云浮电厂2x135MW燃煤机组氨区消防给水系统设计探讨

张茕

【摘要】对云浮电厂2x135MW燃煤机组烟气脱硝工程氨区消防给水系统进行了介绍，讲述对于液氨储罐区和装卸区消防给水设计的要点。

【关键词】液氨储罐；消防水喷雾系统；固定式消防水炮；室外消火栓

一、项目概况

云浮发电厂厂址位于广东省云浮市河口镇北约1km的低围村附近，本工程对云浮发电厂二期2×135MW机组进行烟气脱硝改造，选用 “高含尘布置方式”的选择性催化还原法（SCR）烟气脱硝工艺。脱硝系统用的反应剂为纯氨，其品质符合国家标准GB536-88《液体无水氨》技术指标的要求。其中氨区按满足一期2×125M W机组和二期2×135M W机组脱硝装置氨耗量的要求进行设计。

氨区共分为三个区域：卸氨区、液氨储罐区和液氨蒸发制备区。液氨的储存、供应及排放过程如下：

（a）液氨的供应由液氨槽车运送，槽车与氨储存系统之间用陆用卸料臂连接，利用卸料压缩机将液氨由槽车输入液氨储罐内；

（b）利用压差将储罐中的液氨输送到液氨蒸发槽内蒸发为氨气，经氨气缓冲槽来控制供氨的压力恒定，氨气流量由炉前喷氨流量调节阀控制；

（c）氨气与稀释空气在混合器中混合均匀后，再通过氨喷射系统喷入烟道；

（d）氨气系统紧急排放的氨气则排入氨气稀释罐中，经水的吸收排入废水池，再经由废水泵送往电厂废水处理系统。

二、液氨的火灾危险性

根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160—2008）3.0.1与3.0.2条的规定，液氨属于28℃≤闪点≤45℃的乙A类可燃液体，而氨气与空气混合物的爆炸极限是15.7～27.4%，属于乙类可燃气体。由于氨极易溶于水，液氨大量泄漏后与空气混合形成密度比空气大的蒸汽云，在地表滞留，遇明火、高热会引起火灾、爆炸、中毒等重大事故。

三、消防给水系统设计

氨区消防给水系统由三个部分组成：消防水喷雾系统、固定式消防水炮系统以及室外消火栓给水系统。

1.消防水喷雾系统

本工程在卸氨区和液氨储罐区均单独设置消防水喷雾系统。消防水源接自厂区室外临时高压消防给水管网，供水压力0.8MPa。系统主要由电动雨淋阀组、Y型过滤器、信号阀、高速水雾喷头和消防水泵接合器组成。

其中液氨储罐区每个储罐均设置两套喷淋系统：水源接自厂区低压工业水管路的降温喷淋系统，用于罐体表面温度冷却和用于消防灭火和液氨泄漏稀释吸收的消防水喷雾系统，。

1.1水喷雾系统供水强度

液氨储罐区的水喷雾系统流量按罐体表面积计算，液氨卸料区的消水喷雾系统流量按槽车罐体表面积与万向充装系统覆盖面积之和计算。其中喷雾强度主要依据国家规范和电厂内部规定综合考虑。

电厂内部规定各液氨储罐组的消防喷淋系统总流量不小于下表规定：

本工程液氨储罐区有两只储罐，共用一套水喷雾系统，工作状态时储罐区任何一个氨泄漏报警阀打开，所有储罐的喷头同时喷水。每个储罐容积为50m3，罐体表面积共130m2，因此确定液氨储罐区喷雾强度为16L/（min·m2）。大于《石油化工企业设计防火规范》（GB50160—2008）8.10.13條规范的全压力式液氨储罐固定式水喷雾冷却水供给强度不宜小于6L/（min·m2）要求。持续喷雾时间按6h计算。

液氨卸料区的喷雾强度按《石油化工企业设计防火规范》（GB50160—2008）和《水喷雾灭火系统设计规范》（GB50219—1995）结合考虑，确定其喷雾强度为9L/（min·m2）。持续喷雾时间按6h计算。

