6h。

消防噴淋管道系統(tǒng)圖如圖1所示。消防噴淋系統(tǒng)平面圖如圖2所示。

2.2 控制系統(tǒng)改造

2.2.1新增加消防智能控制系統(tǒng)

在氨區(qū)內(nèi)接入消防智能報警系統(tǒng)，火災(zāi)自動報警范圍包括氨儲罐區(qū)、氨蒸發(fā)區(qū)、卸氨區(qū)3個區(qū)域，每個區(qū)域分別采用獨立探測和智能控制系統(tǒng)。每個區(qū)域分別設(shè)計火焰探測器和聲光報警器，在入口處設(shè)計手動報警按鈕。現(xiàn)場的火焰探測器、手動報警按鈕等設(shè)備的信號采集后通過傳輸總線傳送至火災(zāi)報警主機，氨區(qū)消防報警系統(tǒng)接入#3、4機的全廠消防報警主機。當(dāng)火焰探測器探測到火災(zāi)后，探測器就會發(fā)送報警信號至消防報警主機，消防報警主機就會發(fā)送命令觸發(fā)相應(yīng)區(qū)域的消防噴淋系統(tǒng)，該區(qū)域的雨淋閥組打開，啟動相應(yīng)區(qū)域的消防噴淋進行滅火。如遇緊急情況時，消防噴淋系統(tǒng)也可就地手動啟動。氨區(qū)消防噴淋系統(tǒng)動作后，在#3、4機集控室消防監(jiān)控電腦上會有相應(yīng)的報警信息和系統(tǒng)啟動提示。氨區(qū)現(xiàn)場還增加了事故報警系統(tǒng)，具有就地聲、光報警功能，報警聲音能確保氨區(qū)30m范圍內(nèi)作業(yè)人員能聽清。氨區(qū)新增加的消防智能控制系統(tǒng)圖如圖3所示。

圖2 氨區(qū)消防噴淋系統(tǒng)平面布置圖

2.2.2原設(shè)備改造

氨區(qū)內(nèi)原有9個氨泄漏檢測探頭，量程為0-100ppm，當(dāng)空氣的氨濃度高于40ppm時，會通過DCS系統(tǒng)聯(lián)鎖工業(yè)水噴淋系統(tǒng)。在增加了新的消防噴淋系統(tǒng)后，由于聯(lián)鎖動作值遠超過現(xiàn)有氨泄漏檢測儀的量程，所以在原有9個氨泄漏探測儀的旁邊再增加9個高量程的氨氣檢測儀，量程為0-100%LEL（100%LEL是氣體最低爆炸濃度，氨氣的最低爆炸濃度約為15% V OL）。氨氣檢測儀的開關(guān)量輸出接到消防智能報警系統(tǒng)中，作為消防噴淋系統(tǒng)的聯(lián)鎖動作信號，開關(guān)量動作值設(shè)定為25%LEL，模擬量信號接到DCS系統(tǒng)中，在D CS畫面增加顯示點，并設(shè)置第三級報警功能，報警值設(shè)定為15%LEL。

圖3 氨區(qū)消防智能報警系統(tǒng)圖

新增加的氨氣檢測儀型號為：M OT500-NH 3，適用于各種工業(yè)環(huán)境和特殊環(huán)境中的可燃氣體濃度連續(xù)在線檢測。設(shè)備如圖4所示。在氨儲罐區(qū)安裝4個氨氣檢測儀，在氨蒸發(fā)區(qū)安裝3個氨氣檢測儀，在卸氨區(qū)安裝2個氨氣檢測儀，實現(xiàn)獨立分區(qū)域控制，聯(lián)鎖相應(yīng)區(qū)域的消防噴淋系統(tǒng)。

圖4 氨氣檢測儀

圖5 氨儲罐區(qū)消防噴淋啟動（1）

圖6 氨儲罐區(qū)消防噴淋啟動（2）

氨儲罐上的檢修平臺原來為花紋鋼板，氨氣開始泄漏時或輕微泄漏時，位于花紋鋼板上方的氨氣探測儀不能馬上檢測到氨氣濃度，造成聯(lián)鎖延時，存在安全隱患。因此這次改造工程把氨區(qū)儲罐區(qū)原檢修平臺全部拆除，原平臺所有焊接在罐體上的支撐件也全部切割。新搭建的檢修平臺主體框架13350m m×15450m m，由縱向4條工字鋼主梁、橫向15條槽鋼焊接組成，在平臺底部立4排、每排5根工字鋼作為支撐立柱。檢修平臺的支撐全部改為地面支撐，氨儲罐體上不再受力。檢修平臺上面由原來的花紋鋼板改為鋪設(shè)格柵板，氨氣泄漏時上部探測儀可以及時檢測，及時聯(lián)動消防噴淋系統(tǒng)，降低安全風(fēng)險。

