云浮電廠2x135MW燃煤機組氨區消防給水系統設計探討

張煢

【摘要】對云浮電廠2x135MW燃煤機組煙氣脫硝工程氨區消防給水系統進行了介紹，講述對于液氨儲罐區和裝卸區消防給水設計的要點。

【關鍵詞】液氨儲罐；消防水噴霧系統；固定式消防水炮；室外消火栓

一、項目概況

云浮發電廠廠址位于廣東省云浮市河口鎮北約1km的低圍村附近，本工程對云浮發電廠二期2×135MW機組進行煙氣脫硝改造，選用 “高含塵布置方式”的選擇性催化還原法（SCR）煙氣脫硝工藝。脫硝系統用的反應劑為純氨，其品質符合國家標準GB536-88《液體無水氨》技術指標的要求。其中氨區按滿足一期2×125M W機組和二期2×135M W機組脫硝裝置氨耗量的要求進行設計。

氨區共分為三個區域：卸氨區、液氨儲罐區和液氨蒸發制備區。液氨的儲存、供應及排放過程如下：

（a）液氨的供應由液氨槽車運送，槽車與氨儲存系統之間用陸用卸料臂連接，利用卸料壓縮機將液氨由槽車輸入液氨儲罐內；

（b）利用壓差將儲罐中的液氨輸送到液氨蒸發槽內蒸發為氨氣，經氨氣緩沖槽來控制供氨的壓力恒定，氨氣流量由爐前噴氨流量調節閥控制；

（c）氨氣與稀釋空氣在混合器中混合均勻后，再通過氨噴射系統噴入煙道；

（d）氨氣系統緊急排放的氨氣則排入氨氣稀釋罐中，經水的吸收排入廢水池，再經由廢水泵送往電廠廢水處理系統。

二、液氨的火災危險性

根據《石油化工企業設計防火規范》（GB50160—2008）3.0.1與3.0.2條的規定，液氨屬于28℃≤閃點≤45℃的乙A類可燃液體，而氨氣與空氣混合物的爆炸極限是15.7～27.4%，屬于乙類可燃氣體。由于氨極易溶于水，液氨大量泄漏后與空氣混合形成密度比空氣大的蒸汽云，在地表滯留，遇明火、高熱會引起火災、爆炸、中毒等重大事故。

三、消防給水系統設計

氨區消防給水系統由三個部分組成：消防水噴霧系統、固定式消防水炮系統以及室外消火栓給水系統。

1.消防水噴霧系統

本工程在卸氨區和液氨儲罐區均單獨設置消防水噴霧系統。消防水源接自廠區室外臨時高壓消防給水管網，供水壓力0.8MPa。系統主要由電動雨淋閥組、Y型過濾器、信號閥、高速水霧噴頭和消防水泵接合器組成。

其中液氨儲罐區每個儲罐均設置兩套噴淋系統：水源接自廠區低壓工業水管路的降溫噴淋系統，用于罐體表面溫度冷卻和用于消防滅火和液氨泄漏稀釋吸收的消防水噴霧系統，。

1.1水噴霧系統供水強度

液氨儲罐區的水噴霧系統流量按罐體表面積計算，液氨卸料區的消水噴霧系統流量按槽車罐體表面積與萬向充裝系統覆蓋面積之和計算。其中噴霧強度主要依據國家規范和電廠內部規定綜合考慮。

電廠內部規定各液氨儲罐組的消防噴淋系統總流量不小于下表規定：

本工程液氨儲罐區有兩只儲罐，共用一套水噴霧系統，工作狀態時儲罐區任何一個氨泄漏報警閥打開，所有儲罐的噴頭同時噴水。每個儲罐容積為50m3，罐體表面積共130m2，因此確定液氨儲罐區噴霧強度為16L/（min·m2）。大于《石油化工企業設計防火規范》（GB50160—2008）8.10.13條規范的全壓力式液氨儲罐固定式水噴霧冷卻水供給強度不宜小于6L/（min·m2）要求。持續噴霧時間按6h計算。

液氨卸料區的噴霧強度按《石油化工企業設計防火規范》（GB50160—2008）和《水噴霧滅火系統設計規范》（GB50219—1995）結合考慮，確定其噴霧強度為9L/（min·m2）。持續噴霧時間按6h計算。

