某瓦斯電站燃機(jī)間消防給水系統(tǒng)設(shè)計

梁 麟

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院，山西 太原 030001)

1 工程概況

瓦斯電站是利用礦井瓦斯在燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組(以下簡稱“燃機(jī)”)中燃燒產(chǎn)生的能量做功，從而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電的小型電站。瓦斯發(fā)電站的核心是燃機(jī)，燃機(jī)間是瓦斯電站的消防重點(diǎn)部位。該燃機(jī)間為單層廠房，平面尺寸為90×20，共布置燃機(jī)15臺，設(shè)置了消火栓給水系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)及移動滅火器等滅火設(shè)施。

2 滅火思路

參照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(以下簡稱“建規(guī)”)第5.4.12條條文解釋燃機(jī)間可設(shè)置水噴霧、細(xì)水霧或氣體滅火系統(tǒng)。因為水噴霧滅火系統(tǒng)投資少，運(yùn)行維護(hù)簡便，在火電廠設(shè)計中應(yīng)用廣泛，所以該電站燃機(jī)間優(yōu)先選用水噴霧滅火系統(tǒng)。

燃機(jī)起火的主要原因有：燃機(jī)入口瓦斯管道泄漏并遇電火花或明火引起火災(zāi)；潤滑油管道泄漏并遇明火引起火災(zāi)；燃機(jī)內(nèi)部不合理燃燒引起的火災(zāi)；發(fā)電機(jī)電纜起火等。燃機(jī)入口瓦斯管道起火后可以通過瓦斯輸送管道前端設(shè)置的快速關(guān)斷閥來切斷氣源以阻止火災(zāi)蔓延。水噴霧滅火系統(tǒng)產(chǎn)生的細(xì)小水霧，能通過混合稀釋作用降低泄漏燃?xì)獾臐舛然蛲ㄟ^隔絕空氣起到窒息控火效果。水噴霧滅火系統(tǒng)的表面冷卻作用，可以抑制燃機(jī)溫度的不斷升高，降低燃機(jī)爆炸的機(jī)率。水噴霧系統(tǒng)的離心霧化噴頭噴出的水霧具有良好的電氣絕緣性，可以有效撲滅發(fā)電機(jī)火災(zāi)。因此燃機(jī)采用水噴霧滅火系統(tǒng)是可行的。

3 設(shè)計參數(shù)及設(shè)計難點(diǎn)

3.1 給水系統(tǒng)

3.1.1給水設(shè)施

該電站消防給水系統(tǒng)主要包括消火栓給水系統(tǒng)和水噴霧滅火系統(tǒng)。根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱“水規(guī)”)第7.4.12條燃機(jī)間消火栓栓口動壓不應(yīng)小于0.35 MPa。根據(jù)《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱“霧規(guī)”)第3.1.3條用于滅火時水霧噴頭的工作壓力不應(yīng)小于0.35 MPa。因為，水噴霧滅火系統(tǒng)和消火栓系統(tǒng)均布置在燃機(jī)間0.00 m平面，給水壓力基本相同，所以，為減少給水設(shè)備數(shù)量燃機(jī)間消防給水泵和水噴霧給水泵采用同一臺消防給水泵。另外，為保證給水安全水噴霧滅火系統(tǒng)還設(shè)置了4套室外地下式消防水泵接合器。

3.1.2給水管道

根據(jù)《水規(guī)》第8.1.7條室內(nèi)消火栓給水管網(wǎng)與水噴霧滅火系統(tǒng)的管網(wǎng)宜分開設(shè)置；合用消防泵時應(yīng)在報警閥前分開設(shè)置。因此，該電站消火栓給水系統(tǒng)與水噴霧滅火系統(tǒng)的室外消防給水管網(wǎng)合用，進(jìn)入燃機(jī)間前分開，在室內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的給水系統(tǒng)。

