火災自動報警、滅火系統在多晶硅企業設計與應用中存在問題探討

李向東 許來燦

（1.焦作煤業（集團）合晶科技有限責任公司，河南 焦作 454000；2.焦作煤業（集團）馮營電力有限責任公司，河南 焦作 454000）

作為新興光伏產業，多晶硅裝置主要是以三氯氫硅、氫氣為原料，四氯化硅為尾料的循環反應工藝，涉及高溫、易燃、易爆、易腐蝕、電力高壓等因素，而火災報警、滅火系統作為獨立運行系統在多晶硅企業安全生產中起到很重要的作用。 現結合筆者多年實踐工作經歷，對多晶硅企業火災自動報警、滅火系統在設計與施工過程中出現的一些問題進行探討， 以供有關設計單位、多晶硅企業新建、擴建項目時參考。

1 火災自動報警、滅火系統的組成及工作原理

1.1 火災自動報警、滅火系統的組成

火災自動報警、滅火系統由火災控制器主機、顯示系統、探測器、報警按鈕、啟泵按鈕、滅火啟動按鈕、噴淋頭、水流指示、濕式報警閥、雨淋報警閥、過濾器、水噴霧噴頭、末端試水閥、壓力開關、樓層顯示器、各類聯動電磁閥、各類聯動電機、消防電梯、消防廣播、消防電話、消防泵、鋼瓶組、氣體噴頭組成。

1.2 火災自動報警、滅火系統的工作原理

火災探測器將工作現場采集的煙霧、熱溫、火焰等信息轉化為電信號發送至火災報警控制器主機， 火災報警控制器主機接受信息后進行判斷。若無法確定火情，則會立即啟動消防控制室及現場聲光報警器通知現場工作人員進行查看。 工作人員發現現場有火情應及時按下手動按鈕現場啟動自動滅火系統，沒有火情時要及時消缺。 若火災報警控制器主機判斷為火情，則立即啟動消防控制室及現場聲光報警器，進行應急廣播。 同時將信號反饋給氣體滅火控制器， 由氣體滅火控制器啟動自動滅火系統進行滅火。 在自動滅火系統噴灑延時期間及時組織人員疏散、撤離現場。

2 氣體自動滅火系統設計問題

2.1 防火通風方面

《火災自動報警系統設計規范》（GB50116-1998）第6.3.4 條規定“消防控制設備對管網氣體滅火系統應有下列控制、顯示功能：……（3）在延時階段，應自動關閉防火門、窗，停止通風空調系統，關閉有關部位防火閥；（4）顯示氣體滅火系統防護區的報警、噴放及防火門（簾）、通風空調等設備的狀態。”從本條第二點可以看出，在報警系統啟動氣體滅火前需先及時關閉通風口，使防護區形成有限密閉空間， 重在強調對防護區輔助電動設施的聯動與控制。 目前部分多晶硅企業的變電所及油浸式變壓器室雖裝設有氣體自動滅火裝置，但為方便散熱，在墻體內常裝有排風扇或窗體下方設有固定式百葉窗進行通風。 在火災報警時無法或不能及時關閉風扇或百葉窗，沿風扇口、百葉窗流出、泄壓，氣體滅火濃度變小，浸漬時間達不到《氣體滅火系統設計規范》（GB50370-2005）第3.3.8 條的要求。 即“滅火浸漬時間應符合下列規定：……2.通訊機房、電子計算機房內的電氣設備火災，應采用5min；3.其他固體表面火災，宜采用10min；……”因浸漬時間不夠，不能完全隔絕氧氣，使滅火濃度和滅火密度偏低，不能在有效時間內及時滅火。

改進措施：風扇送風側加裝電動百葉窗，固定式百葉窗亦改為電動式百葉窗并與火災控制器形成聯動控制， 或采用手推式滅火器；按就近原則對氣體滅火控制盤進行設計時，應考慮與鋼瓶間的安全距離的設置。

2.2 氣體自動滅火系統防護區設計方面

多晶硅單條生產線在1 000 噸/年以上的企業， 采用管網式、全淹沒氣體自動滅火系統，防護區的面積和容積的設計依據《氣體滅火系統設計規范》（GB50370-2005）第3.2.4 條規定，即“防護區劃分應符合下列規定：……2 采用管網滅火系統時，一個防護區的面積不宜大于800m2，且容積不宜大于3 600m3；……”。根據規定的數據進行設計時，氣體藥劑的需求量、鋼瓶間的使用面積及后期藥劑補充量等的滿足都需要一筆可觀的費用。

