燃機電廠氣體消防系統方案探討

摘要：按《火力發電廠與變電站設計防火標準》（GB"50229—2019）要求在燃機電廠主廠房集控樓電子設備間、配電室、電纜夾層、繼電器室、工程師室、鍋爐輔助間電子設備間、GIS樓網絡繼電器室、檢修綜合樓檔案室等場所設置固定式氣體滅火系統。主要從氣體滅火系統種類及挑選、氣體滅火器的選擇兩個方面進行討論，致力于獲取燃機電廠預制滅火系統以及管網滅火系統最優方案。

關鍵詞：燃機電廠"氣體滅火系統種類"氣體滅火系統選用"滅火性能"滅火劑對比

中圖分類號：TU271;TU998.1

Discussion"on"Gas"Fire"Protection"System"Scheme"of"Gas"Turbine"Power"Plants

LI"Yeqing

China"Energy"Engineering"Group"Guangdong"Electric"Power"Design

Institute"Co.，"Ltd.，"Guangzhou，"Guangdong"Province，"510799"China

Abstract："According"to"the"requirements"of"“Fire"Protection"Standard"for"Design"of"Thermal"Power"Plants"and"Substations”"（GB"50229—2019），"fixed"gas"fire"extinguishing"systems"are"installed"in"the"electronic"equipment"room，"distribution"room，"cable"interlayer，"relay"room，"engineer"room，"electronic"equipment"room"of"boiler"auxiliary"room，"GIS"building"network"relay"room，"and"comprehensive"maintenance"building"archives"rooms"in"the"main"control"building"of"the"gas"turbine"power"plant."The"following"discussion"focuses"on"the"types"and"selection"of"gas"fire"extinguishing"systems，"as"well"as"the"selection"of"gas"fire"extinguishers，"in"order"to"obtain"the"optimal"solution"for"prefabricated"fire"extinguishing"systems"and"pipeline"fire"extinguishing"systems"in"gas"turbine"power"plants.

Key"Words："Gas"turbine"power"plant;"Types"of"gas"fire"extinguishing"systems;"Selection"of"gas"fire"extinguishing"system;"Fire"extinguishing"performance;"Comparison"of"fire"extinguishing"agents

一般燃機電廠的主廠房、集控樓和鍋爐輔助間內的電子設備室、配電室、繼電器室中安裝有大量貴重的電子、電氣設備。采用常規水消防，產生的水漬對貴重設備造成的損害較大，按《火力發電廠與變電站設計防火標準》（GB"50229—2019）要求在主廠房集控樓電子設備間、配電室、電纜夾層、繼電器室、工程師室、鍋爐輔助間電子設備間、地理信息系統（Geographic"Information"System，GIS）樓網絡繼電器室、檢修綜合樓檔案室等場所設置固定式氣體滅火系統。

氣體滅火控制系統由火災報警控制器、智能感溫探測器、智能光電感煙探測器與系統總線組成，氣體滅火系統對保護重要設備財產發揮的巨大作用，氣體滅火控制系統主要運用在數據中心、高精度儀器、電氣室以及檔案室等不能用水的滅火的區域。以下對氣體滅火系統展開分析探討。

1"氣體滅火系統的種類及選用

氣體滅火系統按系統的組成不同，主要分為預制滅火系統與管網滅火系統兩大類。

1.1"預制滅火系統

預制滅火系統是一種預先設置、制造和組裝好的自動滅火系統，又被稱作無管網滅火系統。這種系統一般用于保護一些特定類型的火災風險，如廚房、電氣室等。預制滅火系統常常由一套完整的滅火裝置所組成，包含探測設備、報警設備、滅火劑存儲設備以及噴頭等設備。預制滅火系統具有快速安裝、易于組裝、較為經濟以及易于維護等優點。這種滅火系統經過提前設置與組裝，可以迅速安裝在失火區域，有效降低安裝時間；這種滅火系統能夠依據特殊區域的火災風險與保護要求進行制造；這種系統相比制定的滅火系統成本低，經濟效益高，因為在制造與組裝過程中能夠大批次生產，帶來大規模經濟效益；這種滅火系統一般都是模塊化設置，便于進行后期養護與檢查。運用該種系統時，保護區域面積最好在450～1"500"m3之間。一個區域內安裝的該系統，總個數最好不要超出10個。

