燃機電廠氣體消防系統(tǒng)方案探討

摘要：按《火力發(fā)電廠與變電站設計防火標準》（GB"50229—2019）要求在燃機電廠主廠房集控樓電子設備間、配電室、電纜夾層、繼電器室、工程師室、鍋爐輔助間電子設備間、GIS樓網(wǎng)絡繼電器室、檢修綜合樓檔案室等場所設置固定式氣體滅火系統(tǒng)。主要從氣體滅火系統(tǒng)種類及挑選、氣體滅火器的選擇兩個方面進行討論，致力于獲取燃機電廠預制滅火系統(tǒng)以及管網(wǎng)滅火系統(tǒng)最優(yōu)方案。

關鍵詞：燃機電廠"氣體滅火系統(tǒng)種類"氣體滅火系統(tǒng)選用"滅火性能"滅火劑對比

中圖分類號：TU271;TU998.1

Discussion"on"Gas"Fire"Protection"System"Scheme"of"Gas"Turbine"Power"Plants

LI"Yeqing

China"Energy"Engineering"Group"Guangdong"Electric"Power"Design

Institute"Co.，"Ltd.，"Guangzhou，"Guangdong"Province，"510799"China

Abstract："According"to"the"requirements"of"“Fire"Protection"Standard"for"Design"of"Thermal"Power"Plants"and"Substations”"（GB"50229—2019），"fixed"gas"fire"extinguishing"systems"are"installed"in"the"electronic"equipment"room，"distribution"room，"cable"interlayer，"relay"room，"engineer"room，"electronic"equipment"room"of"boiler"auxiliary"room，"GIS"building"network"relay"room，"and"comprehensive"maintenance"building"archives"rooms"in"the"main"control"building"of"the"gas"turbine"power"plant."The"following"discussion"focuses"on"the"types"and"selection"of"gas"fire"extinguishing"systems，"as"well"as"the"selection"of"gas"fire"extinguishers，"in"order"to"obtain"the"optimal"solution"for"prefabricated"fire"extinguishing"systems"and"pipeline"fire"extinguishing"systems"in"gas"turbine"power"plants.

Key"Words："Gas"turbine"power"plant;"Types"of"gas"fire"extinguishing"systems;"Selection"of"gas"fire"extinguishing"system;"Fire"extinguishing"performance;"Comparison"of"fire"extinguishing"agents

一般燃機電廠的主廠房、集控樓和鍋爐輔助間內的電子設備室、配電室、繼電器室中安裝有大量貴重的電子、電氣設備。采用常規(guī)水消防，產生的水漬對貴重設備造成的損害較大，按《火力發(fā)電廠與變電站設計防火標準》（GB"50229—2019）要求在主廠房集控樓電子設備間、配電室、電纜夾層、繼電器室、工程師室、鍋爐輔助間電子設備間、地理信息系統(tǒng)（Geographic"Information"System，GIS）樓網(wǎng)絡繼電器室、檢修綜合樓檔案室等場所設置固定式氣體滅火系統(tǒng)。

氣體滅火控制系統(tǒng)由火災報警控制器、智能感溫探測器、智能光電感煙探測器與系統(tǒng)總線組成，氣體滅火系統(tǒng)對保護重要設備財產發(fā)揮的巨大作用，氣體滅火控制系統(tǒng)主要運用在數(shù)據(jù)中心、高精度儀器、電氣室以及檔案室等不能用水的滅火的區(qū)域。以下對氣體滅火系統(tǒng)展開分析探討。

1"氣體滅火系統(tǒng)的種類及選用

氣體滅火系統(tǒng)按系統(tǒng)的組成不同，主要分為預制滅火系統(tǒng)與管網(wǎng)滅火系統(tǒng)兩大類。

1.1"預制滅火系統(tǒng)

