电厂集控楼气体灭火系统选择探讨

电厂集控楼气体灭火系统选择探讨

石恬恬

中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司 上海 200063

[摘要]：气体灭火系统灭火效率高，使用灭火剂较少，对大气臭氧层破坏较小，不危害人体健康，这一系列优点基本符合节能环保理念。基于此，本文详细论述了电厂集控楼气体灭火系统的选择。

[关键词]：电厂集控楼；气体灭火系统；选择

电厂集控楼由锅炉汽机控制室、电气控制室、化水控制室等组成，主要配置DCS远程控制系统、监控器、紧急停炉及停机按钮等精密设备，是电厂的控制中心，一旦发生火灾，电厂将停止运行，从而给电网的安全稳定带来危害。

一、电厂集控楼室内气体消防灭火系统概述

1、设置气体灭火系统场所。依据国家现行有关规范法规，应在集控楼内的单元控制室、工程师站、SIS功能站、电子装置室、电气继电器室、锅炉热控配电间设置气体灭火系统。

2、气体灭火系统的类型与选择。气体灭火系统的类型较多，通常按应用方式、系统结构特点、储存压力等级、管网布置形式进行分类。

电厂集控楼室内气体消防灭火系统，由灭火药剂存储装置、灭火管网、喷头、灭火控制柜、汇集管、选择阀、安全泄压阀、减压阀、启动电磁阀、压力开关、放气指示灯、灭火药剂等组成。根据《火力发电厂与变电站设计防火规范》要求：气体灭火剂类型、型式的选择，应根据保护对象的特点、重要性、环境要求并结合防护区的布置，经技术经济比较后确定。宜采用组合分配系统。在工程设计中通常采用组合分配系统或单元独立的全淹没灭火系统，并按均衡管网布置。

二、气体灭火剂的选择

1、二氧化碳(CO₂)。在正常大气温度和压力下，CO₂以无色、无味的气体存在，密度约为空气的1.5倍重。二氧化碳不可燃烧或助燃，不能维持生命。根据其物理特性，有二种储存方式：①以常温储存于压力容器内，即高压储存(在20℃气温下，储存压力为5.17MPa)，相应的灭火系统称为高压系统；②在控制的低温条件下将CO₂储存于压力容器内，即低压储存(在-18℃时储存压力为2.07MPa)，相应的灭火系统称为低压系统。

二氧化碳灭火系统按应用方式可分为全淹没灭火系统和局部应用灭火系统。灭火作用是相对减少空气中的氧气含量，从而引起窒息作用，使火焰熄灭；另外是冷却，二氧化碳在释放中，容器中压力骤然下降，液态的二氧化碳瞬间汽化，汽化中会吸收周围环境中的热量，从而起到冷却作用。CO₂灭火系统较为经济，能输送较远距离。

但其较高的灭火浓度对人较危险，在无合适通风封闭空间内可引起窒息，二氧化碳气体不含有供呼吸用的足够氧气，将引起眩晕，失去知觉甚至死亡，因此不宜用于有人活动的场所。另外，有资料表明，在释放中的冷凝现象可能会对电子元件造成损害，同时释放的冷气体、冷液体或使用期间喷放的一些成份可引起人员受伤。

2、七氟丙烷。七氟丙烷(FM200)的灭火机理为：80％的灭火作用通过降低火焰温度和消除热量使燃烧过程无法继续，20％抑制化学链反应灭火，其灭火机理及灭火效率与卤代烷”1301”相类似，为主动灭火，在几种替代物中是较为有效的一种。

七氟丙烷(FM200)是毒性较低、无色、无味、无二次污染的气体，对人体产生不良影响的体积浓度临界值为9％，其最小设计灭火浓度为7％，因此，正常情况下对人体不会产生不良影响，可用于经常有人活动的场所，特别是它不破坏大气臭氧层，符合环保要求。由于灭火浓度低，因而储瓶数量少，占地面积小，而且各项指标较合理，系统功能完善、工作准确可靠，长期储存不泄露。

但其灭火系统也有自身的弱点：不能灭固体深位火灾，输送距离短，因灭火剂的释放必须在十秒种内完成，以达到灭火浓度，否则产生的酸性分解物对人体有害，对被保护设施也有腐蚀性，又由于七氟丙烷主要是采用降温灭火，所以会使周围环境温度变化大，另外用于组合分配系统时，各防护区位置要求相对集中，灭火剂价格较高。

3、烟必静。烟必静由3种惰性气体按一定比例混合而成(含氮N₂(52+4)％；氩Ar(40+)％；二氧化碳C0₂(8+1)％)，比空气略重。属于惰性气体灭火剂，以气态储存，其储存压力为15MPa。

