基于智能控制的电厂氨区消防喷淋系统

胡智慧

基于智能控制的电厂氨区消防喷淋系统

胡智慧

（广东粤电靖海发电有限公司，广东靖海515223）

电厂里的氨区是属于重大危险源和重点防火区域，安装氨区消防喷淋系统和消防智能报警系统，通过可燃气体探测报警仪和火焰探测器，智能控制消防喷淋系统的联锁启动，以确保氨区安全，减少事故发生的可能性和危害性。

氨区；消防喷淋系统；智能控制；可燃气体检测仪

0 引言

燃煤发电厂一般利用氨催化还原促使烟气中NOX大幅度净化的方法（SCR反应）来满足日趋严格的NOX排放标准。因此燃煤电厂需要配置一套接卸和储存液氨以及制备氨气的系统，以下简称“氨区”。氨区按功能分为生产区（含储罐区、卸氨区、氨气制备区）和辅助区（含控制室和值班室）。

氨是一种无色有刺激性恶臭的气体。属于第2.3类有毒气体。它的侵入途径分为：食入、吸入、皮肤及眼睛接触。低浓度氨对粘膜有刺激作用，高浓度氨可造成组织溶解坏死，中毒严重者可引起死亡。氨与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能会引起燃烧爆炸。与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。氨的爆炸下限为15.7%，爆炸上限为27.4%。液氨属于乙类火灾危险性物质。液氨储罐区划为严重危险级。

因此，电厂里的氨区是属于重大危险源和重点防火区域，近年来由于氨泄漏引起的重大事故事件应当让我们敲响警钟，引起足够的重视。根据《燃煤发电厂液氨罐区安全管理规定》[1]和《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》[2]的相关要求，安装氨区消防喷淋系统和消防自动报警系统，通过可燃气体探测报警仪和火焰探测器，智能控制消防喷淋系统的联锁启动，以确保氨区安全，可减少事故发生的可能性和危害性。

1 设备概况

靖海电厂（2×600M W＋2×1000M W）四台机组共用1个氨储存和制备系统（又称“氨区”），其包括液氨卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发槽、氨气缓冲罐及氨气稀释槽、废水泵、废水池等。氨站液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入液氨储罐内，储罐输出的液氨在液氨蒸发槽内蒸发为氨气，经氨气缓冲罐送达脱硝系统。

氨站内有液氨储罐共3个，每个容积140m3，可满足4台机组的SCR反应1周所需的氨气。储罐上安装有溢流阀、逆止阀、紧急关断阀和安全阀。储罐上还装有温度计、压力表液位计和相应的变送器，储罐四周安装有工业水喷淋水管及喷嘴，当储罐内温度或压力高于报警值时，变送器发出信号送到机组D CS控制系统，自动工业淋水装置启动，对氨储罐体进行自动喷淋降温。

目前氨储罐上只有降温使用的工业水喷淋系统，氨储存区，氨蒸发区及氨卸载区均没有消防喷淋系统，工业喷淋系统的喷水量根本满足不了火灾用水量要求，氨区一旦发生火灾，可引起爆燃、氨外泄、污染等重大危险事故，后果不堪设想。

图1 氨区消防喷淋管道系统图

2 消防系统改造

基于设备的目前状况和氨区重点防火区域的要求，根据《燃煤发电厂液氨罐区安全管理规定》[1]和《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》[2]的相关规范决定在氨区内独立设置用于消防灭火和液氨泄漏稀释吸收的消防喷淋系统，设置氨气泄漏检测装置和消防事故智能报警系统，以及对储罐区楼梯平台进行改造。

2.1 喷淋系统改造

设备原有的喷淋系统为工业水喷淋系统，只能用于氨储罐温度和压力过高时降温使用，其喷水量不能满足氨区火灾消防和氨泄漏稀释所需水量，因此氨区增加一套独立的消防喷淋系统势在必行。氨区增加的消防喷淋系统是一套独立的水喷雾系统，该系统水源接自全厂消防常规水系统，氨区消防用水量为100L/s。喷淋系统分为氨储罐区、氨蒸发区、卸氨区3个区域，每个区域单独设置一套雨淋阀组，当氨气泄漏或发生火灾时雨淋阀自动开启，给相应区域实行消防水喷淋。在每个区周围均匀布置水雾喷头，采用中速离心式水雾喷头，水雾喷头的额定工作压力为0.35M Pa，喷头流量系数为34，喷雾角为145°，满足水雾锥相交的要求，以覆盖每个区域。水喷雾系统喷淋强度9L/m in.m2，喷淋量最大区域是氨储存区，喷淋水量56.1L/s,持续喷雾时间为6h。

消防喷淋管道系统图如图1所示。消防喷淋系统平面图如图2所示。

2.2 控制系统改造

2.2.1新增加消防智能控制系统

在氨区内接入消防智能报警系统，火灾自动报警范围包括氨储罐区、氨蒸发区、卸氨区3个区域，每个区域分别采用独立探测和智能控制系统。每个区域分别设计火焰探测器和声光报警器，在入口处设计手动报警按钮。现场的火焰探测器、手动报警按钮等设备的信号采集后通过传输总线传送至火灾报警主机，氨区消防报警系统接入#3、4机的全厂消防报警主机。当火焰探测器探测到火灾后，探测器就会发送报警信号至消防报警主机，消防报警主机就会发送命令触发相应区域的消防喷淋系统，该区域的雨淋阀组打开，启动相应区域的消防喷淋进行灭火。如遇紧急情况时，消防喷淋系统也可就地手动启动。氨区消防喷淋系统动作后，在#3、4机集控室消防监控电脑上会有相应的报警信息和系统启动提示。氨区现场还增加了事故报警系统，具有就地声、光报警功能，报警声音能确保氨区30m范围内作业人员能听清。氨区新增加的消防智能控制系统图如图3所示。