1.2水喷雾系统管路布置

按《水喷雾灭火系统设计规范》（GB50219—1995）3.2.4条规定，按矩形布置时，水雾喷头之间的距离不大于1.4倍水雾锥底圆半径，水雾锥底圆半径按下列公式计算：

式中R——水水雾锥底圆半径（m）

B——水雾喷头的喷口与被保护对象的距离（m），本工程选0.6m

θ——水雾喷头的雾化角（°），本工程选90°

经计算，确定水雾喷头之间的距离不大于1.34米。

液氨储罐区水喷雾干管沿储罐环形布置，干管上连接水雾喷头的支管间隔1.2m均匀布置。储罐区水雾喷头的支管由两个90°弯头连接组成，方便调整喷头喷射角度，使其能覆盖液氨储罐顶部、法兰及阀门等泄漏点较为集中的区域。

液氨卸料区顶部设有遮阳棚，水雾喷头按矩形布置覆盖整个卸料区域。喷头喷口垂直向下，与液氨储罐车顶间距不超过1m，经计算选取水雾喷头的间隔为2.0m。

1.3水喷雾系统主要设备选型

氨储罐区水喷雾系统配备电动雨淋阀组型号为ZSFY/SL-S460-100；高速水喷雾头型号为ZSTWB-26.5-120，喷头流量为50L/min，喷头数量共40只。

液氨卸料区配备电动雨淋阀组型号为ZSFY/SL-S460-65；高速水喷雾头型号为ZSTWB-43-90，喷头流量为80L/min，喷头数量共10只。

氨储罐区水喷雾系统配两只地上式消防水泵接合器，液氨卸料区配备一只地上式消防水泵接合器，型号均为SQS100-C。

氨区水喷雾系统试喷时采用氨气触发就地氨气泄漏检测器联动、DCS画面发指令触发两种方式分别进行。水喷雾系统施工调试完毕后，检测系统运行良好，喷雾效果满足设计要求。

2.消防水炮系统

本工程设四只手动固定式消防水炮，为直流/喷雾两用，能上下、左右调节。水源接自氨区周围室外消火栓给水管道，供水压力0.8MPa。消防水炮型号为PS-L30，给水强度为30L/s，额定工作压力0.7MPa。在围墙外设置高1.4m的消防水炮操作平台，设置位置保证覆盖氨区所有可能的泄漏点，且距被保护对象不小于15m。

3.室外消火栓给水系统 （下转） （上接）

氨区四周道路边设置室外地上式减压稳压消火栓，水源接自厂区室外临时高压消防给水管网，供水压力0.8MPa。氨区室外消火栓管道结合厂区室外消防管道形成环状供水。室外消火栓的布置满足《石油化工企业设计防火规范》（GB50160—2008）8.5.7条要求，消火栓间距不超过60m。室外地上式减压稳压消火栓型号为SSW100/65-1.6，共三只。且每只消火栓均配2支直流/喷雾两用水枪和4条DN65长度25m的消防水带。

4.消防排水

根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160—2008）5.2.27条要求，火灾事故状态下，受污染的消防水应有效收集和排放。消防灭火和液氨泄漏稀释吸收的混合氨液水对土壤、空气和水源都可造成非常严重的危害，因此不能直接排入附近道路的雨水系统中。本工程在氨区围墙内设置废水池，废水池容积和废水排放泵与氨区消防用水量匹配，含氨废水通过地沟收集到废水池里，然后由废水排放泵加压排到厂区污水处理站处理。

结语：

本工程消防给水设计严格遵循国家和地方的防火规范及规定，结合其他氨泄漏自动检测系统、火灾自动报警系统及防雷防静电系统等防火措施，使氨区火灾危险程度及事故损失降低到最低限度。在正常生产过程中，定期对消防设备进行试运行和维修保养，保证其在发生火灾危险时有效发挥作用。

参考文献：

[1]《石油化工企业设计防火规范》（GB50160—2008）.

[2]《水喷雾灭火系统设计规范》（GB50219—1995）.

[3]《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084—2001）.

[4]《燃煤发电厂液氨罐区安全管理规定》.国家能源局，2014.