圖7 氨蒸發(fā)區(qū)消防噴淋啟動

圖8 卸氨區(qū)消防噴淋啟動

3 系統(tǒng)改造后模擬試驗

氨區(qū)通過上述改造后，增加了消防噴淋系統(tǒng)和消防智能報警系統(tǒng)，實現(xiàn)了由火焰探測器或氨氣泄漏檢測儀均可聯(lián)鎖啟動消防噴淋系統(tǒng)，增加了氨區(qū)的安全系數(shù)。氨區(qū)改造完成后，工作人員采用氨標準樣氣對系統(tǒng)進行氨泄漏測試以及聯(lián)動模擬試驗，圖5-圖8為氨氣檢漏儀報警觸發(fā)聯(lián)動消防噴淋系統(tǒng)的模擬試驗現(xiàn)場圖片。

4 結(jié)語

電廠里的氨區(qū)是重大危險源和重點防火區(qū)域，通過對現(xiàn)有系統(tǒng)進行改造，增加了一套獨立的消防噴淋系統(tǒng)和消防智能報警系統(tǒng)。消防噴淋系統(tǒng)水源接至全廠消防常規(guī)水系統(tǒng)，用水量為100L/s，能滿足氨區(qū)火災(zāi)消防和氨泄漏稀釋所需水量。消防噴淋系統(tǒng)劃分為三個區(qū)域，分別是氨儲罐區(qū)、氨蒸發(fā)區(qū)、卸氨區(qū)，每個區(qū)域都設(shè)置了單獨的火焰探測器和氨氣泄漏檢測儀，可實現(xiàn)獨立分區(qū)控制。氨區(qū)增加的消防智能控制系統(tǒng)通過總線接入#3、#4機的消防報警主機，#3、#4機集控室的消防監(jiān)控電腦可遠程監(jiān)控氨區(qū)的消防噴淋系統(tǒng)。當(dāng)某個區(qū)域的火焰探測器或氨氣泄漏檢測儀報警會觸發(fā)相應(yīng)區(qū)域的消防噴淋系統(tǒng)啟動，并且聯(lián)鎖現(xiàn)場的聲光報警器和警鈴。遇到緊急情況時，消防噴淋系統(tǒng)也可就地手動啟動。通過上述的改造，電廠氨區(qū)系統(tǒng)的安全系數(shù)得到有效提高。

表1 氨區(qū)消防智能系統(tǒng)模擬試驗檢測項目

[1]Q/Y D-20504.010-2014，發(fā)電廠液氨罐區(qū)安全管理規(guī)范[S].

[2]G B 50493-2009，石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范[S].

[3]G B 50016-2006，建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[4]G B 50229-2006，火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火規(guī)范[S]. [5]G B 50219-95，水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

[6]G B 50116-98，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

[7]G B 50058-92，爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范[S].

[8]G B 50166-92，火災(zāi)自動報警控制系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范[S].

[9]D L5000-2000，火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程[S].

[10]G B 50261-2005，自動噴水滅火系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范[S].

Based on the Intelligent Control of the Fire Sprinkler System in the Ammonia Area of the Power Plant

HU Zhi-hui
（Guangdong Yudean Jinghai Power Generation Co.，Ltd，Jinghai 515223，China）

The am m onia area in the pow erplantbelongs to m ajorhazardsand key fire prevention area.Fire sprinkler system and intelligentfire alarm system installin am m onia area,through the com bustible gas detection alarm ing device and flam e detector,the fire sprinklersystem is interlocked startup.The fire sprinklersystem based on the intelligentcontrolcan ensure the safety ofam m onia area,reduce the possibility and dangerousofthe accident.

am m onia area；fire sprinkler system；intelligent control；com bustible gas detection alarm ing device

TM 621.9

B

2095-3429（2017）01-0025-05

2017-01-22

修回日期：2017-03-09

胡智慧（1982-），女，廣東人，碩士，工程師，主要從事消防暖通工程等方面的工作。

D O I：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.01.006