烟必静的灭火机理是通过降低防护区中的氧气浓度，使其不能维持燃烧而达到灭火目的，其为物理反应，属被动灭火。

烟必静是一种绿色环保型灭火剂，在灭火时不会发生任何化学反应，不污染环境，无毒、无腐蚀，具有良好的电绝缘性能，不会对被保护设备构成危害，也无需延迟喷放，这是其它灭火剂所不具备的特点。烟必静混合气体灭火剂在42.8％的灭火浓度下，人或动物不会感到不适应，这是因此时保护区内的二氧化碳含量在4～5％间，提高了人或动物的呼吸频率，这样能使人或动物氧气的摄入量与在正常空气下氧气摄入量保持一致。另外，混合气体以设计浓度和空气混合后，能在较长时间内保持这一灭火浓度，即使保护区未采取特别的密封措施，系统也能在20min后保持灭火所需浓度。输送距离长，这对保护相距较远的保护区十分有利，由于灭火气体可充分与空气混合，故能有效防止复燃。因是被动灭火，其灭火效果略差。其高压气态储存方式带来了储瓶数量大，占地面积大，但灭火剂价格便宜。

三、气体灭火系统设计类型与选择

以某电厂工程为例，对电厂集控楼室内不同气体灭火系统进行设计及选择，集控楼布置有单元控制室、工程师站、SIS功能站、电子装置室、电气继电器室、锅炉热控配电间。采用全淹没组合分配灭火系统，集控楼中被保护房间划分为六个保护区。

1、C0₂灭火系统设计。按《二氧化碳灭火系统设计规范》规定，依据各防护区可燃物类型，确定设计浓度为47％，物质系数为1.50，C0₂的设计用量按下式计算：M=Kb(K1A+K2V)，经计算得出C0₂的设计用量，以电子装置室所需的灭火剂用量为最大。对于组合分配系统，C0₂的储存量设计不应小于最大一个防护区的储存量，设计采用高压C0₂灭火系统，系统储存量为(含管道部分)2562kg，选择容量70L/瓶、充装率取0.60kg/L的储瓶组61套。当组合分配系统保护5个以上的防护区时，或在48h内不能恢复时，C0₂应有备用量，备用量不应小于系统设计的储存量。因而本工程集控楼中，设2套高压C0₂灭火系统(1备1用)。

2、七氟丙烷灭火系统设计。按《气体灭火系统设计规范》规定，依据各防护区可燃物类型，确定设计浓度为8％及其他参数。七氟丙烷灭火设计用量按下式计算：W=K(V/S)·C₁/(100-C₁)，经计算得出七氟丙烷的设计用量.电子装置室所需的灭火剂用量为最大，集控楼各个房间布置较为紧凑，设1套(6组)组合分配系统,其储存量按最大1个防护区考虑,选择储瓶容积为70L的17个(容量70L，充装量75kg，充装压力2.5MPa)气体钢瓶及6个气体启动钢瓶。

3、烟必静灭火系统设计。按《气体灭火系统设计规范》规定，依据各防护区可燃物类型，确定设计浓度为38％及其他参数，烟必静灭火设计用量按以下公式计算：W=K．V/S·1n(100/(100-C₁))，经计算得出电子设备间所需灭火剂用量为最大．烟必静的储存量设计不应小于最大1个保护区的储存量，并应考虑2％的残留量，按此设计，集控楼设1套烟必静灭火系统，每套系统设有80L容量的储瓶组86套，储存灭火剂量1410.4kg。

四、气体灭火系统技术经济分析

C0₂气体灭火方案技术较成熟，运行可靠；运行、维修、管理经验丰富；但其较高的灭火浓度对人有毒性，为被动式的灭火方式。C0₂灭火系统在单位价格上相对较低，但当组合分配系统保护5个及以上的防护区或保护对象时，或在48h内系统不能恢复时，C0₂应有备用量，且备用量不应小于系统设计储存量。因此，C0₂灭火系统造价最高。烟必静是一种绿色环保型灭火剂，在灭火时不会发生任何化学反应，不污染环境，无毒、无腐蚀，具有良好的电绝缘性能，不会对人体及被保护设备构成危害，比七氟丙烷更可靠，无须延迟喷放，这是其它灭火剂所不具备的特点；烟必静灭火系统前期设备投资稍大，后期使用费用低。而七氟丙烷前期设备投资稍小，后期使用费用大。

参考文献：

[1]崔景力.气体灭火系统比较及应用[J].城市建设理论研究，2015(06).

[2]蒙锡兰.电厂集控楼气体灭火系统选择探讨[J].能源与环境，2015(01).