生物質電廠料場防火技術體系研究

高　友，姜　帥

（1.國能生物發電集團有限公司，北京　100052；2.國網節能服務有限公司，北京　100052）

生物質電廠料場防火技術體系研究

高友1，姜帥2

（1.國能生物發電集團有限公司，北京100052；2.國網節能服務有限公司，北京100052）

分析了生物質電廠料場火災事故原因及其防火技術現狀，闡述了料場防火技術體系的構成及內涵，主要包括事前監測、事中探測、事后撲救以及消防監控中心，并針對這幾方面對生物質電廠料場防火技術體系的應用提出了建議。

生物質電廠；料場；防火技術體系；火災事故

0　引言

隨著生物質發電產業的發展壯大，生物質發電廠存在的安全問題也逐漸浮出水面。近年來，生物質電廠料場火災事故頻繁發生，造成的經濟損失和社會影響較大，引起了政府和安全監管部門的高度關注。

1　生物質電廠料場火災事故原因分析

分析料場火災事故原因，有管理上的也有技術上的，有客觀上的也有主觀上的。

（1） 料場火災危險因素極其復雜，防控難度較大。生物質燃料容易因內部水分高而發生生化反應引起熱量聚集而自燃。露天存放的燃料容易受到雷擊、田間燒荒、祭祀燒紙、煙花爆竹、孔明燈等外界火源的威脅。料場內部存在燃料粉碎加工、裝卸、運輸、堆垛等人工和機械作業，容易發生因車輛排氣管火花、電氣火花、車輪與燃料摩擦起火、吸煙等因素引發的火災事故。局部地區甚至存在人為縱火風險。

（2） 生物質電廠使用的小麥秸稈、玉米秸稈、蘆葦等黃色燃料的燃點較低，極易被引燃，發生火災后擴散速度極快，而目前國內生物質電廠一般距離當地縣城較遠，沒有組建自己的專業消防隊伍，普通員工滅火技能無法滿足現場要求，很容易造成火情擴大甚至釀成火災事故。

（3） 根據調查情況，目前國內生物質電廠料場防火科技化水平普遍不高，防火技術力量薄弱，僅配置有消防栓、滅火器、普通視頻監控等基本設施，而在火災隱患監測、初期火情探測、火災報警以及先進滅火技術等方面應用甚少，缺乏完善的防火技術體系。

在生物質發電產業快速發展的大環境下，探索建立生物質電廠料場防火技術體系，對于防范料場火災事故將起到重要作用，也是快速提高生物質電廠料場火災防控能力的重要抓手。

2　生物質電廠料場防火技術現狀

2.1火災隱患監測

目前國內大部分生物質電廠主要利用人工巡檢和定期測溫方式來發現燃料溫度異常、自燃等隱患。但由于人員安全技能不足、責任心不到位等問題，往往造成巡檢工作流于形式，不能及時發現料場存在的隱患。從調查情況看，目前在用測溫設備存在易損壞、測溫數據不準確等問題。另外，由于測溫數據顯示器需要人工檢查并記錄，實際工作中也存在檢查不及時的現象。

2.2初期火情探測

目前大部分生物質電廠都在料場四周安裝了可見光視頻監控設備，通過電腦視頻監控畫面監視料場異常情況或初期火情，對初期火情探測有一定效果。不足之處在于，這種可見光視頻監控設備只能白天工作，無法對夜間料場內部情況進行監視，而且不具備火災報警功能。某些生物質電廠由于視頻監控器安裝數量不足、角度設置不合理等因素，存在監控盲區，不利于發現初期火情，同時也給人為縱火等不法行為以可趁之機。

2.3火災撲救

目前生物質電廠料場火災撲救基本依靠料場消防水系統以及滅火器、消防水桶等，在初期火情發現及時、消防水使用迅速的情況下，一般均能將其撲滅。如果發現及時性受到限制，滅火效果將會受到影響，往往造成火情擴大。此外，大部分生物質電廠未建立消防監控中心，料場內部也普遍沒有安裝火災自動報警系統，某些生物質電廠雖然在料場內安裝了手搖式火災報警器或電子火災報警喇叭，但由于無法做到統一監控和集中處理，應急反應時間滯后，影響整個火災救援的效果。

3　生物質電廠料場防火技術體系構成及內涵

我國消防工作堅持“預防為主、防消結合”的方針，料場防火工作必須堅持事前預防為主的原則，同時兼顧事中控制和事后火災撲救。事前預防的目的在于發現隱患并實現預警，將隱患消滅在萌芽狀態；事中控制的目的在于及時發現險情并發布警報，以便采取有效措施；事后撲救的目的在于快速、準確、有效地進行初期火情的控制、撲救，將損失降低到最小。同時，還需要一個信息收集和處理中心，對現場預警信息、險情以及火災警報等進行分析和處理。

