燃机电厂气体消防系统方案探讨

摘要：按《火力发电厂与变电站设计防火标准》（GB"50229—2019）要求在燃机电厂主厂房集控楼电子设备间、配电室、电缆夹层、继电器室、工程师室、锅炉辅助间电子设备间、GIS楼网络继电器室、检修综合楼档案室等场所设置固定式气体灭火系统。主要从气体灭火系统种类及挑选、气体灭火器的选择两个方面进行讨论，致力于获取燃机电厂预制灭火系统以及管网灭火系统最优方案。

关键词：燃机电厂"气体灭火系统种类"气体灭火系统选用"灭火性能"灭火剂对比

中图分类号：TU271;TU998.1

Discussion"on"Gas"Fire"Protection"System"Scheme"of"Gas"Turbine"Power"Plants

LI"Yeqing

China"Energy"Engineering"Group"Guangdong"Electric"Power"Design

Institute"Co.，"Ltd.，"Guangzhou，"Guangdong"Province，"510799"China

Abstract："According"to"the"requirements"of"“Fire"Protection"Standard"for"Design"of"Thermal"Power"Plants"and"Substations”"（GB"50229—2019），"fixed"gas"fire"extinguishing"systems"are"installed"in"the"electronic"equipment"room，"distribution"room，"cable"interlayer，"relay"room，"engineer"room，"electronic"equipment"room"of"boiler"auxiliary"room，"GIS"building"network"relay"room，"and"comprehensive"maintenance"building"archives"rooms"in"the"main"control"building"of"the"gas"turbine"power"plant."The"following"discussion"focuses"on"the"types"and"selection"of"gas"fire"extinguishing"systems，"as"well"as"the"selection"of"gas"fire"extinguishers，"in"order"to"obtain"the"optimal"solution"for"prefabricated"fire"extinguishing"systems"and"pipeline"fire"extinguishing"systems"in"gas"turbine"power"plants.

Key"Words："Gas"turbine"power"plant;"Types"of"gas"fire"extinguishing"systems;"Selection"of"gas"fire"extinguishing"system;"Fire"extinguishing"performance;"Comparison"of"fire"extinguishing"agents

一般燃机电厂的主厂房、集控楼和锅炉辅助间内的电子设备室、配电室、继电器室中安装有大量贵重的电子、电气设备。采用常规水消防，产生的水渍对贵重设备造成的损害较大，按《火力发电厂与变电站设计防火标准》（GB"50229—2019）要求在主厂房集控楼电子设备间、配电室、电缆夹层、继电器室、工程师室、锅炉辅助间电子设备间、地理信息系统（Geographic"Information"System，GIS）楼网络继电器室、检修综合楼档案室等场所设置固定式气体灭火系统。

气体灭火控制系统由火灾报警控制器、智能感温探测器、智能光电感烟探测器与系统总线组成，气体灭火系统对保护重要设备财产发挥的巨大作用，气体灭火控制系统主要运用在数据中心、高精度仪器、电气室以及档案室等不能用水的灭火的区域。以下对气体灭火系统展开分析探讨。

1"气体灭火系统的种类及选用

气体灭火系统按系统的组成不同，主要分为预制灭火系统与管网灭火系统两大类。

1.1"预制灭火系统

预制灭火系统是一种预先设置、制造和组装好的自动灭火系统，又被称作无管网灭火系统。这种系统一般用于保护一些特定类型的火灾风险，如厨房、电气室等。预制灭火系统常常由一套完整的灭火装置所组成，包含探测设备、报警设备、灭火剂存储设备以及喷头等设备。预制灭火系统具有快速安装、易于组装、较为经济以及易于维护等优点。这种灭火系统经过提前设置与组装，可以迅速安装在失火区域，有效降低安装时间；这种灭火系统能够依据特殊区域的火灾风险与保护要求进行制造；这种系统相比制定的灭火系统成本低，经济效益高，因为在制造与组装过程中能够大批次生产，带来大规模经济效益；这种灭火系统一般都是模块化设置，便于进行后期养护与检查。运用该种系统时，保护区域面积最好在450～1"500"m³之间。一个区域内安装的该系统，总个数最好不要超出10个。

