热电站输煤钢栈桥消防系统中美规范的差异

　　近年电站输煤系统火灾频发,已成电厂重要火灾隐患[1]。热电站肩负下游的蒸汽动力源头,一旦输煤系统发生火灾将直接造成电站无法运行而停汽,引起下游很多热用户或企业的停产,导致无法估量的损失。钢制栈桥可以地面拼装、高空吊装,施工便利,相比传统的混凝土达到降低高空支模架、提高施工速度,2000年后在热电站逐渐得以推广应用。但钢结构受热易软化,火灾耐火性较混凝土差,为保护钢栈桥在火灾中不易受损需设置合适的消防保护措施。

　　1 火灾特点

　　封闭式输煤钢栈桥发生火灾的主要原因由于缺乏对煤或积粉的及时清理,造成局部煤粉聚集引起煤粉自燃或轰燃。闭式输煤栈桥横向通道受输煤皮带的阻断,很难从一侧快速抵达到另一侧准确对起火点进行灭火;钢栈桥通常高空架设连接转运站或破碎楼,火灾援救及灭火出入口有限,且栈桥上可供消防进入的窗口也很狭小,极不利操作;钢栈桥又比较高,特别与主厂房衔接段通常在30m之上,若不借用消防登高设备,很难利用室外消防设施进行有效灭火[2,3]。

　　此外,闭式钢栈桥室内易形成抽风或风筒效应,火势形成的上升气流沿着运动皮带快速向通廊的高处蔓延,致使燃烧快速和猛烈,若反应稍有不慎易造成输煤钢栈桥的整个燃烧,直至全部烧毁。为此,美国NFPA规范和国内《火力发电厂与变电站设计防火规范》(GB50229-2019)对封闭输煤钢栈桥均有相当多的消防要求[4]。

　　2 国内与美国NFPA规范差异

　　国内《火力发电厂与变电站设计防火规范》(GB50229-2019)第3.0.1、6.1.4和6.15条规定了封闭式运煤栈桥火灾危险性为丁类,耐火等级为二级;对设计煤斗、落煤管时应采取防撒和防积煤措施;输送带和导料槽的防密封条应采用阻燃型,落煤管的内衬应采用不燃材料等规定;此外在7.1.6、7.1.7、7.1.9和7.5.3条还规定相应的水消防措施。

　　同样,针对输煤栈桥系统美国国家防火协会(NFPA)与此对应的规范:《Recommended Practice for Fire Protection for Electric Generating Plants and High Voltage Direct Current Converter Stations》(NFPA850)、《Standard for the Installation of Sprinkler Systems》(NFPA13)和《Standard for Water Spray Fixed Systems for Fire Protection》(NFPA15)也有很多要求。在NFPA850第7.4.4条要求选用的皮带为阻燃型,若选用难燃型的皮带系统需要其他额外的消防保护措施。而在7.4.5和7.4.6条款详述了输煤栈桥及皮带的水消防要求。从表1看出国标GB50229与NFPA850在主要的水消防保护措施上有一定的相同性,如消防总水量及水喷雾等,但也存在不少差异。

　　设置范围差别。设置范围上NFPA850更广泛,不论机组规模、燃烧煤种和栈桥的型式(混凝土或钢结构)均要求设置自喷或水喷雾系统,对露天采用罩壳保护皮带的钢栈桥推荐采用水喷雾消防。国标G50229根据国内经济发展状况,对要求大于等于50MW但小于300MW机组的钢栈桥采用开式灭火系统(雨淋系统或水喷雾),对≥300M机组使用易自然煤种的电厂栈桥设置水喷雾或自喷系统,对其他情况未做设置要求。

　　保护对象不同。NFPA850主要针对钢栈桥上输煤皮带的消防保护,包括上层皮带和下层皮带,国准消防保护对象为钢结构栈桥或混凝土栈桥(≥300M机组)本体而非具体输煤皮带,因此在保护对象上两者差异比较大。

　　消防措施不同。因NFPA850保护对象为皮带,故没有消防水幕隔断的要求;而在国标中保护钢栈桥整体构筑物,故在栈桥与转运站、破碎楼、主厂房等连接处增设防火分隔水幕,进行防火分区隔断。此外,保护的措施中NFPA850采用自喷或水喷雾均可以,最新G50229-2019规范对钢栈桥采用喷淋更快的开式灭火系统——雨淋系统。

　　消防水量及强度差异。NFPA850对消火栓系统的水量统一定为500gpm(31.5L/s),不分区分室内和室外消防水量,而国标为根据体积及危险等级选定室外和室内消防用水量。美标自喷和水喷雾的喷淋强度均为10.2L/min·m2,作用面积为186m2;国标根据我国目前的经济情况,确定自喷强度为8L/min·m2,作用面积为160m2,水喷雾为10L/min·m2,相对NFPA略低。

　　3 结论及探讨

　　目前因环保要求提高,很多园区的新建或撤销自备小锅炉新建集中供热电站,热电站以供热定电原则,单台锅炉往往可以达到300t/h的蒸发量(按照锅炉蒸发量,远超过50MW机组),但机组却很难满足50MW的发电量。根据最新规范要求,栈桥可不设置固定自动灭火系统,但热电站肩负着下游的重要蒸汽动力,考虑封闭输煤钢栈桥耐火性能和重要性,不妨可借鉴NFPA850仅针对输煤皮带设置自喷或水喷雾消防或针对钢栈桥采用开式灭火体系,不再限制机组规模等级。随着我国经济发展水平提高,消防设施总体要求在不断加强下,未来的喷淋强度和作业面积建议可与NFPA850等同。