某瓦斯電站燃機間消防給水系統設計

梁 麟

(煤炭工業太原設計研究院，山西 太原 030001)

1 工程概況

瓦斯電站是利用礦井瓦斯在燃氣內燃發電機組(以下簡稱“燃機”)中燃燒產生的能量做功，從而帶動發電機發電的小型電站。瓦斯發電站的核心是燃機，燃機間是瓦斯電站的消防重點部位。該燃機間為單層廠房，平面尺寸為90×20，共布置燃機15臺，設置了消火栓給水系統、水噴霧滅火系統及移動滅火器等滅火設施。

2 滅火思路

參照《建筑設計防火規范》(以下簡稱“建規”)第5.4.12條條文解釋燃機間可設置水噴霧、細水霧或氣體滅火系統。因為水噴霧滅火系統投資少，運行維護簡便，在火電廠設計中應用廣泛，所以該電站燃機間優先選用水噴霧滅火系統。

燃機起火的主要原因有：燃機入口瓦斯管道泄漏并遇電火花或明火引起火災；潤滑油管道泄漏并遇明火引起火災；燃機內部不合理燃燒引起的火災；發電機電纜起火等。燃機入口瓦斯管道起火后可以通過瓦斯輸送管道前端設置的快速關斷閥來切斷氣源以阻止火災蔓延。水噴霧滅火系統產生的細小水霧，能通過混合稀釋作用降低泄漏燃氣的濃度或通過隔絕空氣起到窒息控火效果。水噴霧滅火系統的表面冷卻作用，可以抑制燃機溫度的不斷升高，降低燃機爆炸的機率。水噴霧系統的離心霧化噴頭噴出的水霧具有良好的電氣絕緣性，可以有效撲滅發電機火災。因此燃機采用水噴霧滅火系統是可行的。

3 設計參數及設計難點

3.1 給水系統

3.1.1給水設施

該電站消防給水系統主要包括消火栓給水系統和水噴霧滅火系統。根據《消防給水及消火栓系統技術規范》(以下簡稱“水規”)第7.4.12條燃機間消火栓栓口動壓不應小于0.35 MPa。根據《水噴霧滅火系統技術規范》(以下簡稱“霧規”)第3.1.3條用于滅火時水霧噴頭的工作壓力不應小于0.35 MPa。因為，水噴霧滅火系統和消火栓系統均布置在燃機間0.00 m平面，給水壓力基本相同，所以，為減少給水設備數量燃機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還設置了4套室外地下式消防水泵接合器。

3.1.2給水管道

根據《水規》第8.1.7條室內消火栓給水管網與水噴霧滅火系統的管網宜分開設置；合用消防泵時應在報警閥前分開設置。因此，該電站消火栓給水系統與水噴霧滅火系統的室外消防給水管網合用，進入燃機間前分開，在室內設置獨立的給水系統。

因為，燃機間每臺燃機均可獨立的啟停，所以每臺燃機的水噴霧滅火系統也應設置成獨立的系統，即每臺燃機設置獨立的報警閥組，并在報警閥前分開，每套報警閥組接自水噴霧給水管。根據《水噴霧滅火系統技術規范》(以下簡稱“霧規”)5.1.4規定設置兩個以上雨淋報警閥時，雨淋報警閥前宜設置環狀給水管道。因此，燃機間水噴霧滅火系統設置單獨的環狀給水管道。其他工程，若無法設置單獨的水噴霧滅火系統給水管道且消火栓給水系統為環狀給水管道時，可在報警閥前分開設置。

3.1.3控制及保護

根據《霧規》第6.0.1條，水噴霧滅火系統應采用自動控制。水噴霧滅火系統誤動作，不但有可能對燃機造成不必要的損害，還會影響瓦斯電站的正常運行。單臺進口燃機價格在千萬元以上，為避免誤噴造成的經濟損失，參照《水規》第11.0.1第二款規定，在保證安全的前提下，經過論證后也可將水噴霧控制系統設置在手動控制狀態下。保證安全的措施有：設24 h值班的消防控制室；自動滅火操作人員上崗前必須經過專門的培訓并持證上崗；制定詳細可行的預案等。

3.2 設計參數

燃機本體火災類型為固體火災；瓦斯管道火災類型為氣體火災；潤滑油管道的火災類型為丙類液體；發電機火災為電氣火災。具體參數選擇見下文。

3.2.1噴水強度

根據《霧規》第3.1.2條電纜火災和丙類液體火災供給強度均為13 L/(min·m2)，根據《給排水技術措施》7.3.1第3款燃油燃氣鍋爐房和柴油發電機房的水噴霧滅火強度為10 L/(min·m2)。因此，為保證滅火效果，燃機間水噴霧滅火系統噴水強度采用13 L/(min·m2)。

3.2.2持續供水時間

根據《霧規》第3.1.2條固體火災、電纜火災和丙類液體火災的持續供水時間分別為1.0 h,0.5 h和0.4 h，《給排水技術措施》7.3.1條第3款燃油燃氣鍋爐房和柴油發電機房的持續供水時間均為0.5 h。由于燃機火災中存在固體火災，同時，考慮到水噴霧滅火系統在控制上已經放寬，因此燃機水噴霧滅火系統持續供水時間取1.0 h。

3.2.3響應時間

根據《霧規》第3.1.2條固體火災、電纜火災和丙類液體火災水噴霧滅火系統響應時間不應大于60 s，因此燃機水噴霧滅火系統響應時間小于60 s。

3.2.4消防水量

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

另外，燃機間火災危險類別為丁類，室內消火栓用水量為10 L/s，室外消火栓用水量為15 L/s，故消火栓系統用水量為25 L/s。消火栓系統火災延續時間按2 h計，水噴霧滅火系統持續噴霧時間按1 h計，故一次消防總用水量為396 m3。

3.3 噴頭布置

3.3.1噴頭數量

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

3.3.2噴頭布置間距

根據《霧規》3.2.1噴頭布置應使水霧直接噴向并覆蓋保護對象。如果水霧噴頭能均勻布置在燃機的上方和四周，滅火效果將達到最佳。考慮到燃機四周為檢修通道，水噴霧配水管道過于分散會影響燃機檢修。由圖1噴頭豎直噴射曲線可知，如果僅在燃機上方布置水霧噴頭燃機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長邊兩側距地面2.0 m和3.0 m平面，如圖2所示。

根據《霧規》第3.2.3條水霧噴頭與保護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水平距離1.0 m側，可保證最不利點(燃機上部中心)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對象。

本工程設計水霧錐底圓半徑R=1×tan60°=1.7 m。根據《霧規》第3.2.4條水霧噴頭之間的距離不應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

雨淋報警閥組設置在燃機間疏散走道上方的煙道平臺上，平臺兩端均設置有樓梯直通室外。雨淋報警閥組與燃機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對象布置的要求，又可利用煙道平臺保護就地操作人員。

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

因為燃機間噪聲一般在110 dB(A),所以燃機間應設置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現并準確定位火災現場。

4 結語

1)消火栓給水系統與水噴霧給水系統合用消防泵和室外給水管道。室內給水管道宜分開設置。

2)每臺燃機的水噴霧滅火系統為單獨系統，每臺燃機起火后應能自動開啟相應的水噴霧滅火系統，給水量按3臺燃機同時起火設計。

3)水噴霧滅火系統噴水強度采用13 L/(min·m2)，響應時間不應大于60 s，持續供水時間取1.0 h。

4)沿燃機長邊兩側距地面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置DN150的試水閥，水力警鈴聲強不宜小于125 dB(A)。