因為，燃機(jī)間每臺燃機(jī)均可獨(dú)立的啟停，所以每臺燃機(jī)的水噴霧滅火系統(tǒng)也應(yīng)設(shè)置成獨(dú)立的系統(tǒng)，即每臺燃機(jī)設(shè)置獨(dú)立的報警閥組，并在報警閥前分開，每套報警閥組接自水噴霧給水管。根據(jù)《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱“霧規(guī)”)5.1.4規(guī)定設(shè)置兩個以上雨淋報警閥時，雨淋報警閥前宜設(shè)置環(huán)狀給水管道。因此，燃機(jī)間水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)置單獨(dú)的環(huán)狀給水管道。其他工程，若無法設(shè)置單獨(dú)的水噴霧滅火系統(tǒng)給水管道且消火栓給水系統(tǒng)為環(huán)狀給水管道時，可在報警閥前分開設(shè)置。

3.1.3控制及保護(hù)

根據(jù)《霧規(guī)》第6.0.1條，水噴霧滅火系統(tǒng)應(yīng)采用自動控制。水噴霧滅火系統(tǒng)誤動作，不但有可能對燃機(jī)造成不必要的損害，還會影響瓦斯電站的正常運(yùn)行。單臺進(jìn)口燃機(jī)價格在千萬元以上，為避免誤噴造成的經(jīng)濟(jì)損失，參照《水規(guī)》第11.0.1第二款規(guī)定，在保證安全的前提下，經(jīng)過論證后也可將水噴霧控制系統(tǒng)設(shè)置在手動控制狀態(tài)下。保證安全的措施有：設(shè)24 h值班的消防控制室；自動滅火操作人員上崗前必須經(jīng)過專門的培訓(xùn)并持證上崗；制定詳細(xì)可行的預(yù)案等。

3.2 設(shè)計參數(shù)

燃機(jī)本體火災(zāi)類型為固體火災(zāi)；瓦斯管道火災(zāi)類型為氣體火災(zāi)；潤滑油管道的火災(zāi)類型為丙類液體；發(fā)電機(jī)火災(zāi)為電氣火災(zāi)。具體參數(shù)選擇見下文。

3.2.1噴水強(qiáng)度

根據(jù)《霧規(guī)》第3.1.2條電纜火災(zāi)和丙類液體火災(zāi)供給強(qiáng)度均為13 L/(min·m2)，根據(jù)《給排水技術(shù)措施》7.3.1第3款燃油燃?xì)忮仩t房和柴油發(fā)電機(jī)房的水噴霧滅火強(qiáng)度為10 L/(min·m2)。因此，為保證滅火效果，燃機(jī)間水噴霧滅火系統(tǒng)噴水強(qiáng)度采用13 L/(min·m2)。

3.2.2持續(xù)供水時間

根據(jù)《霧規(guī)》第3.1.2條固體火災(zāi)、電纜火災(zāi)和丙類液體火災(zāi)的持續(xù)供水時間分別為1.0 h,0.5 h和0.4 h，《給排水技術(shù)措施》7.3.1條第3款燃油燃?xì)忮仩t房和柴油發(fā)電機(jī)房的持續(xù)供水時間均為0.5 h。由于燃機(jī)火災(zāi)中存在固體火災(zāi)，同時，考慮到水噴霧滅火系統(tǒng)在控制上已經(jīng)放寬，因此燃機(jī)水噴霧滅火系統(tǒng)持續(xù)供水時間取1.0 h。

3.2.3響應(yīng)時間

根據(jù)《霧規(guī)》第3.1.2條固體火災(zāi)、電纜火災(zāi)和丙類液體火災(zāi)水噴霧滅火系統(tǒng)響應(yīng)時間不應(yīng)大于60 s，因此燃機(jī)水噴霧滅火系統(tǒng)響應(yīng)時間小于60 s。

3.2.4消防水量

因為相鄰2臺燃機(jī)之間的距離僅為3 m，一臺燃機(jī)起火后引燃兩側(cè)相鄰燃機(jī)的可能性較大，所以，燃機(jī)間最不利情況為3臺燃機(jī)同時起火。單臺燃機(jī)尺寸可近似為2.5×9×4(h)的矩形，其表面積為90 m3。每套水噴霧滅火系統(tǒng)的用水量為：13×90/60=20 L/s。因此，燃機(jī)間水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計給水量采用60 L/s。

另外，燃機(jī)間火災(zāi)危險類別為丁類，室內(nèi)消火栓用水量為10 L/s，室外消火栓用水量為15 L/s，故消火栓系統(tǒng)用水量為25 L/s。消火栓系統(tǒng)火災(zāi)延續(xù)時間按2 h計，水噴霧滅火系統(tǒng)持續(xù)噴霧時間按1 h計，故一次消防總用水量為396 m3。

