生物质电厂消防技术应用及管理研究

柏 杨，宋建鑫，傅冬梅

(江苏国信如东生物质发电有限公司，江苏 南通 226000)

生物质电厂消防技术应用及管理研究

柏 杨，宋建鑫，傅冬梅

(江苏国信如东生物质发电有限公司，江苏 南通 226000)

生物质电厂与燃煤电厂相比，由于燃料堆放贮存过程中易积热自燃，存在较大的火情隐患，给生物质电厂消防管理带来很大的难度。分析了生物质电厂料场消防安全管理存在的问题，探讨了如何创新生物质电厂消防管理，提高消防系统可靠性以及无线测温监控、消防水炮等消防技术在生物质电厂的应用，以提高生物质电厂的消防安全。

生物质电厂；消防技术；安全管理；消防水炮

0 前言

某生物质电厂建设有1台25 MW发电机组，选用1台110 t/h高温高压锅炉，年消耗生物质燃料约20万t；料场及秸秆仓库面积约60 000 m2；消防水系统为2台6 kV消防泵，2台400 V稳压泵。通常情况下，料场要长期贮存8 000—10 000 t备用燃料，因贮存的燃料堆垛面积大，贮存过程中容易积热自燃，存在较大的火情隐患。燃料堆垛内部蓬松，一旦发生火情就会迅速蔓延，扑救难度极大，给电厂消防管理带来很大的难度。料场和秸秆仓库为生物质电厂消防管理的重点区域。

1 生物质电厂料场发生火灾的主要原因

1.1 料场规划和管理措施不完善

由于生物质电厂料场消防管理在电厂运营初期没有较多可借鉴的成熟管理经验，造成存在不同时期进厂、不同品种、不同热值、不同水分含量的燃料混合堆放，燃料的堆垛规格不合理，料堆之间的消防通道不符规范，燃料的消耗计划不合理等情况，使料场存在较大的消防隐患。

1.2 生物质燃料自燃

生物质燃料的共性为挥发分大、燃点低，燃料存储过程中易发生热量积聚，导致燃料自燃,给料场防火管理工作带来很大压力。

1.3 消防设施配置不足

由于生物质燃料堆垛内部蓬松、密度小，导致火灾发生后迅速蔓延。由于消防设施配备不足和传统消防设备、设施的功能缺陷等原因，一旦生物质燃料发生火灾，在短时间不能控制住初级火情，将迅速造成大面积燃烧。

1.4 外来火种

生物质料场的卸货、破碎、中转、掺配、上料等作业环节，存在大量使用外包作业人员的情况。由于外包作业人员防火意识淡薄，存在违章吸烟、人为纵火、破碎设备和机械车辆防火措施不到位等情况，容易导致料场发生火灾。

2 生物质电厂料场的防火措施

2.1 制定合理的贮存、消耗计划

(1) 分区堆放、合理消耗。对入厂的各类燃料按品种进行热值、水分化验，按同类燃料合并后分区堆放。针对燃料的热值、堆放时间以及料垛测温情况，做好燃料贮存和消耗计划。对长时间堆放的燃料，定期进行挖堆检查，发现有发热炭化现象及时调整消耗计划，优先安排消耗，确保料场堆垛的安全。

(2) 整料碎储、确保间距。在燃料贮存过程中，对占用面积较大的整料采取破碎后进行贮存；对可以长时间存放的料垛采取料垛堆高的方式，压缩料垛的占地面积，充分利用有限的仓储空间。在确保料场消防通道、分区隔离等符合相关消防安全规范的情况下，确保料垛存量和料垛之间的安全距离。

(3) 先进先出、烧旧存新。制定日、周、月燃料消耗计划，对易发热、炭化的燃料，要求当天来料当天消耗。对贮存时间较长的燃料，实行周期性转运消耗。板材类燃料存放周转期一般不超过6个月，其他料种的燃料周转期一般在1个月以内。做好入厂燃料的先进先出、烧旧存新管理，不仅可以减小仓储火灾风险，确保料场燃料消防安全，而且可以降低场损。

2.2 引进料垛无线测温系统

2.2.1 料垛无线测温系统工作原理

(1) 通过温度传感器的单片微处理器将被测物体温度信号转换成数字信号，再通过无线网络将采集到的温度信息数据上传到上位机，上位机直接接入自动化管理系统。

(2) 温度采集的主要器件为温度传感器，选择时主要考虑传感器的测温范围、精度及其与单片机的通信连接。该厂选用DS18B20集成数字式温度传感器，其测温范围为-55—125 ℃，自带功率放大器可将信号放大，输出线性特性好、精度高，与单片机通信配合简单，成本较低，可以满足系统应用的要求。