預制滅火系統(tǒng)是一種預先設置、制造和組裝好的自動滅火系統(tǒng)，又被稱作無管網(wǎng)滅火系統(tǒng)。這種系統(tǒng)一般用于保護一些特定類型的火災風險，如廚房、電氣室等。預制滅火系統(tǒng)常常由一套完整的滅火裝置所組成，包含探測設備、報警設備、滅火劑存儲設備以及噴頭等設備。預制滅火系統(tǒng)具有快速安裝、易于組裝、較為經濟以及易于維護等優(yōu)點。這種滅火系統(tǒng)經過提前設置與組裝，可以迅速安裝在失火區(qū)域，有效降低安裝時間；這種滅火系統(tǒng)能夠依據(jù)特殊區(qū)域的火災風險與保護要求進行制造；這種系統(tǒng)相比制定的滅火系統(tǒng)成本低，經濟效益高，因為在制造與組裝過程中能夠大批次生產，帶來大規(guī)模經濟效益；這種滅火系統(tǒng)一般都是模塊化設置，便于進行后期養(yǎng)護與檢查。運用該種系統(tǒng)時，保護區(qū)域面積最好在450～1"500"m3之間。一個區(qū)域內安裝的該系統(tǒng)，總個數(shù)最好不要超出10個。

1.2"管網(wǎng)滅火系統(tǒng)

管網(wǎng)滅火系統(tǒng)是針對特殊的應用情況進行設置計算，把滅火物質從存儲設備經過干管、支管、傳送到噴射零件進行噴射的滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)中滅火劑設備與驅動氣體設備均放在指定的儲存間，并經過管道將滅火物質傳送到保護區(qū)域，通過噴嘴將滅火物質霧化噴出。與預制網(wǎng)系統(tǒng)相比較，具有更高的安全性與可靠性。運用該系統(tǒng)時，保護區(qū)域的面積應該在700～3"500"m3之間，相較于預制滅火系統(tǒng)可以防護的區(qū)域面積更大。

1.3預制滅火系統(tǒng)與管網(wǎng)滅火系統(tǒng)適用場合

管網(wǎng)滅火系統(tǒng)一般需設置專用氣瓶間并敷設相應滅火系統(tǒng)管網(wǎng)，對單個或較少防護區(qū)而言投資高于預制滅火系統(tǒng)，但多個防護區(qū)組合，采用組合分配系統(tǒng)時，經濟性較好，且管網(wǎng)滅火系統(tǒng)適用范圍大于預制滅火系統(tǒng)。

2""氣體滅火劑的選擇

2.1""氣體滅火劑選擇原則

氣體滅火系統(tǒng)滅火劑選擇需考慮如下因素。

2.1.1""環(huán)境因素

在挑選氣體滅火劑時，環(huán)境因素是需要考慮的重要因素之一。在挑選氣體滅火劑的時候應該先考慮不影響大氣臭氧層的滅火劑，首先，挑選臭氧耗損潛能值（Ozone"Depletion"Potential，ODP）為零的滅火物質；其次，氣體滅火物質應擁有比較低的全球變暖潛能值（Global"Warming"Potential，GWP），以此降低對全球變暖的影響；最后，氣體滅火劑應該挑選對環(huán)境污染影響較小的物質，減少對環(huán)境和人體健康造成的不良影響。

2.1.2""毒性

在挑選氣體滅火系統(tǒng)中滅火物質的過程中，滅火劑的毒性是另一個需要考慮的重要因素之一。因為滅火劑的毒性與工作人員安全和環(huán)境健康有直接關聯(lián)。氣體滅火系統(tǒng)的毒性指標一般用無毒反應濃度和有毒反應濃度來表示。

無毒性反應濃度：在觀察條件下，不會導致滅火劑毒性最大濃度。

有毒性反應濃度：在觀察條件下，會引起滅火劑毒性的最小濃度。

因此，在挑選滅火劑時應該盡量選擇一些對人體無害的物質。首先，要考慮滅火劑在高溫環(huán)境下所產生的熱分解，有些時候形成的物質具有較低的毒性。其次，在避免毒性的時候，應該挑選一些毒性較低的物質，這對于人群密集場所的應用尤為重要。最后，要考慮到滅火劑的可回收性與再充裝成本，挑選一些容易回收和再充裝的滅火物質，這樣不僅能減少對環(huán)境的影響還能降低經濟成本。

