某瓦斯电站燃机间消防给水系统设计

梁 麟

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001)

1 工程概况

瓦斯电站是利用矿井瓦斯在燃气内燃发电机组(以下简称“燃机”)中燃烧产生的能量做功，从而带动发电机发电的小型电站。瓦斯发电站的核心是燃机，燃机间是瓦斯电站的消防重点部位。该燃机间为单层厂房，平面尺寸为90×20，共布置燃机15台，设置了消火栓给水系统、水喷雾灭火系统及移动灭火器等灭火设施。

2 灭火思路

参照《建筑设计防火规范》(以下简称“建规”)第5.4.12条条文解释燃机间可设置水喷雾、细水雾或气体灭火系统。因为水喷雾灭火系统投资少，运行维护简便，在火电厂设计中应用广泛，所以该电站燃机间优先选用水喷雾灭火系统。

燃机起火的主要原因有：燃机入口瓦斯管道泄漏并遇电火花或明火引起火灾；润滑油管道泄漏并遇明火引起火灾；燃机内部不合理燃烧引起的火灾；发电机电缆起火等。燃机入口瓦斯管道起火后可以通过瓦斯输送管道前端设置的快速关断阀来切断气源以阻止火灾蔓延。水喷雾灭火系统产生的细小水雾，能通过混合稀释作用降低泄漏燃气的浓度或通过隔绝空气起到窒息控火效果。水喷雾灭火系统的表面冷却作用，可以抑制燃机温度的不断升高，降低燃机爆炸的机率。水喷雾系统的离心雾化喷头喷出的水雾具有良好的电气绝缘性，可以有效扑灭发电机火灾。因此燃机采用水喷雾灭火系统是可行的。

3 设计参数及设计难点

3.1 给水系统

3.1.1给水设施

该电站消防给水系统主要包括消火栓给水系统和水喷雾灭火系统。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》(以下简称“水规”)第7.4.12条燃机间消火栓栓口动压不应小于0.35 MPa。根据《水喷雾灭火系统技术规范》(以下简称“雾规”)第3.1.3条用于灭火时水雾喷头的工作压力不应小于0.35 MPa。因为，水喷雾灭火系统和消火栓系统均布置在燃机间0.00 m平面，给水压力基本相同，所以，为减少给水设备数量燃机间消防给水泵和水喷雾给水泵采用同一台消防给水泵。另外，为保证给水安全水喷雾灭火系统还设置了4套室外地下式消防水泵接合器。

3.1.2给水管道

根据《水规》第8.1.7条室内消火栓给水管网与水喷雾灭火系统的管网宜分开设置；合用消防泵时应在报警阀前分开设置。因此，该电站消火栓给水系统与水喷雾灭火系统的室外消防给水管网合用，进入燃机间前分开，在室内设置独立的给水系统。

因为，燃机间每台燃机均可独立的启停，所以每台燃机的水喷雾灭火系统也应设置成独立的系统，即每台燃机设置独立的报警阀组，并在报警阀前分开，每套报警阀组接自水喷雾给水管。根据《水喷雾灭火系统技术规范》(以下简称“雾规”)5.1.4规定设置两个以上雨淋报警阀时，雨淋报警阀前宜设置环状给水管道。因此，燃机间水喷雾灭火系统设置单独的环状给水管道。其他工程，若无法设置单独的水喷雾灭火系统给水管道且消火栓给水系统为环状给水管道时，可在报警阀前分开设置。

3.1.3控制及保护

根据《雾规》第6.0.1条，水喷雾灭火系统应采用自动控制。水喷雾灭火系统误动作，不但有可能对燃机造成不必要的损害，还会影响瓦斯电站的正常运行。单台进口燃机价格在千万元以上，为避免误喷造成的经济损失，参照《水规》第11.0.1第二款规定，在保证安全的前提下，经过论证后也可将水喷雾控制系统设置在手动控制状态下。保证安全的措施有：设24 h值班的消防控制室；自动灭火操作人员上岗前必须经过专门的培训并持证上岗；制定详细可行的预案等。

3.2 设计参数

燃机本体火灾类型为固体火灾；瓦斯管道火灾类型为气体火灾；润滑油管道的火灾类型为丙类液体；发电机火灾为电气火灾。具体参数选择见下文。

3.2.1喷水强度

根据《雾规》第3.1.2条电缆火灾和丙类液体火灾供给强度均为13 L/(min·m2)，根据《给排水技术措施》7.3.1第3款燃油燃气锅炉房和柴油发电机房的水喷雾灭火强度为10 L/(min·m2)。因此，为保证灭火效果，燃机间水喷雾灭火系统喷水强度采用13 L/(min·m2)。

