燃煤發電機組煙氣系統消防安全存在的設計缺陷及建議

王毅 黃春慧

(浙江能源集團,浙江杭州 310005)

燃煤發電機組煙氣系統消防安全存在的設計缺陷及建議

王毅 黃春慧

(浙江能源集團,浙江杭州 310005)

本文通過對嘉興電廠“3.24”#8機組吸收塔火災事故案例,分析當前燃煤發電廠石灰石—石膏濕法脫硫煙氣系統設計中存在的問題,提出對策建議,以達到預防同類事故的再次發生。

事故 設計 對策建議

近年來，隨著國家對環境保護要求的不斷提高，多數在役燃煤發電機組煙氣系統通過加裝脫硫、脫硝、濕法電除塵等環保設備降低有害物質排放，新建燃煤機組也同步配置這些環保設備并與機組同步建設。目前燃煤發電機組較多采用濕法脫硫。為防止低溫飽和濕煙氣腐蝕鋼材，煙氣系統吸收塔及其進出口煙道一般采用預硫化膠板或玻璃鱗片樹脂襯里進行防腐，防腐處理過程中需要使用苯乙烯、丙酮等易燃品，易引發火災。本文從設計角度對煙氣系統火災發生后如何實現快速撲救，降低火災損失進行討論并提出對策。

1 案例簡述

2014年3月24日7時45分，嘉興發電廠#8機組超低排放改造施工中，施工人員在吸收塔中使用角向磨光機切割作業時產生火星引燃下方易燃粘結劑(JK-2與甲苯按1：3配比調和)，火勢迅速蔓延至周邊噴淋管(FRP材料)和上方除霧器(PP聚丙稀材料)等易燃設施。嘉興發電廠消防隊接警后迅速投入先期滅火，但由于水槍無法噴射到上部起火部位導致火勢未能得到有效控制。當地消防部門共派出17輛消防車(包括1輛云梯登高消防車)參與滅火，11時40分余火全部撲滅。火災事故造成8號爐脫硫吸收塔部分燒損，直接經濟損失170萬元。2013年12月15日，甘肅電投金昌熱電2*330MW機組煙氣脫硫工程安裝過程中，#2脫硫塔頂部著火，火災撲救3小時10分鐘方撲滅大火，直接經濟損失93萬元。2012年6月22日，中電投蒙東能源元寶山發電公司3號機組脫硫系統二級除霧器沖洗水門管路焊接作業時，脫硫系統吸收塔發生火災事故，直接經濟損失370萬元。

2 煙氣系統火災暴露問題

從上述安例看，燃煤發電機組煙氣系統由于部分設備內部涂有易燃防腐材料，所以煙氣系統火災具有蔓延迅速、初期撲救難、過火面積大、撲救時間長、經濟損失大等特點。這些情況暴露出煙氣系統設計中存在以下不足：(1)煙氣系統缺乏隔離手段及措施。《大中型火力發電廠設計規范》(GB50660-2011)對煙氣系統是否需要隔離沒有做出明確規定，目前設計的燃煤發電機組煙氣系統中均無隔離擋板。由于煙氣系統中部分設備涂有易燃防腐材料，一旦內部發生火災，火勢將迅速蔓延。此外，煙道內存在“拉風”效應，也導致火災快速蔓延。(2)煙氣系統消防設計對高位構筑物及設備的保護考慮不周。燃煤電廠煙氣系統消防給水遵循《火力發電廠與變電所設計防火規范》(GB50229-2006)、《建筑設計防火規范》(GB50016-2006)要求設計，較為典型的布局為：煙氣系統地面消防給水形成環網或按枝狀布置；室外消防栓設置在設備周圍或道路附近的地面，消防栓之間間距不大于60米。這種設計雖然符合規范要求，但是未考慮設備高度。以嘉電為例(該廠300MW、600MW、1000MW發電機組俱全，有典型性)，其發電機組煙氣系統的吸收塔頂部、煙道頂部高度均超過了30米(見表1)。而目前電廠消防水系統采用穩高壓系統，設計壓力0.75-0.9MPa，地面消防栓出水壓力為0.5-0.6MPa，地面水槍向上噴射最大高度約25米，不能夠壓制吸收塔及煙道上部火焰。嘉電“3.24”事故也暴露出這一問題，延誤了撲救時間。

3 對策及建議

(1)煙氣系統的吸收塔、濕法電除塵、煙道等高度超過20米的設備及構筑物，應確保消防水壓。在吸收塔、濕法電除塵等上部平臺處，或附近建筑(平臺)高處設置消防栓并配置水帶，保證對煙氣系統的消防全覆蓋。有條件的單位，可在吸收塔及煙道附近有利位置設置消防炮。現役機組為滿足環保要求，在爐后加裝脫硫、脫硝設備，爐后空間設備擁擠，增加了火災撲救難度，更應加密消防栓。(2)優化煙氣系統通道隔離設計。建議新建煙氣系統按照雙通道設計，并在濕式電除塵入口、煙氣加熱器出口通道加裝擋板。已建煙氣系統建議在濕式電除塵入口安裝擋板，煙囪使用鈦板或玻璃鋼材料的煙氣系統建議在煙氣加熱器出口安裝擋板。擋板應由保安電源供電。(3)吸收塔、濕式電除塵等區域設置雙逃生通道，以便發生火災時人員撤離有足夠的逃生通道，確保人身安全。(4)與吸收塔相通的防腐管道、煙道的膨脹節、軟連接等部位附近的電纜，應涂刷足夠長度的防火涂料，其電纜橋架蓋板應配置齊全，封堵應嚴密。電纜橋架、電動頭附近的膨脹節、軟連接、PP管等可燃部件，應采取加裝防護罩等防火隔離措施，防止電纜、電機接線短路著火引發吸收塔火災。(5)吸收塔除霧器增加第四層手動噴淋；吸收塔除霧器、濕式電除塵、煙道除霧器沖洗水系統建議設置水源備用接口。

表1 嘉興電廠各型機組煙氣系統設備最高點高度

4 結語

完善燃煤發電機組煙氣系統設計，能夠有效控制火災發生后蔓延速度和過火范圍，降低火災造成的經濟損失。落實上述相關措施后，發電廠還應按照《電業安全工作規程第一部分：熱力和機械》(GB26164.1-2010)“環保設備運行與檢修”要求，完善動火作業管理等相關安全管理制度和安全措施，對火災發生起到的效控制。煙氣系統火災事故多發生在安裝、改造、檢修階段，發電廠應加強煙氣系統施工現場的安全管理，從源頭上杜絕火災事故的發生。

[1]電力安全生產簡報2014年第五期《關于三期燃煤機組脫硫系統火災事故情況的通報》(國家能源局綜合司2014年4月22日發布).

[2]全國電力安全生產簡報《2012年1—9月份全國電力安全生產情況》(國家電力監管委員會辦公廳 2012年11月15日發布).