3.3 噴頭布置

3.3.1噴頭數(shù)量

水噴霧滅火系統(tǒng)保護(hù)對象為整臺燃機(jī)的外表面，本工程選用ZSTWB型水霧噴頭，噴霧角：120°，噴霧流量：50 L/min，所需噴頭數(shù)量為：20×60/50= 24個。

3.3.2噴頭布置間距

根據(jù)《霧規(guī)》3.2.1噴頭布置應(yīng)使水霧直接噴向并覆蓋保護(hù)對象。如果水霧噴頭能均勻布置在燃機(jī)的上方和四周，滅火效果將達(dá)到最佳。考慮到燃機(jī)四周為檢修通道，水噴霧配水管道過于分散會影響燃機(jī)檢修。由圖1噴頭豎直噴射曲線可知，如果僅在燃機(jī)上方布置水霧噴頭燃機(jī)下半部分將不能被直接噴射。因此，本工程將水霧噴頭集中布置在燃機(jī)長邊兩側(cè)距地面2.0 m和3.0 m平面，如圖2所示。

根據(jù)《霧規(guī)》第3.2.3條水霧噴頭與保護(hù)對象間的距離不得大于水霧噴頭的有效射程。由圖1噴頭噴射曲線知，燃機(jī)間所選用水霧噴頭的有效射程為2 m。本工程將水霧噴頭布置在距燃機(jī)水平距離1.0 m側(cè)，可保證最不利點(diǎn)(燃機(jī)上部中心)與水霧噴頭的間距不大于2.5 m，可保證將水霧直接噴向并覆蓋保護(hù)對象。

本工程設(shè)計水霧錐底圓半徑R=1×tan60°=1.7 m。根據(jù)《霧規(guī)》第3.2.4條水霧噴頭之間的距離不應(yīng)大于水霧噴頭的水霧錐底圓半徑的1.4倍，因此噴頭間距應(yīng)小于1.7×1.4=2.4 m。由圖2知噴頭布置間距為1.8 m，滿足要求。

3.4 附件

雨淋報警閥組設(shè)置在燃機(jī)間疏散走道上方的煙道平臺上，平臺兩端均設(shè)置有樓梯直通室外。雨淋報警閥組與燃機(jī)中心線在同一軸線上，距離不大于10 m。既滿足了雨淋報警閥組靠近保護(hù)對象布置的要求，又可利用煙道平臺保護(hù)就地操作人員。

因為現(xiàn)場試水會對燃機(jī)造成損壞，根據(jù)《霧規(guī)》5.3.4條必須在雨淋報警閥組后的給水管道上設(shè)置試水閥。試水閥的管徑與給水管的管徑相等，采用DN150的試水閥。

因為燃機(jī)間噪聲一般在110 dB(A),所以燃機(jī)間應(yīng)設(shè)置125 dB(A)的水力警鈴。水力警鈴就近布置在雨淋報警閥旁邊，報警管路長度不大于3 m，既保證了報警速度又利于外部人員及時發(fā)現(xiàn)并準(zhǔn)確定位火災(zāi)現(xiàn)場。

4 結(jié)語

1)消火栓給水系統(tǒng)與水噴霧給水系統(tǒng)合用消防泵和室外給水管道。室內(nèi)給水管道宜分開設(shè)置。

2)每臺燃機(jī)的水噴霧滅火系統(tǒng)為單獨(dú)系統(tǒng)，每臺燃機(jī)起火后應(yīng)能自動開啟相應(yīng)的水噴霧滅火系統(tǒng)，給水量按3臺燃機(jī)同時起火設(shè)計。

3)水噴霧滅火系統(tǒng)噴水強(qiáng)度采用13 L/(min·m2)，響應(yīng)時間不應(yīng)大于60 s，持續(xù)供水時間取1.0 h。

4)沿燃機(jī)長邊兩側(cè)距地面2.0 m和3.0 m平面布置水噴霧噴頭，水霧噴頭與燃機(jī)水平距離1.0 m，水霧噴頭間距1.8 m。

5)雨淋報警閥組后的給水管道上設(shè)置DN150的試水閥，水力警鈴聲強(qiáng)不宜小于125 dB(A)。