2.1.3""滅火性能

滅火劑的滅火效果是挑選滅火物質的需要著重考慮的因素之一。滅火效果一般從滅火濃度、速度兩個方面進行比較，滅火機理決定著滅火濃度和滅火速度的關鍵因素。對滅火機理進行分析，氣體滅火系統(tǒng)可以分為化學滅火系統(tǒng)與物理滅火系統(tǒng)兩種。

2.2""常用氣體滅火劑

氣體滅火劑包括哈龍1211、1301滅火劑，按照《中國消耗臭氧層物質逐步淘汰國家方案》的規(guī)定，我國已于2005年停止生產哈龍1211滅火劑，1301滅火劑也將于2010年停止生產，近年來哈龍氣體滅火劑已逐漸被相繼出現(xiàn)的其他新型潔凈滅火劑所取代，包括CO2、FM200、惰性氣體（如IG-541混合氣體——氮氣、氬氣和CO2、IG"100氮氣、IG"01氬氣、IG"55混合氣體——氬氣、氮氣）"，以上固定式氣體滅火系統(tǒng)中除IG"01和IG"55氣體滅火系統(tǒng)外，其他固定式氣體滅火系統(tǒng)已有成熟的生產廠家的設備，并通過了國家固定滅火系統(tǒng)和耐火構件質量監(jiān)督檢驗中心的型式檢驗。隨著科學技術的發(fā)展，近年還出現(xiàn)了一種保護較小封閉空間的新型火探管式自動探火滅火裝置。以上氣體滅火系統(tǒng)在設計、施工及驗收時執(zhí)行現(xiàn)行國家或省級地方消防標準[2-3]。

2.3"CO2滅火系統(tǒng)

CO2在常溫狀態(tài)下，是一種沒有顏色、沒有氣味，并且不會導電的中性、沒有腐蝕性能的惰性氣體，它是氣體滅火系統(tǒng)中最常用的滅火氣體。通常CO2會被高壓液化后裝入罐中存儲，噴射時氣體的體積就會迅速膨脹并且吸收大量的熱量，可以有效降低火災現(xiàn)場的溫度，與此同時，稀釋被防護空間中氧氣的濃度，進行窒息滅火。CO2的成本較低，并且滅火時不會污染保護區(qū)域內的環(huán)境，在滅火完畢之后，消散快且不留痕跡。著重注意的是CO2對人體具有窒息的作用，這種滅火系統(tǒng)只能運用在沒人的場所，如在有人的場所安裝運用時應該盡快疏散人員。

CO2不同種類的存儲壓力、存儲裝備可以分為兩種滅火系統(tǒng)，分別是高壓二氧化碳滅火系統(tǒng)和低壓滅火系統(tǒng)。不同的CO2滅火系統(tǒng)中的壓強、溫度等指標均不同。具體指標如表1所示。

2.3.1""FM200氣體滅火系統(tǒng)

FM200是國際上公認的最理想、最潔凈的氣體滅火系統(tǒng)，隨著我國環(huán)保意識的逐漸上升，推動氣體消防不斷改革與發(fā)展，這是因為傳統(tǒng)的氣體滅火系統(tǒng)對人們生活的環(huán)境具有一定的傷害。FM200氣體滅火劑的主要成分是CF3CHFCF3，它是一種不導電、具有揮發(fā)性、在使用過程中沒有殘留物質的滅火劑。FM200氣體滅火系統(tǒng)運用在全埋式的環(huán)境中，它可以將物理與化學反應相結合，有效地降低熱能，阻止火災的蔓延。其具有安全、潔凈、速度快、效率高等優(yōu)勢。

