生物质电厂料场防火技术体系研究

高　友，姜　帅

（1.国能生物发电集团有限公司，北京　100052；2.国网节能服务有限公司，北京　100052）

生物质电厂料场防火技术体系研究

高友1，姜帅2

（1.国能生物发电集团有限公司，北京100052；2.国网节能服务有限公司，北京100052）

分析了生物质电厂料场火灾事故原因及其防火技术现状，阐述了料场防火技术体系的构成及内涵，主要包括事前监测、事中探测、事后扑救以及消防监控中心，并针对这几方面对生物质电厂料场防火技术体系的应用提出了建议。

生物质电厂；料场；防火技术体系；火灾事故

0　引言

随着生物质发电产业的发展壮大，生物质发电厂存在的安全问题也逐渐浮出水面。近年来，生物质电厂料场火灾事故频繁发生，造成的经济损失和社会影响较大，引起了政府和安全监管部门的高度关注。

1　生物质电厂料场火灾事故原因分析

分析料场火灾事故原因，有管理上的也有技术上的，有客观上的也有主观上的。

（1） 料场火灾危险因素极其复杂，防控难度较大。生物质燃料容易因内部水分高而发生生化反应引起热量聚集而自燃。露天存放的燃料容易受到雷击、田间烧荒、祭祀烧纸、烟花爆竹、孔明灯等外界火源的威胁。料场内部存在燃料粉碎加工、装卸、运输、堆垛等人工和机械作业，容易发生因车辆排气管火花、电气火花、车轮与燃料摩擦起火、吸烟等因素引发的火灾事故。局部地区甚至存在人为纵火风险。

（2） 生物质电厂使用的小麦秸秆、玉米秸秆、芦苇等黄色燃料的燃点较低，极易被引燃，发生火灾后扩散速度极快，而目前国内生物质电厂一般距离当地县城较远，没有组建自己的专业消防队伍，普通员工灭火技能无法满足现场要求，很容易造成火情扩大甚至酿成火灾事故。

（3） 根据调查情况，目前国内生物质电厂料场防火科技化水平普遍不高，防火技术力量薄弱，仅配置有消防栓、灭火器、普通视频监控等基本设施，而在火灾隐患监测、初期火情探测、火灾报警以及先进灭火技术等方面应用甚少，缺乏完善的防火技术体系。

在生物质发电产业快速发展的大环境下，探索建立生物质电厂料场防火技术体系，对于防范料场火灾事故将起到重要作用，也是快速提高生物质电厂料场火灾防控能力的重要抓手。

2　生物质电厂料场防火技术现状

2.1火灾隐患监测

目前国内大部分生物质电厂主要利用人工巡检和定期测温方式来发现燃料温度异常、自燃等隐患。但由于人员安全技能不足、责任心不到位等问题，往往造成巡检工作流于形式，不能及时发现料场存在的隐患。从调查情况看，目前在用测温设备存在易损坏、测温数据不准确等问题。另外，由于测温数据显示器需要人工检查并记录，实际工作中也存在检查不及时的现象。

2.2初期火情探测

目前大部分生物质电厂都在料场四周安装了可见光视频监控设备，通过电脑视频监控画面监视料场异常情况或初期火情，对初期火情探测有一定效果。不足之处在于，这种可见光视频监控设备只能白天工作，无法对夜间料场内部情况进行监视，而且不具备火灾报警功能。某些生物质电厂由于视频监控器安装数量不足、角度设置不合理等因素，存在监控盲区，不利于发现初期火情，同时也给人为纵火等不法行为以可趁之机。

2.3火灾扑救

目前生物质电厂料场火灾扑救基本依靠料场消防水系统以及灭火器、消防水桶等，在初期火情发现及时、消防水使用迅速的情况下，一般均能将其扑灭。如果发现及时性受到限制，灭火效果将会受到影响，往往造成火情扩大。此外，大部分生物质电厂未建立消防监控中心，料场内部也普遍没有安装火灾自动报警系统，某些生物质电厂虽然在料场内安装了手摇式火灾报警器或电子火灾报警喇叭，但由于无法做到统一监控和集中处理，应急反应时间滞后，影响整个火灾救援的效果。

3　生物质电厂料场防火技术体系构成及内涵

我国消防工作坚持“预防为主、防消结合”的方针，料场防火工作必须坚持事前预防为主的原则，同时兼顾事中控制和事后火灾扑救。事前预防的目的在于发现隐患并实现预警，将隐患消灭在萌芽状态；事中控制的目的在于及时发现险情并发布警报，以便采取有效措施；事后扑救的目的在于快速、准确、有效地进行初期火情的控制、扑救，将损失降低到最小。同时，还需要一个信息收集和处理中心，对现场预警信息、险情以及火灾警报等进行分析和处理。