2.2.2 料垛无线测温系统应用

无线温度采集发射端通过DS18B20温度传感器对料堆内部进行周期性在线测量，并将测量数据以无线方式发送至无线温度采集接收端，其设备技术参数及工作性能如下。

(1) 温度采集发射端传感器采用不锈钢封装防水传感器，其插杆长度：3 m；材质：不锈钢；整体防水等级：IP65；续航能力：720 h；工作电压：3.3—5 V；发射输出功率：20 dBm；空旷传输距离：2 000 m；测量温度：-55—125 ℃。

(2) 无线温度接收端：网关具备RS485/232或RJ45接口，通过有线方式连接到上位机，同时具备无线数据收发功能。网关通过射频部分接收来自无线温度发射端的数据，并将数据传递到上位机进行管理和分析。

(3) 远程监测上位机：运行温度监测软件，实现温度数据的存储、管理、分析与显示，同时具备温度报警功能。可记录料垛温度变化趋势并可随时在线查询历史曲线。

(4) 无线测温系统应用良好的无线通信网络，有效避免了因料场范围大、地面硬化程度高而带来的布线困难，从而提高了设备安装的灵活性和便利性，充分实现设备的实用性、经济性和可靠性。无线测温系统原理如图1所示。

2.2.3 料垛无线测温系统应用效果

(1) 系统安装调试方便、快捷。

(2) 测温探头充满电时能持续运行60天左右，系统画面实时显示其工作电压值，当电压值低于3.2 V时，及时报警提醒。

(3) 温度传感器测量精度较高，误差±3 ℃，完全能满足现场需求。

(4) 各料堆、区域温度上限报警值可单独自由设定，各料堆温度传感器可任意组合。

(5) 系统终端主机可提供报警、查询等功能。

2.3 引进消防水炮

2.3.1 传统消防设施存在的问题

(1) 传统的消防灭火器和消防水带等消防设备、设施由于灭火介质流量小、扑救范围小等原因，不适合扑救生物质料场潜在的大型火灾。

(2) 需在料场周围布置大量消防灭火器、消火栓、水带等灭火设备、设施，资金投入大，维护保养工作量大。由于这些消防设备、设施易发生老化现象，导致应急情况下一些设备、设施不能正常使用，影响对初级火情的控制，最终造成火灾扩大。

(3) 传统的消防设备、设施使用时存在操作步骤较多，对人员配合要求高的情况，影响对初级火情的控制。如：采取消防水带灭火时，存在取出附近水带，拉至现场后与枪头、消火栓连接等步骤，造成灭火时间耽误。

鉴于传统消防设施在料场灭火应用中存在的问题，对料场灭火设施进行技改，引进广泛应用于石油化工企业、储罐区、仓库、码头等场所的消防水炮，作为料场主力灭火设施。根据料场布局情况对重点防火区增设消防水炮，以保证对初期火情的及时处理。

图1 料垛无线测温系统原理

2.3.2 料场消防水炮的选型和布置

(1) 根据该生物质电厂料场火灾类型，选用适合扑救A类火灾的固定可调式消防水炮。同时，根据消防水系统参数和料垛高度确定选用PS30-50型消防水炮(工作压力0.8 MPa、流量50 t/h、扬程30 m)。

(2) 该厂2个秸秆仓库和2个燃料堆场，面积约60 000 m2。根据料场单个料垛的位置和料场面积，确定配置、安装高度为3.5 m的PS30-50型消防水炮15台。根据每台水炮保护的高度和范围可知，这些水炮基本上实现了料场消防灭火的全覆盖(见图2)。

2.3.3 消防水炮的优点

(1) 消防水炮结构稳定、故障率低、维修简便，改善了传统消防设施维护保养工作量大，设备易老化、故障多的问题。

(2) 消防水炮灭火介质流量大，射流集中，扑灭初期火灾迅速，改善了原先灭火器和消防水带等消防设备、设施流量小、扑救范围小的缺点。

(3) 消防水炮射程远，炮头可水平回转及俯仰调整角度，增大了扑救火灾面积；其流量可调，可根据火情采取喷雾、直流等喷射方式，也可定位喷射，有利于扑救人员撤离火灾现场。

(4) 操作简便。发现火情时只需打开消防水炮阀门，调整炮头对准火区即可进行灭火，实现单人灭火操作，改善了原先扑救火情操作步骤多、人员多的缺点，缩短了扑救火灾的时间。