改進措施：在符合國家規范及相關標準的基礎上，一個防護區面積宜不大于400m2，容積宜不大于1 800m3，即采用管網式組合式分配系統，增加防護區數量，減少防護區面積和容積。 如此，對氣體鋼瓶數量、藥劑量、鋼瓶間使用面積的需求量大大減少，后期藥劑補充費用大幅度減少，鋼瓶間后期可維護性增強。

3 自動水噴霧滅火系統方面

多晶硅還原爐進出管道匯流排區因涉及三氯氫硅、氫氣等易燃、易爆、易腐物料，屬甲類火災危險場所，為受限空間或局部受限空間，無法采用消防水炮滅火方式，企業一般采用自動噴水滅火系統。 冬季時，從三氯氫硅過熱器過來的氣體三氯氫硅及從氫氣預熱器過來的氫氣等，溫度都有所降低，需電氣設備電伴熱進行適當升溫，在有工藝火情進行滅火時，極有可能損壞電氣設備或引發電氣事故。

改進措施：根據《石油化工企業設計防火規范》（GB50160-2008）第8.6.3 條規定——工藝裝置內固定水炮不能有效保護的特殊危險設備及場所宜設水噴淋或水噴霧系統， 其設計應符合下列規定:……（3）系統的報警信號及工作狀態應在控制室控制盤上顯示；（4）本規范未作規定者，應按《水噴霧滅火系統設計規范》（GB50219）的有關規定執行。 同時依據《水噴霧滅火系統設計規范》（GB50219-1995）第1.0.3 規定：“水噴霧滅火系統可用于撲救固體火災，閃點高于60℃的液體火災和電氣火災。并可用于可燃氣體和甲、乙、丙類液體的生產、儲存裝置或裝卸設施的防護冷卻。 ”以及第4.0.2 條規定即“水霧噴頭的選型應符合下列要求：4.0.2.1 撲救電氣火災應選用離心霧化型水霧噴頭；4.0.2.2腐蝕性環境應選用防腐型水霧噴頭。 ”我們可知，采用防腐型離心霧化水霧噴頭的自動水噴霧滅火系統即可一次性解決所有問題，提高多晶硅生產安全系統性能，減少財產損失。

還原爐配套變壓器室、制氫裝置變壓器室、變電所、儀表機柜間等，在不采用氣體自動滅火系統設計時，也可采用水噴霧滅火系統。

4 火災自動報警系統方面

4.1 在多晶硅企業建設期間，因各專業施工單位之間配合不好，工序安排不合理，并且火災自動報警、滅火系統施工一般在土建之后：（1）對于需要提前預留孔或預埋穿線管的模塊箱、端子箱、導線等設施，未作預留或預埋。 特別是在氫化、精餾、尾氣、還原等腐蝕性強的場所，箱體或穿線管長期暴露于空氣中，使設備、導線不能得到有效保護，被腐蝕、氧化。 （2）在進行機電安裝時， 墻體內暗敷設的管線在其他施工單位吊裝打孔固定時被損傷或打斷。（3）報警按鈕、控制器、端子箱等接線頭未固定牢而出現松動。 （4）火災自動報警、滅火系統涉及機、電、儀、氣、水等專業知識，不管是生產廠家，還是施工方的調試技術人員往往專業知識與技能達不到要求。從而使火災探測器、報警器等經常性地發生故障報警或誤報，嚴重時甚至會使自動滅火設施誤噴，給后期運行維修帶來很大的困難和隱患， 使企業增加不必要的安全資金投入。

改進措施： 建設期間建設方與監理單位一起加強現場管理，規范對各專業施工方交叉施工的科學監管，并和設計院、監理單位一起嚴格按照 《火災自動報警系統施工及驗收規范》（GB50166-2007）、《氣體滅火系統施工及驗收規范》（GB50263-2007）等相關標準條文進行驗收。

5 結語

隨著我國光伏產業技術的不斷提高，多晶硅工藝越來越先進，多晶硅廠房結構也隨之不斷變化，對火災自動報警、滅火系統的要求也越來越高。 確保火災自動報警、 滅火系統設計的準確、完善，火災自動報警、滅火系統安裝與維護的科學和標準化，是多晶硅企業新建、擴建時消防安全工作中應加強的重點，以滿足多晶硅生產現場的實際需求，及時防止和減少火災危害，保護人身和企業財產安全。

[1]GB 50116-1998.火災自動報警系統設計規范[S].

[2]GB 50370-2005.氣體滅火系統設計規范[S].

[3]GB 50016-2006.建筑設計防火規范[S].

[4]GB 50160-2008.石油化工企業設計防火規范[S].

[5]GB 50219-1995.水噴霧滅火系統設計規范[S].

[6]GB 50166-2007.火災自動報警系統施工及驗收規范[S].

[7]GB 50263-2007.氣體滅火系統施工及驗收規范[S].