通过上述分析，为了满足全过程火灾防控要求，实现料场防火工作从事后管理向超前预控转变、从管理事故向管理隐患转变、从管理应急向管理预警转变，提出“事前预防、事中控制、事后扑救、集中监控”的料场防火技术体系构成。具体内涵如下。

（1） 事前监测：利用无线测温、红外探测等先进技术，实现实时或流动监测料垛内部温度异常情况，并能实现预警功能。

（2） 事中探测：利用红外热成像技术，实现实时探测料垛表面因内部炭化引起的温度异常或自燃而窜出的火星，以及电气火花、机动车排气管火花等因素引起的初期火情，并能实现预警。

（3） 事后扑救：利用消防水炮技术，实现对各种因素引发的初期火灾的有效控制和扑救。

（4） 集中监控：建立消防监控中心，通过电脑监控画面和数据信息对料场发生的异常情况进行集中监控和处理。

完善后的料场防火技术体系相比原技术体系提高了防火工作科技化程度和安全可靠性，增强了安全防控的系统性和全面性。料场防火技术体系完善前后对比如表1所示。

表1　料场防火技术体系对比

4　生物质电厂料场防火技术体系应用建议

4.1事前监测

生物质燃料自燃是造成料场火灾事故的重要因素。自燃的根本原因是料垛内部发生生化反应放热，热量未能及时散发导致温度升高，达到燃料着火点引发火灾事故。利用事前监测技术实时监测料垛内部温度，及时掌握温度变化情况，对垛温高的部分进行拆垛、翻晒，避免垛温进一步升高发生炭化和自燃。

通过对火力发电企业、变电站、造纸企业进行调研，发现温度监测方法较多，如气体测温法、钻棒测温法、红外测温法等。结合生物质电厂实际情况，采取钻棒测温法较为实用。钻棒测温法是指将前端带有测温探头的电子测温棒直接插入料垛内部以探测垛内温度的方法，一般采取固定式测温、流动式测温或2者组合的方式。钻棒式测温数据读取有就地温度表显示和远方显示2种。远方显示是通过带有无线传输功能的设备将温度值传输至电脑或手机实现远方查阅，而且具备超温报警、温度曲线图绘制等先进功能，能起到分析和预警作用。

4.2事中探测

事中探测技术可以探测料垛表面因内部炭化引起的温度异常或自燃而窜出的火苗，以及电气火花、机动车排气管火花等因素引起的初期火情。由于生物质电厂料场多数是室外露天形式，普通烟感探测设备无法使用，一般采用红外探测法和红外热成像探测法。红外探测法是指利用红外设备对料垛表面温度异常情况进行探测的方法，一般利用便携式红外探测仪（常见于电气设备测温）进行地面流动式巡测。这种方法无需近距离对料垛本身进行操作，操作安全性大大提高，不足之处是只能进行“点”的探测。红外热成像探测法是指利用红外热成像设备对需要监测的对象进行探测的方法，其不仅能够实现“面”的探测，而且能够实现报警功能，且在夜晚、大雾、灰尘等恶劣环境下依然可以工作，弥补了普通可见光视频监控设备的诸多不足。

根据实际需要，红外热成像探测设备可采取固定式和流动式2种。固定式是将红外热成像设备安装在高处平台之上，对整个料场进行监控和探测；平台高度应高于料垛最高点，且相对布置，避免监控盲区。流动式是利用手持式红外热成像设备进行地面流动巡测。

4.3事后扑救

料场火灾发生初期，如果及时采取灭火措施，可有效抑制火情发展，避免火灾事故发生及扩大。消防水炮技术的应用可以有效提高初期火情的扑救效率。常用消防水炮有以下3种类型。

（1） 手动消防水炮。手动消防水炮是由操作人员直接手动控制消防炮射流形态、回装及俯仰角度的消防水炮。可安装在消防车上，在消防车可以及时到达的区域进行人工操作灭火。在不具备消防水系统的临时租赁料场，可利用地下井水建设消防水池，并配置移动式手动消防水炮，提高灭火效率。手动消防水炮具有操作简便、投资较省、维修方便的优点。手动消防水炮发挥作用的前提是发现火情要准确、人员到位要及时、设备启动要迅速。