2.3.2""惰性氣體滅火系統(tǒng)

惰性氣體和其他物質不會發(fā)生反應，并且不參與任何化學過程（如燃燒）"。在滅火過程中惰性氣體不會產生副產物并且對臭氧層沒有消極影響，屬于環(huán)保的潔凈氣體滅火劑[4]。

2.3.3""IG-541混合氣體滅火系統(tǒng)

IG-541滅火劑由大氣中的N2、Ar以及CO2組成，其中N2占比最多，其次是Ar，最后是CO2。IG-541混合氣體滅火系統(tǒng)一般通過降低保護區(qū)域中氧氣濃度至正常水平，致使火源不能正常燃燒，進而達到滅火的目的。IG-541混合氣體滅火系統(tǒng)適用于多種場合，包含計算機房、電子實驗室以及電氣室等對設備要求比較高的場所。其具有環(huán)保、安全、無殘留物等特點。

IG-541全淹沒系統(tǒng)適用于撲救A、B、C類火災和電氣設備。

2.3.4""IG"100純氮氣滅火系統(tǒng)

IG"100滅火系統(tǒng)是采用100%的氮氣天然惰性氣體作為滅火劑。與IG-541氣體滅火系統(tǒng)相同，N2是非燃燒氣體，對燃燒起窒息作用，是良好的滅火劑。通過用氮氣替換周圍空氣，空氣中的O2濃度降低了，燃燒過程被制止并且氣體分子吸收了一部分熱能，使得火焰溫度低于500"℃，從而將火熄滅[5]。

根據(jù)工程經驗，F(xiàn)M200、IG-541氣體滅火系統(tǒng)均有國產產品和進口產品（國內代理），進口產品如鋼瓶等能夠國產化。經初步咨詢，除氣體滅火系統(tǒng)的電氣控制操作裝置及氣體輸送管道外，F(xiàn)M200滅火系統(tǒng)設備初期投資比IG-541滅火系統(tǒng)略低，但FM200滅火系統(tǒng)滅火劑再充裝費用較高，且各區(qū)域的差異較大。

3"結語

綜上所述，燃機電廠主廠房和集控樓組合分配式氣體滅火系統(tǒng)推薦采用IG-541氣體滅火系統(tǒng)，安全可靠、高效環(huán)保，建議瓶頭閥、選擇閥等關鍵部件進口，其他部件國產，提高國產化率，節(jié)約投資。對于預制氣體滅火系統(tǒng)，由于預制氣體滅火裝置氣瓶直接放置在防火區(qū)內，IG541滅火系統(tǒng)采用氣態(tài)存儲，氣瓶較大且存儲壓力高，因此市場上預制氣體滅火系統(tǒng)一般均采用FM200滅火劑；另外，預制氣體滅火系統(tǒng)也不需考慮輸送距離問題，因此，燃機電廠預制氣體滅火系統(tǒng)推薦采用FM200滅火劑。

參考文獻

[1] 許鋼，許崢，袁金霖，等.風力發(fā)電場海上升壓變電站消防滅火系統(tǒng)設計[J].水電與抽水蓄能，2021，7（6）：103-106.

[2] 劉建民.氣體滅火系統(tǒng)改造研究[J].設備管理與維修，2022（14）：92-94.

[3] 徐方.氣體滅火系統(tǒng)應用情況調查與分析[J].中國人民警察大學學報，2023，39（12）：63-67.

[4] 劉天翔.IG541惰性氣體滅火系統(tǒng)噴放管網(wǎng)壓力分析[J].今日消防，2024，9（3）：34-38.

[5] 賴海靈，豐漢軍，賀宇飛，等.IG-100氣體滅火系統(tǒng)關鍵問題的探討[C]//中國建筑學會建筑給水排水研究分會.中國建筑學會建筑給水排水研究分會第四屆第一次全體會員大會暨學術交流會論文集.廣州：廣州市設計院，2022：5.