通過上述分析，為了滿足全過程火災防控要求，實現料場防火工作從事后管理向超前預控轉變、從管理事故向管理隱患轉變、從管理應急向管理預警轉變，提出“事前預防、事中控制、事后撲救、集中監控”的料場防火技術體系構成。具體內涵如下。

（1） 事前監測：利用無線測溫、紅外探測等先進技術，實現實時或流動監測料垛內部溫度異常情況，并能實現預警功能。

（2） 事中探測：利用紅外熱成像技術，實現實時探測料垛表面因內部炭化引起的溫度異常或自燃而竄出的火星，以及電氣火花、機動車排氣管火花等因素引起的初期火情，并能實現預警。

（3） 事后撲救：利用消防水炮技術，實現對各種因素引發的初期火災的有效控制和撲救。

（4） 集中監控：建立消防監控中心，通過電腦監控畫面和數據信息對料場發生的異常情況進行集中監控和處理。

完善后的料場防火技術體系相比原技術體系提高了防火工作科技化程度和安全可靠性，增強了安全防控的系統性和全面性。料場防火技術體系完善前后對比如表1所示。

表1　料場防火技術體系對比

4　生物質電廠料場防火技術體系應用建議

4.1事前監測

生物質燃料自燃是造成料場火災事故的重要因素。自燃的根本原因是料垛內部發生生化反應放熱，熱量未能及時散發導致溫度升高，達到燃料著火點引發火災事故。利用事前監測技術實時監測料垛內部溫度，及時掌握溫度變化情況，對垛溫高的部分進行拆垛、翻曬，避免垛溫進一步升高發生炭化和自燃。

通過對火力發電企業、變電站、造紙企業進行調研，發現溫度監測方法較多，如氣體測溫法、鉆棒測溫法、紅外測溫法等。結合生物質電廠實際情況，采取鉆棒測溫法較為實用。鉆棒測溫法是指將前端帶有測溫探頭的電子測溫棒直接插入料垛內部以探測垛內溫度的方法，一般采取固定式測溫、流動式測溫或2者組合的方式。鉆棒式測溫數據讀取有就地溫度表顯示和遠方顯示2種。遠方顯示是通過帶有無線傳輸功能的設備將溫度值傳輸至電腦或手機實現遠方查閱，而且具備超溫報警、溫度曲線圖繪制等先進功能，能起到分析和預警作用。

4.2事中探測

事中探測技術可以探測料垛表面因內部炭化引起的溫度異常或自燃而竄出的火苗，以及電氣火花、機動車排氣管火花等因素引起的初期火情。由于生物質電廠料場多數是室外露天形式，普通煙感探測設備無法使用，一般采用紅外探測法和紅外熱成像探測法。紅外探測法是指利用紅外設備對料垛表面溫度異常情況進行探測的方法，一般利用便攜式紅外探測儀（常見于電氣設備測溫）進行地面流動式巡測。這種方法無需近距離對料垛本身進行操作，操作安全性大大提高，不足之處是只能進行“點”的探測。紅外熱成像探測法是指利用紅外熱成像設備對需要監測的對象進行探測的方法，其不僅能夠實現“面”的探測，而且能夠實現報警功能，且在夜晚、大霧、灰塵等惡劣環境下依然可以工作，彌補了普通可見光視頻監控設備的諸多不足。

根據實際需要，紅外熱成像探測設備可采取固定式和流動式2種。固定式是將紅外熱成像設備安裝在高處平臺之上，對整個料場進行監控和探測；平臺高度應高于料垛最高點，且相對布置，避免監控盲區。流動式是利用手持式紅外熱成像設備進行地面流動巡測。

4.3事后撲救

料場火災發生初期，如果及時采取滅火措施，可有效抑制火情發展，避免火災事故發生及擴大。消防水炮技術的應用可以有效提高初期火情的撲救效率。常用消防水炮有以下3種類型。

（1） 手動消防水炮。手動消防水炮是由操作人員直接手動控制消防炮射流形態、回裝及俯仰角度的消防水炮。可安裝在消防車上，在消防車可以及時到達的區域進行人工操作滅火。在不具備消防水系統的臨時租賃料場，可利用地下井水建設消防水池，并配置移動式手動消防水炮，提高滅火效率。手動消防水炮具有操作簡便、投資較省、維修方便的優點。手動消防水炮發揮作用的前提是發現火情要準確、人員到位要及時、設備啟動要迅速。

（2） 電動消防水炮。電動消防水炮是與接收器配套使用，實現遠距離無線、有線控制來完成流量調節、直流、噴霧以及水平回轉、俯仰轉動動作的消防水炮。適用于熱輻射較大、人員不便于靠近的場所，可保證人員安全，提高滅火效率。電動消防水炮可以配置在具備消防水系統的露天料場周邊、容易發生人為縱火區域以及干料棚內部。

