基于智能控制的電廠氨區消防噴淋系統

胡智慧

基于智能控制的電廠氨區消防噴淋系統

胡智慧

（廣東粵電靖海發電有限公司，廣東靖海515223）

電廠里的氨區是屬于重大危險源和重點防火區域，安裝氨區消防噴淋系統和消防智能報警系統，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的聯鎖啟動，以確保氨區安全，減少事故發生的可能性和危害性。

氨區；消防噴淋系統；智能控制；可燃氣體檢測儀

0 引言

燃煤發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）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，以下簡稱“氨區”。氨區按功能分為生產區（含儲罐區、卸氨區、氨氣制備區）和輔助區（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、氯等接觸會發生劇烈的化學反應。若遇高熱，容器內壓增大，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%。液氨屬于乙類火災危險性物質。液氨儲罐區劃為嚴重危險級。

因此，電廠里的氨區是屬于重大危險源和重點防火區域，近年來由于氨泄漏引起的重大事故事件應當讓我們敲響警鐘，引起足夠的重視。根據《燃煤發電廠液氨罐區安全管理規定》[1]和《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范》[2]的相關要求，安裝氨區消防噴淋系統和消防自動報警系統，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的聯鎖啟動，以確保氨區安全，可減少事故發生的可能性和危害性。

1 設備概況

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（又稱“氨區”），其包括液氨卸料壓縮機、液氨儲罐、液氨蒸發槽、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，儲罐輸出的液氨在液氨蒸發槽內蒸發為氨氣，經氨氣緩沖罐送達脫硝系統。

氨站內有液氨儲罐共3個，每個容積140m3，可滿足4臺機組的SCR反應1周所需的氨氣。儲罐上安裝有溢流閥、逆止閥、緊急關斷閥和安全閥。儲罐上還裝有溫度計、壓力表液位計和相應的變送器，儲罐四周安裝有工業水噴淋水管及噴嘴，當儲罐內溫度或壓力高于報警值時，變送器發出信號送到機組D CS控制系統，自動工業淋水裝置啟動，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水噴淋系統，氨儲存區，氨蒸發區及氨卸載區均沒有消防噴淋系統，工業噴淋系統的噴水量根本滿足不了火災用水量要求，氨區一旦發生火災，可引起爆燃、氨外泄、污染等重大危險事故，后果不堪設想。

圖1 氨區消防噴淋管道系統圖

2 消防系統改造

基于設備的目前狀況和氨區重點防火區域的要求，根據《燃煤發電廠液氨罐區安全管理規定》[1]和《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范》[2]的相關規范決定在氨區內獨立設置用于消防滅火和液氨泄漏稀釋吸收的消防噴淋系統，設置氨氣泄漏檢測裝置和消防事故智能報警系統，以及對儲罐區樓梯平臺進行改造。

2.1 噴淋系統改造

設備原有的噴淋系統為工業水噴淋系統，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火災消防和氨泄漏稀釋所需水量，因此氨區增加一套獨立的消防噴淋系統勢在必行。氨區增加的消防噴淋系統是一套獨立的水噴霧系統，該系統水源接自全廠消防常規水系統，氨區消防用水量為100L/s。噴淋系統分為氨儲罐區、氨蒸發區、卸氨區3個區域，每個區域單獨設置一套雨淋閥組，當氨氣泄漏或發生火災時雨淋閥自動開啟，給相應區域實行消防水噴淋。在每個區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，噴頭流量系數為34，噴霧角為145°，滿足水霧錐相交的要求，以覆蓋每個區域。水噴霧系統噴淋強度9L/m in.m2，噴淋量最大區域是氨儲存區，噴淋水量56.1L/s,持續噴霧時間為6h。

消防噴淋管道系統圖如圖1所示。消防噴淋系統平面圖如圖2所示。

2.2 控制系統改造

2.2.1新增加消防智能控制系統

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

圖2 氨區消防噴淋系統平面布置圖

2.2.2原設備改造

氨區內原有9個氨泄漏檢測探頭，量程為0-100ppm，當空氣的氨濃度高于40ppm時，會通過DCS系統聯鎖工業水噴淋系統。在增加了新的消防噴淋系統后，由于聯鎖動作值遠超過現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）。氨氣檢測儀的開關量輸出接到消防智能報警系統中，作為消防噴淋系統的聯鎖動作信號，開關量動作值設定為25%LEL，模擬量信號接到DCS系統中，在D CS畫面增加顯示點，并設置第三級報警功能，報警值設定為15%LEL。

圖3 氨區消防智能報警系統圖

新增加的氨氣檢測儀型號為：M OT500-NH 3，適用于各種工業環境和特殊環境中的可燃氣體濃度連續在線檢測。設備如圖4所示。在氨儲罐區安裝4個氨氣檢測儀，在氨蒸發區安裝3個氨氣檢測儀，在卸氨區安裝2個氨氣檢測儀，實現獨立分區域控制，聯鎖相應區域的消防噴淋系統。

圖4 氨氣檢測儀

圖5 氨儲罐區消防噴淋啟動（1）

圖6 氨儲罐區消防噴淋啟動（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，造成聯鎖延時，存在安全隱患。因此這次改造工程把氨區儲罐區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格柵板，氨氣泄漏時上部探測儀可以及時檢測，及時聯動消防噴淋系統，降低安全風險。

圖7 氨蒸發區消防噴淋啟動

圖8 卸氨區消防噴淋啟動

3 系統改造后模擬試驗

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

4 結語

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

表1 氨區消防智能系統模擬試驗檢測項目

[1]Q/Y D-20504.010-2014，發電廠液氨罐區安全管理規范[S].

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

[3]G B 50016-2006，建筑設計防火規范[S].

[4]G B 50229-2006，火力發電廠與變電站設計防火規范[S]. [5]G B 50219-95，水噴霧滅火系統設計規范[S].

[6]G B 50116-98，火災自動報警系統設計規范[S].

[7]G B 50058-92，爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范[S].

[8]G B 50166-92，火災自動報警控制系統施工及驗收規范[S].

[9]D L5000-2000，火力發電廠設計技術規程[S].

[10]G B 50261-2005，自動噴水滅火系統施工及驗收規范[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