李朝暉 李朝元

大唐山東電力檢修運營有限公司

在大型火力發(fā)電廠中，發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子需要氫氣作為介質(zhì)對其進行冷卻，而提供氫氣氣源的是設(shè)置于廠內(nèi)的制氫站。氫氣在空氣中的濃度達到4.0%[1]時遇火即爆炸。

“制氫站除鹽水自動滅火裝置”采用具有較好延脹性的金屬銅作為自動“開關(guān)”；采用導(dǎo)電度低于人體安全電流10mA[2]的除鹽水作為滅火介質(zhì)。

1 裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計

裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計，如下圖。

圖中，脹延簧1與脹延簧觸頭4通過脹延簧固定端6與鋼性支架5連為一體；脹延簧觸頭4通過觸頭孔10與彈簧截止閥3的開關(guān)密切接觸；閥門固定夾5將彈簧截止閥3固定在鋼性支架5上；噴淋管9上方開有線狀槽；彈簧截止閥3可根據(jù)型號從市場選購。

裝置主要由一根直徑5～10mm的黃銅脹延簧1、彈簧截止閥3和鋼性支架2組成。此處的脹延簧1采用線脹系數(shù)較高的黃銅棒（r銅=1.9×10-2毫米/度）制成，鋼性支架2采用線脹系數(shù)較低的16Mn鋼型材（r鋼=0.83×10-2毫米/度）制成。脹延簧1的長度依據(jù)彈簧截止閥3的開關(guān)行程、脹延簧1的材料和鋼性支架2的材料的線脹系數(shù)以及開啟彈簧截止閥3的熱敏點（事故狀態(tài)下打開彈簧截止閥3的脹延簧1溫度）決定。它們之間的關(guān)系式如下：

式中：

L總—脹延簧的總長度；

L行—脹延簧的行程長度；

L鋼—鋼性支架（矩型）較長邊單邊的長度；

r銅—脹延簧的線脹系數(shù)；

r鋼—鋼性支架的線脹系數(shù)。

裝置以1000℃的溫度為熱敏點，當脹延簧1受到事故火焰加熱至1000℃時，脹延簧1的線脹長度等于彈簧截止閥3的開關(guān)行程，此時脹延簧觸頭4將處于常閉狀態(tài)的彈簧截止閥3全部打開。除鹽水通過該彈簧截止閥3從噴淋管9線狀噴口，以約120度水平方向成布狀覆蓋且噴向火焰目標，達到熄滅火焰的目的。當脹延簧1溫度高于1000℃時，脹延簧1的線脹長度將超過彈簧截止閥3的開關(guān)行程，在鋼性支架2的約束下脹延簧1沿自身的彈性弧形自行壓縮，避免了線脹長度過長時對彈簧截止閥3造成損壞。彈簧截止閥3通過閥門固定夾5與鋼性支架2結(jié)成一體，具有同樣的鋼性性能。當火熄滅，脹延簧1縮至原來狀態(tài)，截止閥自動關(guān)閉。

裝置使用除鹽水作為滅火介質(zhì)，除鹽水具有較低的電導(dǎo)率，約為1.1 S/cm[4]。這個電導(dǎo)率遠遠低于通過人體的安全電流為10mA時的電導(dǎo)率的規(guī)定，所以，在事故狀態(tài)下使用不會因除鹽水噴灑到電氣設(shè)備上漏電而對人員造成觸電的安全風險。同時，取用方便，除鹽水是電解法制取氫氣必須用水，經(jīng)由送水泵送達電解槽，作為滅火介質(zhì)使用的除鹽水可取自在同一設(shè)備間的送水泵出口，不必另外鋪設(shè)管線，送水泵具有約4MPa的出口壓力，超過消防水0.8MPa的使用壓力，完全能夠滿足消防要求。

2 裝置的實用性分析

該裝置一看就懂：它主要通過黃銅棒受熱后的線脹伸縮去打開和關(guān)閉彈簧截止閥，從而實現(xiàn)自動滅火和火焰消滅后的自動關(guān)閉；結(jié)構(gòu)簡單：一個鑄鐵方框內(nèi)安裝一根黃銅棒，側(cè)面固定一個彈簧截止閥及噴水頭構(gòu)成裝置的主體；取材方便：裝置中的鑄鐵件、黃銅棒、彈簧截止閥、水管等組件市場上可方便購得；制作容易：各組件的聯(lián)接可通過焊件或螺絲螺母聯(lián)接，普通小工廠甚至個體加工店都可以完成制作。安全性高：由于該裝置回避了強電、弱電、電磁、氣動、水動等形式的動力源，所以在裝置的安裝、備用、使用等過程避免了人員觸電、能量傷害、設(shè)備損壞等事故的發(fā)生；可靠性強：裝置應(yīng)用的是黃銅棒冷熱縮脹這個簡單的物理特性，并將這個特性直接作用到開閉機構(gòu)（彈簧截止閥）其影響和干擾因素小。

[1]翟志勇.氫氣爆炸極限實驗的探究與啟示[J].教學儀器與實驗,2010,(9):13-15

[2]王兆晶.安全用電[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2007

[3]維基百科.熱膨脹系數(shù)[DB/OL].[2014-10-20].http://zh.wikipedia.org/wiki/熱膨脹系數(shù)

[4]電導(dǎo)率和電阻率換算表[DB/OL].[2013-2-23].http://www.docin.com/p-323822966.html