（3） 智能消防水炮。智能消防水炮是與火災探測器聯動的自動消防水炮。能夠在無人工干預情況下自動發現火災，判斷火源點的位置，自動調整消防水炮的回轉和俯仰角度，使其噴射口對準起火點，開展滅火作業。其特點是主動探測、主動定位、自動控制。生物質電廠可根據實際情況在干料棚等部位配置智能化消防水炮。目前國內個別生物質電廠已經采用這種技術，而且應用效果良好。

以上3種消防水炮可單獨使用，也可組合使用。手動消防水炮安裝方便，操作簡單；電動和智能消防水炮需要制作高位平臺，對水壓要求較高，一般需建設獨立消防泵系統，施工費用較高。地處東北等寒冷地區的單位，消防水炮系統應采取有效的防寒防凍措施，防止消防管道凍裂影響正常使用。

4.4消防監控中心

將現場料垛無線測溫數據、紅外熱成像圖像等信號或信息引入監控中心，設置電腦視頻畫面。監控中心設置專人進行24 h值守，負責監控畫面巡視、報警信號處理、警報發布、緊急聯絡等工作。通過電腦監控畫面和數據信息對料垛溫度情況、料場內動火作業、車輛作業、粉碎作業、田間燒荒以及可能發生的人為縱火等情況進行不間斷的監視，發現異常情況及時處理。

由于各生物質電廠料場自身特點不同，料場防火技術體系建設應充分考慮實際情況，選擇合適的技術和裝備。同時，應加強料場防火制度體系建設，規范燃料堆垛和苫蓋，做好料場門禁管理和火源控制，加強消防應急演練等基礎管理工作，做到與料場防火技術體系相輔相成，更好地服務于生物質電廠料場防火全局工作。料場防火技術體系應用流程圖如圖1所示。

5　結束語

生物質電廠料場防火技術體系是建立在先進技術基礎之上的全過程防控體系，安全可靠性較原有技術體系大大提高，能夠彌補人工巡檢的不足，有利于提高初期火情的探測效果，增強火災撲救的及時性和有效性。隨著料場防火技術體系不斷完善和應用的深入，生物質電廠料場防火科技化水平會不斷得到提高，料場火災防控能力也會增強，對減少和防止料場火災事故的發生將起到積極作用。

1 中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB 50762—2012秸稈發電廠設計規范［S］.北京：中國計劃出版社，2012.

2 國家能源局.DL 5027—2015電力設備典型消防規程［S］.北京：中國電力出版社，2015.

圖1　料場防火技術體系應用流程

中國電科院成功研制國內首臺110 kV超導裝備高壓引線樣機

8月25日，中國電力科學研究院牽頭承擔的國家電網公司科技項目“超導裝備高壓引線關鍵技術研究”順利通過驗收。項目成功研制了國內首臺110 kV超導裝備高壓引線樣機，并通過絕緣性能的國標測試。

超導電力裝備具有容量大、損耗小、載流密度高等特點，采用超導電力裝備構建新型電網是未來發展堅強智能電網可供選擇的先進技術方案之一。超導電力裝備工作在低溫（液氮、液氦等）環境中，與常規電網的電氣連接和溫度過渡通過高壓引線實現。高壓引線工作在深冷和高溫度梯度條件下，特殊的工作環境帶來了在絕緣材料選型、引線絕緣設計與制造工藝等多方面的挑戰，是超導電力裝備技術研發與工程應用的瓶頸之一。由于技術難度高、開展研究的時間短，此前，國外相當國內110 kV電壓等級超導高壓引線研發成功的機構只有法國耐克森公司、日本古河電氣工業株式會社和韓國LS cable公司，國內則尚未開展相關的研究工作。

中國電科院聯合北京電力經濟技術研究院、中國科學院電工研究所，開展了液氮溫區高性能聚合物選型與合成技術研究，提出了適用于液氮溫區和110 kV電壓等級下的浸漬絕緣材料配方及其成型工藝；進行了超導裝備電流引線絕緣設計與制造工藝研究，完成了國內首臺110 kV超導裝備高壓引線樣機研制。

項目研究成果將使國家電網公司超導電力應用技術的研究步入世界前列，提升公司在相關領域的實力和技術儲備，并為超導電力技術后續的研發和應用奠定良好基礎。

（來源：國家電網公司網站 2016-08-31）

2016-04-21。

高友（1979-），男，工程師，主要從事電力安全方面的工作，email：419453392@qq.com。

姜帥（1991-），男，碩士，主要從事環境管理方面的工作。