图2 氨区消防喷淋系统平面布置图

2.2.2原设备改造

氨区内原有9个氨泄漏检测探头，量程为0-100ppm，当空气的氨浓度高于40ppm时，会通过DCS系统联锁工业水喷淋系统。在增加了新的消防喷淋系统后，由于联锁动作值远超过现有氨泄漏检测仪的量程，所以在原有9个氨泄漏探测仪的旁边再增加9个高量程的氨气检测仪，量程为0-100%LEL（100%LEL是气体最低爆炸浓度，氨气的最低爆炸浓度约为15% V OL）。氨气检测仪的开关量输出接到消防智能报警系统中，作为消防喷淋系统的联锁动作信号，开关量动作值设定为25%LEL，模拟量信号接到DCS系统中，在D CS画面增加显示点，并设置第三级报警功能，报警值设定为15%LEL。

图3 氨区消防智能报警系统图

新增加的氨气检测仪型号为：M OT500-NH 3，适用于各种工业环境和特殊环境中的可燃气体浓度连续在线检测。设备如图4所示。在氨储罐区安装4个氨气检测仪，在氨蒸发区安装3个氨气检测仪，在卸氨区安装2个氨气检测仪，实现独立分区域控制，联锁相应区域的消防喷淋系统。

图4 氨气检测仪

图5 氨储罐区消防喷淋启动（1）

图6 氨储罐区消防喷淋启动（2）

氨储罐上的检修平台原来为花纹钢板，氨气开始泄漏时或轻微泄漏时，位于花纹钢板上方的氨气探测仪不能马上检测到氨气浓度，造成联锁延时，存在安全隐患。因此这次改造工程把氨区储罐区原检修平台全部拆除，原平台所有焊接在罐体上的支撑件也全部切割。新搭建的检修平台主体框架13350m m×15450m m，由纵向4条工字钢主梁、横向15条槽钢焊接组成，在平台底部立4排、每排5根工字钢作为支撑立柱。检修平台的支撑全部改为地面支撑，氨储罐体上不再受力。检修平台上面由原来的花纹钢板改为铺设格栅板，氨气泄漏时上部探测仪可以及时检测，及时联动消防喷淋系统，降低安全风险。

图7 氨蒸发区消防喷淋启动

图8 卸氨区消防喷淋启动

3 系统改造后模拟试验

氨区通过上述改造后，增加了消防喷淋系统和消防智能报警系统，实现了由火焰探测器或氨气泄漏检测仪均可联锁启动消防喷淋系统，增加了氨区的安全系数。氨区改造完成后，工作人员采用氨标准样气对系统进行氨泄漏测试以及联动模拟试验，图5-图8为氨气检漏仪报警触发联动消防喷淋系统的模拟试验现场图片。

4 结语

电厂里的氨区是重大危险源和重点防火区域，通过对现有系统进行改造，增加了一套独立的消防喷淋系统和消防智能报警系统。消防喷淋系统水源接至全厂消防常规水系统，用水量为100L/s，能满足氨区火灾消防和氨泄漏稀释所需水量。消防喷淋系统划分为三个区域，分别是氨储罐区、氨蒸发区、卸氨区，每个区域都设置了单独的火焰探测器和氨气泄漏检测仪，可实现独立分区控制。氨区增加的消防智能控制系统通过总线接入#3、#4机的消防报警主机，#3、#4机集控室的消防监控电脑可远程监控氨区的消防喷淋系统。当某个区域的火焰探测器或氨气泄漏检测仪报警会触发相应区域的消防喷淋系统启动，并且联锁现场的声光报警器和警铃。遇到紧急情况时，消防喷淋系统也可就地手动启动。通过上述的改造，电厂氨区系统的安全系数得到有效提高。

表1 氨区消防智能系统模拟试验检测项目

[1]Q/Y D-20504.010-2014，发电厂液氨罐区安全管理规范[S].

[2]G B 50493-2009，石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范[S].

[3]G B 50016-2006，建筑设计防火规范[S].

[4]G B 50229-2006，火力发电厂与变电站设计防火规范[S]. [5]G B 50219-95，水喷雾灭火系统设计规范[S].

[6]G B 50116-98，火灾自动报警系统设计规范[S].

[7]G B 50058-92，爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范[S].

[8]G B 50166-92，火灾自动报警控制系统施工及验收规范[S].

[9]D L5000-2000，火力发电厂设计技术规程[S].

[10]G B 50261-2005，自动喷水灭火系统施工及验收规范[S].

Based on the Intelligent Control of the Fire Sprinkler System in the Ammonia Area of the Power Plant

HU Zhi-hui
（Guangdong Yudean Jinghai Power Generation Co.，Ltd，Jinghai 515223，China）

The am m onia area in the pow erplantbelongs to m ajorhazardsand key fire prevention area.Fire sprinkler system and intelligentfire alarm system installin am m onia area,through the com bustible gas detection alarm ing device and flam e detector,the fire sprinklersystem is interlocked startup.The fire sprinklersystem based on the intelligentcontrolcan ensure the safety ofam m onia area,reduce the possibility and dangerousofthe accident.

am m onia area；fire sprinkler system；intelligent control；com bustible gas detection alarm ing device

TM 621.9

B

2095-3429（2017）01-0025-05

2017-01-22

修回日期：2017-03-09

胡智慧（1982-），女，广东人，硕士，工程师，主要从事消防暖通工程等方面的工作。

D O I：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.01.006