設計火電廠臨時高壓水消防系統的幾點體會

楊護洲，楊若松

(1. 西北電力設計院，陜西 西安 710075；2. 西安建筑科技大學，陜西 西安 710054)

設計火電廠臨時高壓水消防系統的幾點體會

楊護洲1，楊若松2

(1. 西北電力設計院，陜西 西安 710075；2. 西安建筑科技大學，陜西 西安 710054)

電廠臨時高壓水消防系統的穩壓部分由穩壓水泵、穩壓罐及管網組成，消火部分由消防水泵、管網及消火栓與自動噴水系統組成。精準運行該系統是成功預防火災、降低火災損失的先決條件，而精準設計該系統則更為重要。

消防排水；消防排氣；消防水箱。

水消防系統被劃分為低壓系統、高壓系統和臨時高壓系統。條件所限，低壓系統、高壓系統在電廠中應用較少。臨時高壓消防系統簡稱為臨高壓系統。臨高壓系統管網平時的水壓并不高，當有火警時，立即啟動消防水泵，使管網內水壓迅速達到高壓系統的壓力。

1 臨高壓設計的特點

⑴ 管網常充水，滅火時沒有管網的充水時間，滅火出水動作快。

⑵ 獨立的消防管網。

⑶ 配備了系統設計描述(SYSTEM DESIGN DESCRIPTION，即：SDD)，指導電廠的運行操作。

⑷ 系統末端配備自噴系統。自噴系統分為開式和閉式系統。

開式系統包括雨淋滅火系統、水幕隔絕系統、水噴霧滅水系統；團式系統包括濕式系統、干式系統、干+濕式滅火系統、預作用滅火系統、循環啟閉滅水系統。

2 臨高壓水消防系統

本文主要探討臨高壓水消防系統的起始端。臨高壓系統充分利用了高壓系統和中壓系統(假定有)各自的優勢。臨高壓系統平時維持管網壓力在0.7～0.784MPa之間運行，滅火時將壓力提升至1.2～1.4MPa 的區間運行。

2.1 消防水質

臨高壓系統的水質當為澄清過濾水。

2.2 消防水量和水池

消防水量由計算確定。應有保證消防用水的工程措施。消防水池容量超過1000m3，應分為兩個水池。消防水池應與生產或生活水池合并，通過生產、生活用水，更新消防儲備水，防止水質惡化。消防水池的補水時間不宜超過48h，必須小于96h。

電廠水量平衡圖中不能計入消防水量。消防水量應理解為不消耗水量。假定某個電廠在10年內發生了一次火災，消耗了1000t水，而這1000t水在水量平衡圖中所占的比重為：1000/10/365/24=0.0114t/h，水量平衡圖中消防水量顯然應被忽略，有極個別工程的水量平衡圖中單獨列有消防水量，顯然不妥。

2.3 消防泵的吸水管路

消防泵應設計為正壓方式進水。

臨高壓制消防給水系統的每臺工作泵應有獨立的吸水管。

2.4 消防泵

消防泵應有備用動力，如采用雙電源、雙回路供電有困難時，可采用內燃機作動力。電廠廠用電不屬于雙電源，故新建電廠、大電廠備用泵應采用柴油機驅動。

消防時，應優先啟動電動消防泵，當電動泵故障時，再自啟動柴油消防泵，后者永遠是備用泵。

當消防泵全部為電動泵時，應設計為“互為備用”方式。

2.5 穩壓

如果說穩壓泵(JOCKEY PUMP)為消防泵的輔助設備，那么穩壓罐就為穩壓泵的輔助設備。

穩壓泵維持消防管網內的水壓，穩壓罐防止穩壓泵在1h內的啟/停超過4次，保護穩壓泵的電動機。穩壓泵出口的管路與穩壓罐相連通，水壓相同。

當管網壓力(測點在穩壓泵出口與穩壓泵出水管路止回閥之間)降至0.7MPa時，自啟動穩壓泵，當管網壓力升至0.784MPa，自動停止穩壓泵。

在穩壓過程中，應將水看作為不可壓縮的液體。由于氣體的可壓縮性大和空氣隨壓力增大可溶于水中的原因，所以氣壓罐和管網中的空氣，會嚴重影響穩壓的效果，使穩壓泵出口壓力表的指針不斷顫動。