1.2"管網滅火系統

管網滅火系統是針對特殊的應用情況進行設置計算，把滅火物質從存儲設備經過干管、支管、傳送到噴射零件進行噴射的滅火系統。該系統中滅火劑設備與驅動氣體設備均放在指定的儲存間，并經過管道將滅火物質傳送到保護區域，通過噴嘴將滅火物質霧化噴出。與預制網系統相比較，具有更高的安全性與可靠性。運用該系統時，保護區域的面積應該在700～3"500"m3之間，相較于預制滅火系統可以防護的區域面積更大。

1.3預制滅火系統與管網滅火系統適用場合

管網滅火系統一般需設置專用氣瓶間并敷設相應滅火系統管網，對單個或較少防護區而言投資高于預制滅火系統，但多個防護區組合，采用組合分配系統時，經濟性較好，且管網滅火系統適用范圍大于預制滅火系統。

2""氣體滅火劑的選擇

2.1""氣體滅火劑選擇原則

氣體滅火系統滅火劑選擇需考慮如下因素。

2.1.1""環境因素

在挑選氣體滅火劑時，環境因素是需要考慮的重要因素之一。在挑選氣體滅火劑的時候應該先考慮不影響大氣臭氧層的滅火劑，首先，挑選臭氧耗損潛能值（Ozone"Depletion"Potential，ODP）為零的滅火物質；其次，氣體滅火物質應擁有比較低的全球變暖潛能值（Global"Warming"Potential，GWP），以此降低對全球變暖的影響；最后，氣體滅火劑應該挑選對環境污染影響較小的物質，減少對環境和人體健康造成的不良影響。

2.1.2""毒性

在挑選氣體滅火系統中滅火物質的過程中，滅火劑的毒性是另一個需要考慮的重要因素之一。因為滅火劑的毒性與工作人員安全和環境健康有直接關聯。氣體滅火系統的毒性指標一般用無毒反應濃度和有毒反應濃度來表示。

無毒性反應濃度：在觀察條件下，不會導致滅火劑毒性最大濃度。

有毒性反應濃度：在觀察條件下，會引起滅火劑毒性的最小濃度。

因此，在挑選滅火劑時應該盡量選擇一些對人體無害的物質。首先，要考慮滅火劑在高溫環境下所產生的熱分解，有些時候形成的物質具有較低的毒性。其次，在避免毒性的時候，應該挑選一些毒性較低的物質，這對于人群密集場所的應用尤為重要。最后，要考慮到滅火劑的可回收性與再充裝成本，挑選一些容易回收和再充裝的滅火物質，這樣不僅能減少對環境的影響還能降低經濟成本。

2.1.3""滅火性能

滅火劑的滅火效果是挑選滅火物質的需要著重考慮的因素之一。滅火效果一般從滅火濃度、速度兩個方面進行比較，滅火機理決定著滅火濃度和滅火速度的關鍵因素。對滅火機理進行分析，氣體滅火系統可以分為化學滅火系統與物理滅火系統兩種。

2.2""常用氣體滅火劑

氣體滅火劑包括哈龍1211、1301滅火劑，按照《中國消耗臭氧層物質逐步淘汰國家方案》的規定，我國已于2005年停止生產哈龍1211滅火劑，1301滅火劑也將于2010年停止生產，近年來哈龍氣體滅火劑已逐漸被相繼出現的其他新型潔凈滅火劑所取代，包括CO2、FM200、惰性氣體（如IG-541混合氣體——氮氣、氬氣和CO2、IG"100氮氣、IG"01氬氣、IG"55混合氣體——氬氣、氮氣）"，以上固定式氣體滅火系統中除IG"01和IG"55氣體滅火系統外，其他固定式氣體滅火系統已有成熟的生產廠家的設備，并通過了國家固定滅火系統和耐火構件質量監督檢驗中心的型式檢驗。隨著科學技術的發展，近年還出現了一種保護較小封閉空間的新型火探管式自動探火滅火裝置。以上氣體滅火系統在設計、施工及驗收時執行現行國家或省級地方消防標準[2-3]。

2.3"CO2滅火系統

CO2在常溫狀態下，是一種沒有顏色、沒有氣味，并且不會導電的中性、沒有腐蝕性能的惰性氣體，它是氣體滅火系統中最常用的滅火氣體。通常CO2會被高壓液化后裝入罐中存儲，噴射時氣體的體積就會迅速膨脹并且吸收大量的熱量，可以有效降低火災現場的溫度，與此同時，稀釋被防護空間中氧氣的濃度，進行窒息滅火。CO2的成本較低，并且滅火時不會污染保護區域內的環境，在滅火完畢之后，消散快且不留痕跡。著重注意的是CO2對人體具有窒息的作用，這種滅火系統只能運用在沒人的場所，如在有人的場所安裝運用時應該盡快疏散人員。