3.2.2持续供水时间

根据《雾规》第3.1.2条固体火灾、电缆火灾和丙类液体火灾的持续供水时间分别为1.0 h,0.5 h和0.4 h，《给排水技术措施》7.3.1条第3款燃油燃气锅炉房和柴油发电机房的持续供水时间均为0.5 h。由于燃机火灾中存在固体火灾，同时，考虑到水喷雾灭火系统在控制上已经放宽，因此燃机水喷雾灭火系统持续供水时间取1.0 h。

3.2.3响应时间

根据《雾规》第3.1.2条固体火灾、电缆火灾和丙类液体火灾水喷雾灭火系统响应时间不应大于60 s，因此燃机水喷雾灭火系统响应时间小于60 s。

3.2.4消防水量

因为相邻2台燃机之间的距离仅为3 m，一台燃机起火后引燃两侧相邻燃机的可能性较大，所以，燃机间最不利情况为3台燃机同时起火。单台燃机尺寸可近似为2.5×9×4(h)的矩形，其表面积为90 m3。每套水喷雾灭火系统的用水量为：13×90/60=20 L/s。因此，燃机间水喷雾灭火系统设计给水量采用60 L/s。

另外，燃机间火灾危险类别为丁类，室内消火栓用水量为10 L/s，室外消火栓用水量为15 L/s，故消火栓系统用水量为25 L/s。消火栓系统火灾延续时间按2 h计，水喷雾灭火系统持续喷雾时间按1 h计，故一次消防总用水量为396 m3。

3.3 喷头布置

3.3.1喷头数量

水喷雾灭火系统保护对象为整台燃机的外表面，本工程选用ZSTWB型水雾喷头，喷雾角：120°，喷雾流量：50 L/min，所需喷头数量为：20×60/50= 24个。

3.3.2喷头布置间距

根据《雾规》3.2.1喷头布置应使水雾直接喷向并覆盖保护对象。如果水雾喷头能均匀布置在燃机的上方和四周，灭火效果将达到最佳。考虑到燃机四周为检修通道，水喷雾配水管道过于分散会影响燃机检修。由图1喷头竖直喷射曲线可知，如果仅在燃机上方布置水雾喷头燃机下半部分将不能被直接喷射。因此，本工程将水雾喷头集中布置在燃机长边两侧距地面2.0 m和3.0 m平面，如图2所示。

根据《雾规》第3.2.3条水雾喷头与保护对象间的距离不得大于水雾喷头的有效射程。由图1喷头喷射曲线知，燃机间所选用水雾喷头的有效射程为2 m。本工程将水雾喷头布置在距燃机水平距离1.0 m侧，可保证最不利点(燃机上部中心)与水雾喷头的间距不大于2.5 m，可保证将水雾直接喷向并覆盖保护对象。

本工程设计水雾锥底圆半径R=1×tan60°=1.7 m。根据《雾规》第3.2.4条水雾喷头之间的距离不应大于水雾喷头的水雾锥底圆半径的1.4倍，因此喷头间距应小于1.7×1.4=2.4 m。由图2知喷头布置间距为1.8 m，满足要求。

3.4 附件

雨淋报警阀组设置在燃机间疏散走道上方的烟道平台上，平台两端均设置有楼梯直通室外。雨淋报警阀组与燃机中心线在同一轴线上，距离不大于10 m。既满足了雨淋报警阀组靠近保护对象布置的要求，又可利用烟道平台保护就地操作人员。

因为现场试水会对燃机造成损坏，根据《雾规》5.3.4条必须在雨淋报警阀组后的给水管道上设置试水阀。试水阀的管径与给水管的管径相等，采用DN150的试水阀。

因为燃机间噪声一般在110 dB(A),所以燃机间应设置125 dB(A)的水力警铃。水力警铃就近布置在雨淋报警阀旁边，报警管路长度不大于3 m，既保证了报警速度又利于外部人员及时发现并准确定位火灾现场。

4 结语

1)消火栓给水系统与水喷雾给水系统合用消防泵和室外给水管道。室内给水管道宜分开设置。

2)每台燃机的水喷雾灭火系统为单独系统，每台燃机起火后应能自动开启相应的水喷雾灭火系统，给水量按3台燃机同时起火设计。

3)水喷雾灭火系统喷水强度采用13 L/(min·m2)，响应时间不应大于60 s，持续供水时间取1.0 h。

4)沿燃机长边两侧距地面2.0 m和3.0 m平面布置水喷雾喷头，水雾喷头与燃机水平距离1.0 m，水雾喷头间距1.8 m。

5)雨淋报警阀组后的给水管道上设置DN150的试水阀，水力警铃声强不宜小于125 dB(A)。