在管網充水時進行排氣和采用隔膜式壓力罐，可使穩壓的效果更好。

穩壓泵的流量既不應小于管網的滲漏量，也不應大于一只消火栓(或一只噴頭)的出水量。穩壓泵的壓力無需太高，設計者往往都把管網的滲漏量估計大了。只要選擇合適的穩壓泵功率，則不必刻意追求穩壓泵流量的大小與揚程的高低，因為在實際運行中，“流量與揚程互換”，穩壓泵的流量與揚程始終在泵的特性曲線上運行，流量大了，揚程就低了，流量小了，揚程就高了。

只要穩壓泵的功率，不能滿足一個消火栓打開時噴水所需要的能量，則管網必然降壓，會立刻導致消防泵的自啟動。

電廠水消防系統中的穩壓泵其揚程不應高于和等于消防主泵的揚程。否則，不能實現消防水泵的自啟動(降壓啟動模式)。

假定穩壓泵出口有兩道止回閥門，穩壓罐連接在兩道止回閥之間。滅火作業時，當消防主泵啟動后，穩壓泵出口的第二道止回閥就會關閉，穩壓罐內水壓和兩閥間管道內的壓力就會迅速上升到穩壓泵的停泵壓力，導致穩壓泵的自動停泵。

按最高消火栓的幾何高差+0.1MPa確定穩壓泵的揚程H0，穩壓區間為H0-10到H0m水柱，穩壓泵的目的是保持管網常充水，而不是提供消防滅火用水。穩壓泵的揚程過高，會使系統的泄漏量增加。在這里，水被認為是不可壓縮液體，穩壓泵的最佳揚程是按水消防系統的最高點的幾何揚程加適量裕度考慮的，一般為0.6～0.7MPa，當管網壓力下降過快，表示穩壓泵的流量補充不夠補充一個打開著的消火栓的流量，消防水泵就要自動啟動了。

2.6 供電、連鎖與控制

有些電廠沒有配備柴油消防泵，消防泵的供電取自一個回路，不是真正意義上的雙電源，作為消防給水設計的主體專業，供水專業應該關注這一問題。

2.6.1 消防泵的停泵

消防主泵的啟動后，只能在就地盤停泵。

2.6.2 消防泵的啟動

分為自啟動和人工啟動。

自啟動分為降壓啟動和探測連鎖啟動。降壓啟動為：當管網內水壓等于0.7MPa且穩壓泵啟動10-30秒鐘后，水壓繼續下降時，自動啟動消防泵。探測連鎖啟動：當火災探測報警系統通過感溫、感煙、感光等方法判斷出水消防保護的區域確實發生火災，自動啟動消防泵(其它非水消防保護的區域發生火災時，消防泵必須惰動)。

人工啟動在操作盤或就地盤均可啟動。消防泵定期試運轉時在就地盤啟動。

只要啟動消防主泵，就應連鎖停運穩壓泵。盡管通過水力聯動，消防泵啟動時穩壓泵會被停運，但還是應該有此強制的連鎖要求。消防泵與穩壓泵二者不應同時工作，消防泵工作時，穩壓泵應停運。

2.6.3 消防備用泵的誤動保護必須有防止消防泵和其備用泵同時運行的連鎖措施，主泵和備用泵啟動的間隔時間宜為

5s～10s。

2.6.4 連鎖的手動解除與復位

由于消防泵、穩壓泵、穩壓罐需要定期試運轉和保養維護，所以，連鎖在消防泵房就地控制操作盤上應能被解除。如果柜內側沒有這樣的旋鈕，則只能拆線解除。解除連鎖需嚴格執行工作票制度，明確及時復位的時刻。只有在生產廠長、安全主管和當值職長分別簽字批準后，才能實施解除連鎖。

2.7 出水管路

出水管路應不少于兩條且單根可通過100%的消防水量，并分別接入電廠消防環狀管網中，出水管路中的總閥門，應保持常開。

2.8 回水管路

設計消防回水管路的目的，是保證定期試轉消防泵時消防水有去向。

2.9 消防排水及水封井

消防試驗的排水和消防排水常常被忽視，需要大力改進。消防排水(如動作試驗消火栓)對文明生產與災后恢復很重要。根據《火力發電廠與變電所設計防火規范[6]》，主廠房的頂層最高處應設有檢驗用的消火栓。