1.2"管网灭火系统

管网灭火系统是针对特殊的应用情况进行设置计算，把灭火物质从存储设备经过干管、支管、传送到喷射零件进行喷射的灭火系统。该系统中灭火剂设备与驱动气体设备均放在指定的储存间，并经过管道将灭火物质传送到保护区域，通过喷嘴将灭火物质雾化喷出。与预制网系统相比较，具有更高的安全性与可靠性。运用该系统时，保护区域的面积应该在700～3"500"m³之间，相较于预制灭火系统可以防护的区域面积更大。

1.3预制灭火系统与管网灭火系统适用场合

管网灭火系统一般需设置专用气瓶间并敷设相应灭火系统管网，对单个或较少防护区而言投资高于预制灭火系统，但多个防护区组合，采用组合分配系统时，经济性较好，且管网灭火系统适用范围大于预制灭火系统。

2""气体灭火剂的选择

2.1""气体灭火剂选择原则

气体灭火系统灭火剂选择需考虑如下因素。

2.1.1""环境因素

在挑选气体灭火剂时，环境因素是需要考虑的重要因素之一。在挑选气体灭火剂的时候应该先考虑不影响大气臭氧层的灭火剂，首先，挑选臭氧耗损潜能值（Ozone"Depletion"Potential，ODP）为零的灭火物质；其次，气体灭火物质应拥有比较低的全球变暖潜能值（Global"Warming"Potential，GWP），以此降低对全球变暖的影响；最后，气体灭火剂应该挑选对环境污染影响较小的物质，减少对环境和人体健康造成的不良影响。

2.1.2""毒性

在挑选气体灭火系统中灭火物质的过程中，灭火剂的毒性是另一个需要考虑的重要因素之一。因为灭火剂的毒性与工作人员安全和环境健康有直接关联。气体灭火系统的毒性指标一般用无毒反应浓度和有毒反应浓度来表示。

无毒性反应浓度：在观察条件下，不会导致灭火剂毒性最大浓度。

有毒性反应浓度：在观察条件下，会引起灭火剂毒性的最小浓度。

因此，在挑选灭火剂时应该尽量选择一些对人体无害的物质。首先，要考虑灭火剂在高温环境下所产生的热分解，有些时候形成的物质具有较低的毒性。其次，在避免毒性的时候，应该挑选一些毒性较低的物质，这对于人群密集场所的应用尤为重要。最后，要考虑到灭火剂的可回收性与再充装成本，挑选一些容易回收和再充装的灭火物质，这样不仅能减少对环境的影响还能降低经济成本。

2.1.3""灭火性能

灭火剂的灭火效果是挑选灭火物质的需要着重考虑的因素之一。灭火效果一般从灭火浓度、速度两个方面进行比较，灭火机理决定着灭火浓度和灭火速度的关键因素。对灭火机理进行分析，气体灭火系统可以分为化学灭火系统与物理灭火系统两种。

2.2""常用气体灭火剂

气体灭火剂包括哈龙1211、1301灭火剂，按照《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》的规定，我国已于2005年停止生产哈龙1211灭火剂，1301灭火剂也将于2010年停止生产，近年来哈龙气体灭火剂已逐渐被相继出现的其他新型洁净灭火剂所取代，包括CO2、FM200、惰性气体（如IG-541混合气体——氮气、氩气和CO2、IG"100氮气、IG"01氩气、IG"55混合气体——氩气、氮气）"，以上固定式气体灭火系统中除IG"01和IG"55气体灭火系统外，其他固定式气体灭火系统已有成熟的生产厂家的设备，并通过了国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心的型式检验。随着科学技术的发展，近年还出现了一种保护较小封闭空间的新型火探管式自动探火灭火装置。以上气体灭火系统在设计、施工及验收时执行现行国家或省级地方消防标准[2-3]。

2.3"CO2灭火系统

CO2在常温状态下，是一种没有颜色、没有气味，并且不会导电的中性、没有腐蚀性能的惰性气体，它是气体灭火系统中最常用的灭火气体。通常CO2会被高压液化后装入罐中存储，喷射时气体的体积就会迅速膨胀并且吸收大量的热量，可以有效降低火灾现场的温度，与此同时，稀释被防护空间中氧气的浓度，进行窒息灭火。CO2的成本较低，并且灭火时不会污染保护区域内的环境，在灭火完毕之后，消散快且不留痕迹。着重注意的是CO2对人体具有窒息的作用，这种灭火系统只能运用在没人的场所，如在有人的场所安装运用时应该尽快疏散人员。