1.2水噴霧系統管路布置

按《水噴霧滅火系統設計規范》（GB50219—1995）3.2.4條規定，按矩形布置時，水霧噴頭之間的距離不大于1.4倍水霧錐底圓半徑，水霧錐底圓半徑按下列公式計算：

式中R——水水霧錐底圓半徑（m）

B——水霧噴頭的噴口與被保護對象的距離（m），本工程選0.6m

θ——水霧噴頭的霧化角（°），本工程選90°

經計算，確定水霧噴頭之間的距離不大于1.34米。

液氨儲罐區水噴霧干管沿儲罐環形布置，干管上連接水霧噴頭的支管間隔1.2m均勻布置。儲罐區水霧噴頭的支管由兩個90°彎頭連接組成，方便調整噴頭噴射角度，使其能覆蓋液氨儲罐頂部、法蘭及閥門等泄漏點較為集中的區域。

液氨卸料區頂部設有遮陽棚，水霧噴頭按矩形布置覆蓋整個卸料區域。噴頭噴口垂直向下，與液氨儲罐車頂間距不超過1m，經計算選取水霧噴頭的間隔為2.0m。

1.3水噴霧系統主要設備選型

氨儲罐區水噴霧系統配備電動雨淋閥組型號為ZSFY/SL-S460-100；高速水噴霧頭型號為ZSTWB-26.5-120，噴頭流量為50L/min，噴頭數量共40只。

液氨卸料區配備電動雨淋閥組型號為ZSFY/SL-S460-65；高速水噴霧頭型號為ZSTWB-43-90，噴頭流量為80L/min，噴頭數量共10只。

氨儲罐區水噴霧系統配兩只地上式消防水泵接合器，液氨卸料區配備一只地上式消防水泵接合器，型號均為SQS100-C。

氨區水噴霧系統試噴時采用氨氣觸發就地氨氣泄漏檢測器聯動、DCS畫面發指令觸發兩種方式分別進行。水噴霧系統施工調試完畢后，檢測系統運行良好，噴霧效果滿足設計要求。

2.消防水炮系統

本工程設四只手動固定式消防水炮，為直流/噴霧兩用，能上下、左右調節。水源接自氨區周圍室外消火栓給水管道，供水壓力0.8MPa。消防水炮型號為PS-L30，給水強度為30L/s，額定工作壓力0.7MPa。在圍墻外設置高1.4m的消防水炮操作平臺，設置位置保證覆蓋氨區所有可能的泄漏點，且距被保護對象不小于15m。

3.室外消火栓給水系統 （下轉） （上接）

氨區四周道路邊設置室外地上式減壓穩壓消火栓，水源接自廠區室外臨時高壓消防給水管網，供水壓力0.8MPa。氨區室外消火栓管道結合廠區室外消防管道形成環狀供水。室外消火栓的布置滿足《石油化工企業設計防火規范》（GB50160—2008）8.5.7條要求，消火栓間距不超過60m。室外地上式減壓穩壓消火栓型號為SSW100/65-1.6，共三只。且每只消火栓均配2支直流/噴霧兩用水槍和4條DN65長度25m的消防水帶。

4.消防排水

根據《石油化工企業設計防火規范》（GB50160—2008）5.2.27條要求，火災事故狀態下，受污染的消防水應有效收集和排放。消防滅火和液氨泄漏稀釋吸收的混合氨液水對土壤、空氣和水源都可造成非常嚴重的危害，因此不能直接排入附近道路的雨水系統中。本工程在氨區圍墻內設置廢水池，廢水池容積和廢水排放泵與氨區消防用水量匹配，含氨廢水通過地溝收集到廢水池里，然后由廢水排放泵加壓排到廠區污水處理站處理。

結語：

本工程消防給水設計嚴格遵循國家和地方的防火規范及規定，結合其他氨泄漏自動檢測系統、火災自動報警系統及防雷防靜電系統等防火措施，使氨區火災危險程度及事故損失降低到最低限度。在正常生產過程中，定期對消防設備進行試運行和維修保養，保證其在發生火災危險時有效發揮作用。

參考文獻：

[1]《石油化工企業設計防火規范》（GB50160—2008）.

[2]《水噴霧滅火系統設計規范》（GB50219—1995）.

[3]《自動噴水滅火系統設計規范》（GB50084—2001）.

[4]《燃煤發電廠液氨罐區安全管理規定》.國家能源局，2014.