2.4 增设备用消防泵

2.4.1 原消防水系统存在的问题

该生物质电厂厂区消防水系统原先共配置4台消防水泵，其中2台6 kV消防水泵、2台消防稳压泵。消防稳压泵用于平时消防水系统的压力维持，6 kV消防水泵用于紧急情况下的灭火需要。由于厂区接线只有400 V备用电源，无6 kV消防泵备用电源，在全厂失电情况下，一旦出现火灾，6 kV消防水泵无法启动投用，400 V消防稳压泵由于流量、扬程参数低等原因，无法保证消防水系统的正常灭火供水。

2.4.2 消防水系统技改

针对消防水系统存在的缺陷，在原消防水箱出水系统上新增1台400 V消防水泵(流量200 m3/h,扬程100 m,电机功率90 kW)。

2.4.3 改造后效果

新增400 V消防泵安装后，在集控室实现远程控制，与现有消防水系统形成优势互补。即使在全厂失电的情况下，消防水系统仍能通过现有的400 V备用电源供电，确保生物质电厂秸秆仓库、料场等消防重点区域的消防正常供水。

2.5 完善防火管理措施

图2 某生物质生电厂消防水炮布置示意

生物质发电作为新生行业，在项目投运之初往往存在对生物质燃料特性认识不足的情况，没有针对性地制定相关消防管理措施。一方面，管理人员缺乏对生物质电厂消防管理的经验；另一方面，各燃料工序的作业人员、设备维修人员、燃料运输司机及随车人员、外包单位卸货人员随意进出料场，给料场外来火种控制及消防安全带来很大的隐患。为此，生物质电厂应完善以下几项管理措施。

(1) 进入料场的各类常驻作业人员，必须经过相关消防安全考试合格后，凭门禁卡进入料场上岗作业。其他外来人员临时进入料场，必须要经过主管部门负责人书面批准，并安排部门人员带入料场指定区域。

(2) 进入料场运送燃料司机实行1车1人，严禁其他随车人员进入。所有进入料场的车辆及人员，进入前由门卫进行安全检查，包括携带火种的检查、对车辆排气管防火罩、配备灭火器的检查、人员证件真实性的检查。同时，必须在门卫处登记，并接受公司安全告知和签字确认。

(3) 所有料场的出入口及料场内的关键地段、路口实行全天24 h视频监控。所有料场管理人员均配备流动视频记录仪，对违反相关消防管理规定的人员进行及时取证和处罚。

(4) 料场作业设备、车辆维修时必须严格执行公司工作票管理制度。按要求严格开具动火作业票，相关安全管理人员必须全程监护动火作业。

(5) 建立健全公司、部门、外包单位3级防火责任制。成立包括公司、部门、各外包单位的消防管理机构，确立消防安全责任分区。将各外包单位纳入公司消防安全培训范畴，定期邀请消防单位或机构进行消防安全培训和灭火演练。

3 结束语

总体来讲，生物质发电还处于发展阶段，生物质电厂的消防安全在技术和管理方面还有很大的提升空间，创新生物质电厂消防技术应用和消防安全管理势在必行。

1 陈开培．特大型生物质发电厂料场防火管理经济效益探究[J]．企业技术开发，2015，34(9)：82-84.

2 李 红．生物质电厂料场消防安全管理的应用研究[J]．企业技术开发(学术版)，2014，33(12):69-71.

3 朱广尧，杜 鹃，杨蕴辉，等．用于无线测温系统的测温终端：203102551U[P]．2013.

4 黄文斌．消防水炮的应用[J]．低碳世界，2014，4(10)：295-296.

5 闵永林．大空间智能消防水炮灭火系统研究[D]．上海：上海大学，2010.

6 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.

国网南京供电公司启动春季暨迎峰度夏安全大检查活动

近日，国网南京供电公司贯彻落实国网公司及国网江苏省电力公司关于做好春季安全生产工作的要求，全面启动春季暨迎峰度夏安全大检查活动。

此次安全大检查以“查责任落实、查现场管控、查专业管理”为重点，以“防人身事故、防误操作事故、防电网事故、防设备事故、防网络安全事件”为目标，从安全责任落实、安全管控机制建立，春检春查组织部署等14个领域43条具体内容逐级开展安全检查，强化春检现场安全管控，加强春检工作组织和迎峰度夏措施落实，确保春检安全生产和迎峰度夏工作平稳有序。

据了解，公司安质部结合本次春检，着重加强了对领导干部安全责任落实情况的监督。同时，计划开展生产系统领导干部安全履责培训，促进全体干部职工各司其职，共同把好安全关口。

（来源：新华网 2017-03-24）

2016-10-27。

柏 杨(1968—)，男，高级工程师，主要从事电力行业生产管理工作，email：43948178@qq.com。

宋建鑫(1979—)，男，助理工程师，主要从事电力行业生产管理工作。

傅冬梅(1970—)，女，经济师，主要从事电力行业管理工作。