CO2不同种类的存储压力、存储装备可以分为两种灭火系统，分别是高压二氧化碳灭火系统和低压灭火系统。不同的CO2灭火系统中的压强、温度等指标均不同。具体指标如表1所示。

2.3.1""FM200气体灭火系统

FM200是国际上公认的最理想、最洁净的气体灭火系统，随着我国环保意识的逐渐上升，推动气体消防不断改革与发展，这是因为传统的气体灭火系统对人们生活的环境具有一定的伤害。FM200气体灭火剂的主要成分是CF3CHFCF3，它是一种不导电、具有挥发性、在使用过程中没有残留物质的灭火剂。FM200气体灭火系统运用在全埋式的环境中，它可以将物理与化学反应相结合，有效地降低热能，阻止火灾的蔓延。其具有安全、洁净、速度快、效率高等优势。

2.3.2""惰性气体灭火系统

惰性气体和其他物质不会发生反应，并且不参与任何化学过程（如燃烧）"。在灭火过程中惰性气体不会产生副产物并且对臭氧层没有消极影响，属于环保的洁净气体灭火剂[4]。

2.3.3""IG-541混合气体灭火系统

IG-541灭火剂由大气中的N2、Ar以及CO2组成，其中N2占比最多，其次是Ar，最后是CO2。IG-541混合气体灭火系统一般通过降低保护区域中氧气浓度至正常水平，致使火源不能正常燃烧，进而达到灭火的目的。IG-541混合气体灭火系统适用于多种场合，包含计算机房、电子实验室以及电气室等对设备要求比较高的场所。其具有环保、安全、无残留物等特点。

IG-541全淹没系统适用于扑救A、B、C类火灾和电气设备。

2.3.4""IG"100纯氮气灭火系统

IG"100灭火系统是采用100%的氮气天然惰性气体作为灭火剂。与IG-541气体灭火系统相同，N2是非燃烧气体，对燃烧起窒息作用，是良好的灭火剂。通过用氮气替换周围空气，空气中的O2浓度降低了，燃烧过程被制止并且气体分子吸收了一部分热能，使得火焰温度低于500"℃，从而将火熄灭[5]。

根据工程经验，FM200、IG-541气体灭火系统均有国产产品和进口产品（国内代理），进口产品如钢瓶等能够国产化。经初步咨询，除气体灭火系统的电气控制操作装置及气体输送管道外，FM200灭火系统设备初期投资比IG-541灭火系统略低，但FM200灭火系统灭火剂再充装费用较高，且各区域的差异较大。

3"结语

综上所述，燃机电厂主厂房和集控楼组合分配式气体灭火系统推荐采用IG-541气体灭火系统，安全可靠、高效环保，建议瓶头阀、选择阀等关键部件进口，其他部件国产，提高国产化率，节约投资。对于预制气体灭火系统，由于预制气体灭火装置气瓶直接放置在防火区内，IG541灭火系统采用气态存储，气瓶较大且存储压力高，因此市场上预制气体灭火系统一般均采用FM200灭火剂；另外，预制气体灭火系统也不需考虑输送距离问题，因此，燃机电厂预制气体灭火系统推荐采用FM200灭火剂。

参考文献

[1] 许钢，许峥，袁金霖，等.风力发电场海上升压变电站消防灭火系统设计[J].水电与抽水蓄能，2021，7（6）：103-106.

[2] 刘建民.气体灭火系统改造研究[J].设备管理与维修，2022（14）：92-94.

[3] 徐方.气体灭火系统应用情况调查与分析[J].中国人民警察大学学报，2023，39（12）：63-67.

[4] 刘天翔.IG541惰性气体灭火系统喷放管网压力分析[J].今日消防，2024，9（3）：34-38.

[5] 赖海灵，丰汉军，贺宇飞，等.IG-100气体灭火系统关键问题的探讨[C]//中国建筑学会建筑给水排水研究分会.中国建筑学会建筑给水排水研究分会第四届第一次全体会员大会暨学术交流会论文集.广州：广州市设计院，2022：5.