SGT6-5000F燃机二氧化碳消防系统探究

青岛华丰伟业电力科技工程有限公司 马 良 刘国营

1 引言

沙特扎瓦尔燃气—蒸汽联合循环电厂主机由12台型号为SGT6-5000F 的F 级燃气轮机，与之配套的10台型号为 SCC6-5000余热锅炉，以及5 台型号为 SST6-4000H I30-M2A 背压式蒸汽轮机组成。其中两台燃机设计为单循环机组，燃气轮机和蒸汽轮机均由西门子生产制造。燃机—蒸汽联合循环电厂二氧化碳消防系统是重要的辅助系统之一，了解掌握二氧化碳系统组成，灭火原理，保护逻辑，调试内容，操作方法，一般故障处理和火灾处理尤为重要。因此，对SGT6-5000F燃机二氧化碳消防系统进行综合介绍，具有很积极的现实意义。

2 SGT6-5000F 燃机二氧化碳消防系统简介

2.1 二氧化碳灭火剂特点

二氧化碳灭火剂具有不污损设备、绝缘性能好、灭火能力强、价格低廉、获取和制备容易等特点，是目前国内外市场上颇受欢迎的气体灭火产品，也是替代卤代烷的较理想型产品。

2.2 二氧化碳剂灭火机理

二氧化碳灭火剂主要依靠窒息和冷却作用灭火。二氧化碳具有较高的密度，约为空气的1.5倍。在常压下，液态的二氧化碳会立即汽化，一般1kg的液态二氧化碳可产生约0.5m3的气体。因而灭火时，二氧化碳气体可以排除空气而包围在燃烧物体的表面或分布于较密闭的空间中，降低可燃物周围或防护空间内的氧浓度，产生窒息作用而灭火。另外，二氧化碳释放时又因焓降的关系，温度急剧下降，形成细微的固体干冰粒子、干冰吸取周围的热量而升华，亦能产生冷却燃烧的作用[1]。

2.3 二氧化碳灭火适用范围

根据二氧化碳灭火剂自身特点及灭火方式，二氧化碳消防系统可用于扑救：灭火前能切断气源的气体火灾；液体火灾或石蜡、沥青等可熔化的固体火灾；固体表面火灾及棉毛、织物、纸张等部分固体深位火灾；电气火灾，如变压器、油开关、电子设备等。

二氧化碳消防系统不得扑救的火灾包括：硝化纤维、火药等含氧化剂的化学制品火灾；钾、钠、镁、钛、锆等活泼金属火灾；氢化钾、氢化钠等金属氢化物火灾。

2.4 SGT6-5000F 燃机二氧化碳消防系统设计概述

SGT6-5000F 燃机消防系统包括火灾检测系统和高压二氧化碳（CO2）灭火系统。SGT6-5000F燃机火灾检测系统由一个消防控制面板、热探测器、火灾检测器、气体探测器（只安装在燃机透平间内）、烟感探测器（只适用于MCC 和SFC/SEE罩壳内）、CO2释放系统、喇叭和闪光灯以及汽笛警报器组成。

高压二氧化碳灭火系统由灭火剂瓶组、驱动气体瓶组、火灾探测系统、单向阀、减压装置、驱动装置、集流管、连接管、喷嘴、信号反馈装置、安全泄放装置、消防火灾控制盘柜、检漏装置、管路管件等主要设备组成。

系统为燃机罩壳（TE）、润滑油模块罩壳（LOPE）、电气包罩壳（MCC）、燃油/注水（FOWI）罩壳和SFC/SEE 模块罩壳的系统提供持续的防火保护。

现以SGT6-5000F 燃机罩壳二氧化碳消防系统为例进行设计。每个燃机罩壳入口均安装人工操作的手拉应急装置，如图1所示，且罩壳的入口均有一个装有警报灯的面板。每个面板上均有提示灯和警告信息：黄色指示灯亮，表示该罩壳内的二氧化碳防火系统在投运中；绿色指示灯亮，表示罩壳的保护系统已经退出；红色指示灯亮，表示CO2已释放至罩壳内，禁止进入。

图1 各罩壳间门口警示灯和手拉装置

燃机罩壳内配有十二个热检测器，这些检测器分为四条线交叉安装，每串线装有三个热检测器。燃机罩壳每侧都装有4个紫外线/红外线（UV/IR）火焰检测器。每个紫外/红外(UV/IR)火焰检测器的接线都分别连接到火灾控制面板。

燃机罩壳内配有连接着防火系统的16个红外线（IR）气体检测器。气体检测器分为两串，每串有8个检测器。每串检测器有4个气体检测器位于燃机罩壳的各角，另外4个气体检测器位于四个角落离地1.2m 的位置。气体检测器有两个设置点，一个为25%爆炸下限（LEL），标有低级气体警报，另外一个设置点为60%LEL，标有高级气体警报。低级气体警报将在防火面板上引发控制台警报，同时引发控制系统警报。

2.5 SGT6-5000F 燃机罩壳二氧化碳消防系统灭火流程

当任一组火焰探测器且温感探测器同时动作，或燃气轮机罩壳上手动释放按钮动作时，燃气轮机火灾保护动作，燃气轮机罩壳隔音门上“放气指示灯”亮。同时控制系统检测天然气阀组已关闭，二氧化碳状态指示没有闭锁。首先使启动钢瓶上电磁阀动作，启动气体一路去罩壳内气喇叭，二氧化碳释放预报警。另一路去二氧化碳释放动作机构，机械延时开始计时。同时二氧化碳释放动作机构接收主机来的火灾保护动作信号，电子延时30s 开始计时。30s 后，二氧化碳释放动作，初次排放动作，约1min内将初次排放所有气瓶组释放完毕，使燃气轮机罩壳内二氧化碳浓度达到34%以上。同时延续排放动作，延续喷放完毕约需20min，如图2所示。