（2） 电动消防水炮。电动消防水炮是与接收器配套使用，实现远距离无线、有线控制来完成流量调节、直流、喷雾以及水平回转、俯仰转动动作的消防水炮。适用于热辐射较大、人员不便于靠近的场所，可保证人员安全，提高灭火效率。电动消防水炮可以配置在具备消防水系统的露天料场周边、容易发生人为纵火区域以及干料棚内部。

（3） 智能消防水炮。智能消防水炮是与火灾探测器联动的自动消防水炮。能够在无人工干预情况下自动发现火灾，判断火源点的位置，自动调整消防水炮的回转和俯仰角度，使其喷射口对准起火点，开展灭火作业。其特点是主动探测、主动定位、自动控制。生物质电厂可根据实际情况在干料棚等部位配置智能化消防水炮。目前国内个别生物质电厂已经采用这种技术，而且应用效果良好。

以上3种消防水炮可单独使用，也可组合使用。手动消防水炮安装方便，操作简单；电动和智能消防水炮需要制作高位平台，对水压要求较高，一般需建设独立消防泵系统，施工费用较高。地处东北等寒冷地区的单位，消防水炮系统应采取有效的防寒防冻措施，防止消防管道冻裂影响正常使用。

4.4消防监控中心

将现场料垛无线测温数据、红外热成像图像等信号或信息引入监控中心，设置电脑视频画面。监控中心设置专人进行24 h值守，负责监控画面巡视、报警信号处理、警报发布、紧急联络等工作。通过电脑监控画面和数据信息对料垛温度情况、料场内动火作业、车辆作业、粉碎作业、田间烧荒以及可能发生的人为纵火等情况进行不间断的监视，发现异常情况及时处理。

由于各生物质电厂料场自身特点不同，料场防火技术体系建设应充分考虑实际情况，选择合适的技术和装备。同时，应加强料场防火制度体系建设，规范燃料堆垛和苫盖，做好料场门禁管理和火源控制，加强消防应急演练等基础管理工作，做到与料场防火技术体系相辅相成，更好地服务于生物质电厂料场防火全局工作。料场防火技术体系应用流程图如图1所示。

5　结束语

生物质电厂料场防火技术体系是建立在先进技术基础之上的全过程防控体系，安全可靠性较原有技术体系大大提高，能够弥补人工巡检的不足，有利于提高初期火情的探测效果，增强火灾扑救的及时性和有效性。随着料场防火技术体系不断完善和应用的深入，生物质电厂料场防火科技化水平会不断得到提高，料场火灾防控能力也会增强，对减少和防止料场火灾事故的发生将起到积极作用。

1 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 50762—2012秸秆发电厂设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2012.

2 国家能源局.DL 5027—2015电力设备典型消防规程［S］.北京：中国电力出版社，2015.

图1　料场防火技术体系应用流程

中国电科院成功研制国内首台110 kV超导装备高压引线样机

8月25日，中国电力科学研究院牵头承担的国家电网公司科技项目“超导装备高压引线关键技术研究”顺利通过验收。项目成功研制了国内首台110 kV超导装备高压引线样机，并通过绝缘性能的国标测试。

超导电力装备具有容量大、损耗小、载流密度高等特点，采用超导电力装备构建新型电网是未来发展坚强智能电网可供选择的先进技术方案之一。超导电力装备工作在低温（液氮、液氦等）环境中，与常规电网的电气连接和温度过渡通过高压引线实现。高压引线工作在深冷和高温度梯度条件下，特殊的工作环境带来了在绝缘材料选型、引线绝缘设计与制造工艺等多方面的挑战，是超导电力装备技术研发与工程应用的瓶颈之一。由于技术难度高、开展研究的时间短，此前，国外相当国内110 kV电压等级超导高压引线研发成功的机构只有法国耐克森公司、日本古河电气工业株式会社和韩国LS cable公司，国内则尚未开展相关的研究工作。

中国电科院联合北京电力经济技术研究院、中国科学院电工研究所，开展了液氮温区高性能聚合物选型与合成技术研究，提出了适用于液氮温区和110 kV电压等级下的浸渍绝缘材料配方及其成型工艺；进行了超导装备电流引线绝缘设计与制造工艺研究，完成了国内首台110 kV超导装备高压引线样机研制。

项目研究成果将使国家电网公司超导电力应用技术的研究步入世界前列，提升公司在相关领域的实力和技术储备，并为超导电力技术后续的研发和应用奠定良好基础。

（来源：国家电网公司网站 2016-08-31）

2016-04-21。

高友（1979-），男，工程师，主要从事电力安全方面的工作，email：419453392@qq.com。

姜帅（1991-），男，硕士，主要从事环境管理方面的工作。