2.10 防凍

嚴寒地區室外明露消防管道的防凍，最低限度也應按照管內“動水不凍，靜水必凍”的原則進行設計。例如，陜北某電廠，采用臨高壓水消防系統，汽機房D排6-8柱間外側(兩爐間室外)有一明露的水消防水平管道，標高為7.5m，正常情況下管內消防水處于靜止狀態，沒有設計防凍保護，最終只好增補電拌熱。當然，溫暖地區，可以不考慮防凍。

2.11 排氣

為了消防穩壓水泵的運行穩定，支狀立管頂部均應設自動排氣閥。

在管網初次充水，或者停運后再次充水時，均需要排氣。利用頂部消火栓、消防卷盤軟管都可以人工排氣，但操作較麻煩，且夾帶有少量消防水排出，不利于文明生產，極有可能導致消防水泵的誤動作。

穩壓泵平穩運行后，可逐個關閉排氣閥前的DN15截止閥。開啟所有截止閥后，管網才可再次充水。

2.12 消防水箱

文獻[3]18.2.8條為：采用高壓制消防給水系統時，如能保證最不利點的消火栓和自動噴水滅火設備的水量與水壓，則可不設高位水箱。采用臨時高壓制消防給水系統時，應設高位水箱或氣壓罐水塔。

從消防安全角度來看，臨高壓系統不設高位水箱(或水塔)，不會有什么問題；但從消防習慣及消防心理上來看，臨高壓系統應設高位水箱。

在此強調三點，①高位消防水箱的初裝水及補充水均不應來自臨高壓水消防系統，只能來自生活或生產水系統。②高位水箱的出水管路必須經過一道逆止閥門后才能接入臨高壓水消防系統。逆止門前后還應設檢修閥門(穩壓泵出口逆止門也應如此)。③通過生活(或生產)用水不斷更新高位水箱中的消防水，并且有防止消防水被它用的技術措施。這樣可保證消防水質。

筆者認為，設還是不設高位重力自流消防水箱，應由系統供水的安全程度決定，而不是看自動化程度的高低來決定，系統能保證消防初期前10min的水量(及水壓)，則不必設消防水箱，否則，應設消防水箱。需要明確指出的是，常高壓系統是以不設消防水泵、不設消防水箱為特征的。

2.13 臨高壓系統的數量及管網的分與合

對于200MW及以下機組，均采用一個臨高壓系統的前端，后端為消火栓系統，并在報警閥前才分出自噴系統。這樣的管網是合并的，僅有一個獨立的消防管網。

2.14 與高層建筑的消防增壓設備的區別

高層建筑的高位水箱的設置高度很難滿足系統最不利點的靜水壓力要求，需配備消防專用的增壓穩壓設備，詳見S2《給排水標準圖集》P276-279的總說明。

增壓穩壓設備具備下述兩項功能：①使消防給水管道系統最不利點始終保持消防所需壓力；②使氣壓罐內始終儲有滅火30秒時間的消防水量。

《高層民用建筑設計防火規范》P145專門解釋了常高壓、臨高壓、低壓和帶增壓設施(氣壓給水設備、穩壓泵)的臨高壓系統，該規范7.4.6.7條規定：常高壓系統可不設高位消防水箱，臨高壓系統應設高位消防水箱。對于消火栓給水消防系統，條文7.4.8要求增壓泵的出水量不大于5L/s,對于自噴系統則要求不大于1L/s。需要指出，增壓和穩壓是有區別的。

《高層民用建筑設計防火規范》7.4.6.7條還規定：“臨時高壓給水系統的每個消火栓處應設直接啟動消防泵的按鈕，并應設有保護按鈕的設施”。

筆者認為，電廠的室內消火栓設計，不應執行《高規》7.4.6.7這條條文。

2.15 油罐降溫

分為兩種情形：夏季日常運行噴水降溫和附近相鄰油罐著火時對未著火的油罐進行噴水防護。

油罐頂可以共用一組噴頭。在泡沫消防室內應有操作消防水電動閥門的按鈕。在油罐發生火災時，應連鎖開啟電動閥門(著火罐的電動閥不可打開)。

日常降溫不應使用臨高壓系統提供水源，否則危害臨高壓系統的安全和穩壓。

3 其它

⑴ 邏輯好。電廠消防是多專業綜合設計的產物，如總圖專業的道路設計、消防車的通道設計；機務專業的油罐滅火設計、蒸汽滅火設計；土建專業的防火墻、防火門等設計；暖通專業的通風空調系統設計和防排煙設計，電氣專業的消防供電設計；消防專業的氣體滅火設計，熱控專業的火災探測報警及消防控制設計；這些設計常常和水消防相關聯，并相互影響。 與水消防最密切的火災探測報警及消防控制設計是十分重要的，流程和邏輯正確是十分關鍵的。