CO2不同種類的存儲壓力、存儲裝備可以分為兩種滅火系統，分別是高壓二氧化碳滅火系統和低壓滅火系統。不同的CO2滅火系統中的壓強、溫度等指標均不同。具體指標如表1所示。

2.3.1""FM200氣體滅火系統

FM200是國際上公認的最理想、最潔凈的氣體滅火系統，隨著我國環保意識的逐漸上升，推動氣體消防不斷改革與發展，這是因為傳統的氣體滅火系統對人們生活的環境具有一定的傷害。FM200氣體滅火劑的主要成分是CF3CHFCF3，它是一種不導電、具有揮發性、在使用過程中沒有殘留物質的滅火劑。FM200氣體滅火系統運用在全埋式的環境中，它可以將物理與化學反應相結合，有效地降低熱能，阻止火災的蔓延。其具有安全、潔凈、速度快、效率高等優勢。

2.3.2""惰性氣體滅火系統

惰性氣體和其他物質不會發生反應，并且不參與任何化學過程（如燃燒）"。在滅火過程中惰性氣體不會產生副產物并且對臭氧層沒有消極影響，屬于環保的潔凈氣體滅火劑[4]。

2.3.3""IG-541混合氣體滅火系統

IG-541滅火劑由大氣中的N2、Ar以及CO2組成，其中N2占比最多，其次是Ar，最后是CO2。IG-541混合氣體滅火系統一般通過降低保護區域中氧氣濃度至正常水平，致使火源不能正常燃燒，進而達到滅火的目的。IG-541混合氣體滅火系統適用于多種場合，包含計算機房、電子實驗室以及電氣室等對設備要求比較高的場所。其具有環保、安全、無殘留物等特點。

IG-541全淹沒系統適用于撲救A、B、C類火災和電氣設備。

2.3.4""IG"100純氮氣滅火系統

IG"100滅火系統是采用100%的氮氣天然惰性氣體作為滅火劑。與IG-541氣體滅火系統相同，N2是非燃燒氣體，對燃燒起窒息作用，是良好的滅火劑。通過用氮氣替換周圍空氣，空氣中的O2濃度降低了，燃燒過程被制止并且氣體分子吸收了一部分熱能，使得火焰溫度低于500"℃，從而將火熄滅[5]。

根據工程經驗，FM200、IG-541氣體滅火系統均有國產產品和進口產品（國內代理），進口產品如鋼瓶等能夠國產化。經初步咨詢，除氣體滅火系統的電氣控制操作裝置及氣體輸送管道外，FM200滅火系統設備初期投資比IG-541滅火系統略低，但FM200滅火系統滅火劑再充裝費用較高，且各區域的差異較大。

3"結語

綜上所述，燃機電廠主廠房和集控樓組合分配式氣體滅火系統推薦采用IG-541氣體滅火系統，安全可靠、高效環保，建議瓶頭閥、選擇閥等關鍵部件進口，其他部件國產，提高國產化率，節約投資。對于預制氣體滅火系統，由于預制氣體滅火裝置氣瓶直接放置在防火區內，IG541滅火系統采用氣態存儲，氣瓶較大且存儲壓力高，因此市場上預制氣體滅火系統一般均采用FM200滅火劑；另外，預制氣體滅火系統也不需考慮輸送距離問題，因此，燃機電廠預制氣體滅火系統推薦采用FM200滅火劑。

參考文獻

[1] 許鋼，許崢，袁金霖，等.風力發電場海上升壓變電站消防滅火系統設計[J].水電與抽水蓄能，2021，7（6）：103-106.

[2] 劉建民.氣體滅火系統改造研究[J].設備管理與維修，2022（14）：92-94.

[3] 徐方.氣體滅火系統應用情況調查與分析[J].中國人民警察大學學報，2023，39（12）：63-67.

[4] 劉天翔.IG541惰性氣體滅火系統噴放管網壓力分析[J].今日消防，2024，9（3）：34-38.

[5] 賴海靈，豐漢軍，賀宇飛，等.IG-100氣體滅火系統關鍵問題的探討[C]//中國建筑學會建筑給水排水研究分會.中國建筑學會建筑給水排水研究分會第四屆第一次全體會員大會暨學術交流會論文集.廣州：廣州市設計院，2022：5.