風力發電機組滅火系統探討

【摘要】通過對風力發電機組火災特點的分析，探討適宜風電機組的消防要求的滅火系統。

【關鍵詞】風力發電機組；滅火系統

1.風力發電

風能是一種無污染的可再生能源，隨著人類對生態環境和能源的需求，風能的開發日益受到重視，風力發電將成為21世紀大規模開發的一種可再生能源。近十多年來，全球風電產業一直處于持續增長態勢，正進入迅速擴張的階段，風能產業保持每年20%的增速。根據國家發展規劃，我國風電裝機容量到2015年達到2000萬KW，2020年達到4000萬KW，到2030年將達到1億KW。風電將作為重要的清潔能源，逐漸成為我國電力供應的支柱之一。

2.消防保護的意義和現狀

風力發電機組是風力發電的核心設備，其中機艙內技術設備的高度集中和易燃材料的使用，在潤滑散熱系統、齒輪箱、剎車系統、機艙底座、傳輸電纜、控制柜等部位存在一定的火災隱患，此外，塔體上部及塔基的傳輸控制電纜、變頻柜、控制柜等部位也有被損壞的危險。一旦發生火災，火災會迅速擴散，一旦機艙完全損壞，修復費用可能會達到風力發電機組本身的價值。目前，風力發電機組的消防保護是僅在塔筒底部入口和塔筒平臺上各設置了一個手提式滅火器。發生火災時，一是無法自動探測火災，很難及時發現；二是滅火效力不夠，不能快速有效滅火；三是如果機艙、風輪或塔筒上部燃燒，燃燒物品會掉落發生危險，難以最短距離滅火。為了達到風力發電場 “安全第一，預防為主” 的要求，給風力發電機組設置適宜的消防保護系統刻不容緩。

3.設置消防保護滅火系統應考慮的因素

1）風電機組同時存在電氣火災、固體火災和液體火災的風險；

2）由于高度關系，不能依靠消防隊滅火；

3）存在火災時墜落物的威脅；

4）處于無人值守運行模式；

5）風電機組正常運行環境溫度范圍 -10℃～+40℃；

6）風電機組內部通風設備和外部環境風速形成強氣流，機艙內部快速通風換氣，對火災探測器的快速響應和滅火裝置的滅火效能有較大影響；風電機組內的橫向震動對設備安裝和安全運行的影響。

4.風電機組消防保護滅火系統的設置

1）應合理劃分風電機組的保護區域，防止火災蔓延，確保快速高效滅火。建議將機艙作為一個防火分區，塔基按平臺自然劃分成若干個防火分區。

2）機艙內設備密集，空間窄小，會阻擋滅火藥劑的噴放和擴散，建議選用全淹沒應用和局部應用能力都好的滅火裝置。

3）由于可能發生火災的設備和部位較多，應盡量采取全淹沒滅火方式，并考慮足夠滅火劑用量和流失補償量。

4）由于無人值守，且同時存在電氣火災、固體火災和液體火災的風險，建議考慮固定的氣體滅火系統（如二氧化碳自動滅火系統、IG-541混合氣體自動滅火系統、七氟丙烷自動滅火系統）。

德國保險業聯合會（GDV）制訂的《風力發電機組防火標準》也明確提出了：“為實現風電設備有效滅火，推薦采用固定的自動滅火系統，氣體滅火系統和細水霧滅火系統基本適用?！?/p>

5.適用于風電機組的氣體滅火系統特點

1）二氧化碳自動滅火系統

二氧化碳是一種惰性氣體，對絕大多數物質沒有破壞作用，滅火后能很快散逸，不留痕跡，沒有毒害，不適用于有人場所。適用于撲救各種可燃、易燃液體，帶電設備的火災，及固體物質的表面和深位火災?？梢赃M行全淹沒和局部應用滅火。二氧化碳自動滅火系統按滅火劑儲存方式可分為高壓系統和低壓系統，高壓系統儲存裝置的環境溫度是0℃～50℃，低壓系統儲存裝置的環境溫度是-23℃～+50℃。

2）IG-541混合氣體自動滅火系統

混合氣體（IG-541）滅火劑由52%氮氣、40%氬氣和少量8%二氧化碳氣體組成，受熱不會發生分解，滅火劑來源于大氣，又釋放回歸于大氣，對環境沒有任何影響，稱得上是真正的“綠色”環保產品。適用于撲救電氣、液體和固體表面火災，采用全淹沒方式滅火。系統源壓高，可遠距離輸送滅火劑，其儲存環境溫度為-10℃～50℃。

3）七氟丙烷自動滅火系統

七氟丙烷（HFC227ea）滅火劑具有滅火效率高、蒸發后不留殘漬、在設計濃度下對人體無危害、不破壞臭氧層、系統造價較低、環保性能優良（ODP=0）等特點，是現有哈龍替代物中綜合性能最好的，是ISO14520《氣體滅火系統-物理性質和系統設計》中推薦的潔凈氣體滅火劑。適用于撲救電氣、液體和固體表面火災。其儲存間的環境溫度是-10℃～50℃，采用全淹沒方式滅火。

4）細水霧滅火系統

細水霧滅火系統是以水為介質，采用特殊噴頭在特定的工作壓力下噴灑細水霧對特定保護對象進行滅火或控火的一種固定滅火裝置。適用于撲救電氣、液體、氣體和固體火災。不適用于撲救不能被水浸潤的保護對象，經水浸潤后會發生導電、短路等現象而造成重大損失的被保護場所，與水發生劇烈反應或者生成危險產物的物質。細水霧滅火的機理有冷卻、窒息和阻隔輻射熱。細水霧系統有諸多防護目的，包括：滅火、抑火、控火、控溫、暴露防護等。細水霧滅火系統具有環保，水漬損失輕微，噴射時可凈化火災中的煙氣，有利于安全疏散，適用于有人場所，滅火效能高，適用范圍廣等特點。細水霧滅火系統的環境溫度是4℃～54℃。

6.結論與建議

風電機組的滅火系統，滅火劑應盡可能采用無殘留、無腐蝕性和無導電性能的材料，同樣也必須適應設備運行的環境條件（如溫度、天氣狀況、受保護的設備的密封性）和燃燒負載。因此，建議如下：

（1）對于使用溫度不低于-10℃的風電機組，宜選用噴射時間最短，滅火后無殘渣，且占地面積相對較小的七氟丙烷自動滅火系統；

（2）對于使用低于-10℃的風電機組，宜選用二氧化碳自動滅火系統。

參考文獻

[1]風力發電機組防火標準.德國保險業聯合會（GDV）， 2007.

[2]NFPA 750細水霧消防系統標準.美國消防協會（NFPA）， 2003.