图2 罩壳二氧化碳灭火流程

3 SGT6-5000F 燃机二氧化碳消防系统调试工作介绍(燃机罩壳为例)

SGT6-5000F 燃机二氧化碳消防系统调试项目包括调试前检查、模拟启动试验、模拟喷气试验、模拟切换试验。

3.1 调试前检查，确认条件是否满足

一是根据分系统调试前检查清单，确认各设备、管路及电气接线等符合要求；二是电气试验及热控联锁试验已完成；三是电源开关已处于实际工作位置；四是系统内所有称重器投入；五是各保护装置正常；六是确认燃机罩壳（TE）、润滑油模块罩壳（LOPE）、电气包罩壳（MCC）、燃油/注水（FOWI）罩壳和SFC/SEE 模块罩壳的门锁正常，能够自由关闭打开；七是集控室与就地通讯联系已正常建立；八是调试生产场所沟、孔、洞盖板在基建期间多处不全，楼梯、照明完好；九是各通风风机百叶窗关闭时间小于30s。

3.2 CO2模拟启动试验

一是将二氧化碳起跳瓶电磁阀与阀门的动作机构脱离；二是人工模拟火警使罩壳任意一个温度探测器或任意一个火灾探测器动作，检查相关报警设备动作是否正常（电动喇叭动作，闪光灯闪烁，动作信号在消防控制面板正常显示），如果动作正常，执行下步；三是人工模拟火警使罩壳另一个温度探测器（与上次动作的温度探测器非同一回路）或另一个火灾探测器动作（与上次动作的火灾探测器非同一回路），检查相关动作信号及联动设备动作是否正常（电动喇叭动作，闪光灯闪烁，罩壳通风风扇停运，百叶窗关闭，燃机触发火灾保护跳闸，燃机前置站SSV 关闭，放散阀门开启，天然气释放）；四是模拟启动试验结果要求：延迟时间与设定时间相符，响应时间满足要求；有关声光报警信号正常；联动设备动作正常；驱动装置动作正常。

3.3 CO2系统喷放试验

一是将二氧化碳起跳瓶电磁阀与阀门的动作机构连接；二是按下燃机罩壳门口手动动作按钮，检查相关动作信号及联动设备动作是否正常（计时30s内完成电动喇叭动作，闪光灯闪烁，罩壳通风风扇停运，百叶窗关闭，燃机触发火灾保护跳闸，燃机前置站SSV 关闭，放散阀门开启，天然气放散；30s 后二氧化碳正常喷放）；三是喷气试验结果要求：延迟时间与设定时间相符，响应时间满足要求；有关声光报警信号正常；有关控制阀门动作正常；信号反馈装置动作正常，罩壳门口CO2喷放指示灯动作正常；CO2喷入时，能从每个喷嘴喷出。

3.4 CO2系统切换试验

将系统使用状态从主用量灭火剂储气瓶切至备用量灭火剂储气瓶，然后进行喷气试验，试验结果符合标准要求[2]。

4 SGT6-5000F 燃机二氧化碳消防系统保护逻辑介绍(燃机罩壳为例)

CO2延时装置，延时设置为30s。燃机罩壳（TE）热检测器设定为在163℃（325°F）激活。第一个气体检测器的高级气体警报（60%LEL）将激活报警系统，另一个线串的第二个气体检测器的高级气体警报将导致控制系统继电器跳闸。此第二个高级气体警报将导致燃气轮机跳闸并排空供气系统。该燃机罩壳的通风系统仍将继续工作，以便排出堆积的气体。

火灾控制面板将在第一个热检测器线串或火焰检测器激活时启动火灾警报系统。在第二个检测器激活时（任一热检测器线串或火焰检测器），火灾控制面板将启动灭火系统。第二个检测器的激活将使燃气轮机（GT）跳闸，关闭罩壳排气扇。

燃气轮机的CO2释放线路有机械（气动）延时功能，如图3所示，以便工作人员撤出。除延时功能外，在释放CO2时，警报器以及该罩壳的喇叭和闪光灯也将启动。

图3 喷放控制延时装置

5 SGT6-5000F 燃机二氧化碳系统常见故障和处理

5.1 SGT6-5000F 燃机二氧化碳消防系统一般故障

烟感探头故障；紫外线/红外线火焰探头故障；温感探头故障；气体探测器故障。

5.2 SGT6-5000F 燃机二氧化碳消防系统一般故障处理

一是烟感探头故障，安装时未取下探头防护罩取下防护罩，清理探头，或者更换探头；二是紫外线/红外线火焰探头故障，清理探头，探头参数或者接线错误，重新设定参数对照图纸重新接线，或者更换探头；三是温感探头故障，接线错误对照图纸重新接线，探头损坏更换探头；四是气体探测器，探头吸气口处防护帽未打开重新打开，探头参数或者接线错误。

6 结语

对二氧化碳灭火原理、SGT6-5000F 燃机二氧化碳消防系统组成、保护逻辑、调试内容、一般故障及处理进行了介绍。对电厂人员了解二氧化碳消防系统的设计理念与作用，了解二氧化碳系统设备的运行特性，掌握燃机火灾保护组成和二氧化碳灭火知识有一定指导作用。