⑵ 測得準。不誤報是水消防系統對火災探測系統最基本的要求。

⑶ 動得快。臨高壓系統具有這樣的優勢，可在火災呈火苗狀態的初期時噴水滅火。

⑷ 滅得很。在火災發生時，不能吝惜消防水，要在無明火的狀態下繼續噴水，徹防“死灰復燃”。這就要求，停止消防泵的地點只能有一處：即在消防泵就地盤上操作(當無消防水時應自動停泵)，而其它地點不能停泵。

⑸ 練得熟。電廠必須建立以集控室值班職長為核心消防演練制度，定期進行滅火演練，試轉消防水泵，手動演練開式自噴系統(如變壓器水噴霧)。經常進行SDD 的測驗和考試。這就要求設計者為運行者提供一個好的SDD，精準的SDD可以指導運行，有利于消防演練。

4 體會

⑴ 按電廠最高消火栓的幾何高差+10m確定穩壓泵的揚程H0，穩壓區間為H0-10到H0m水柱。

⑵ 穩壓泵的揚程必須低于消防主泵的揚程。

⑶ 穩壓是穩在一個區間上，而不是穩在一個恒定點上。

⑷ 穩壓泵出口設兩道逆止閥門，啟/停穩壓泵的壓力信號取自兩閥間的管路，并在該段管路上接入穩壓罐。

⑸ 穩壓罐采用隔膜罐，穩壓罐的作用不是儲存消防水，而是防止穩壓泵電動機頻繁啟動的設備。

⑹ 有柴油消防泵時， 臨高壓系統不必配備高位消防水箱。

⑺ 電廠火災要立足于自救、立足自動滅火，立足于火災初期的滅火和熟練的消防演練。建立以運行職長為核心的消防指揮系統十分重要。

⑻ 雖然臨高壓系統在我國電廠中應用及運行了20余年，但仍然不可忽視存在的設計缺陷、運行缺陷，需盡快完善。電廠重大火災較少，設計及運行的缺陷還沒有充分顯露。

⑼ 臨高壓水消防系統啟動消防泵的方式是多重的，但首先要優先依賴水力降壓連鎖自啟動。在滅火時， 一定要先“噴水”后啟泵(假定時間間隔只有數秒鐘)，反之，消防泵啟動后，在靜壓作用下，不僅常用消火栓打不開，甚至連減壓式消火栓也都無法打開。

⑽ 臨高壓系統是電廠水消防最合適的系統。

⑾ 目前，大電廠幾乎全部采用了臨高壓水消防系統，但未形成典型設計或標準模式，各設計單位對臨高壓的理解也不盡相同，設計中常常出現偏差。消防設計審查時，也有頗多爭議。把按電廠水消防模式配置的臨高壓系統列入公安部的文件及消防法規中是當務之急。

[1]DL 50000-94，火力發電廠設計技術規程[S].

[2]GB 50229-96，火力發電廠與變電所設計防火規范[S].

[3]GB 50160-92，石油化工企業設計防火規范[S].

[4]S2，給水排水標準圖集/消防設備安裝[S].

[5]GB50045-95，高層民用建筑設計防火規范[S].

Some Experience on Design Water Fire Fighting System with Jockey Pump in the Fossile Power Plant

YANG Hu-zhou1, YANG Ruo-song2
(1. Northwest Electric Power Design Institute, Xi’an 710075, China)
(2. Xi’an University of Architecture & Technology, Xi’an 710055, China)

The isobaric part of temporary high pressure water fi re fi ghting system of fossile power plant is consist of jockey pump, pressure tank and piping; The fi re fi ghting part is consist of fi re fi ghting pump, piping, hydrant and automatic sprinkle water system. Exact master temporary high pressure water fi re fi ghting system is protect power plant from fi re damage or precondition of reduce loss, and exactly design the system is more important.

temporary high pressure; discharge of water fi re fi ghting; exhaust of water fi re fi ghting; fi re fi ghting water tank.

TM621

B

1671-9913(2010)02-0048-05

2010-03-05

楊護洲(1963-)，男，高級工程師，從事火電廠供水專業設計及EPC和ACC普及工作。