王文淵

（內(nèi)蒙古國華準(zhǔn)格爾發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 準(zhǔn)格爾 017000）

0 引言

準(zhǔn)電公司煤場建設(shè)初期，在煤場四周設(shè)置防風(fēng)抑塵網(wǎng)半封閉措施，并設(shè)有噴淋裝置，現(xiàn)配合煤場設(shè)備共同作業(yè)。從運(yùn)行現(xiàn)狀看，貯煤量和防風(fēng)抑塵效果與設(shè)計(jì)預(yù)期有一定的差距，在實(shí)際運(yùn)行過程中存在煤塵污染問題，仍不能完全消除。在有風(fēng)季節(jié)，煤場區(qū)域飛起的煤塵高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有的防風(fēng)抑塵網(wǎng)高度，在煤場設(shè)備作業(yè)時(shí)，并隨風(fēng)向飄向遠(yuǎn)方；而在惡劣的自然環(huán)境條件下，煤場防風(fēng)抑塵效果更難實(shí)現(xiàn)，且經(jīng)常面臨環(huán)保污染和煤量流失的雙重壓力。所以封閉煤場設(shè)計(jì)和應(yīng)用勢在必行，封閉煤場對周圍的環(huán)境污染少，在惡劣天氣不會(huì)由于煤粉溢出而減少煤耗，且符合國家產(chǎn)環(huán)保政策，被廣泛應(yīng)用于燃煤電廠。封閉煤場有許多優(yōu)點(diǎn)，但是需要采取防火防爆的措施，做好封閉煤場的消防設(shè)計(jì)尤為重要。

1 封閉煤場框架

整體結(jié)構(gòu)形式采用鋼網(wǎng)架，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)受力合理，能承受各方向的作用，并且為高次超靜定結(jié)構(gòu)，如一桿局部失效，整體結(jié)構(gòu)不會(huì)失效，安全性很高，鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中的支撐件是鋼架，鋼架受力均勻，多個(gè)支撐桿件相互作用，整體的完整性和穩(wěn)定性好，在較大的跨度能夠承受不對稱的靜載荷和動(dòng)載荷，具有較好的抗震性能。在節(jié)點(diǎn)荷載作用下，每個(gè)支撐桿件主要承受軸向拉力或壓力，能充分提高材料強(qiáng)度，節(jié)省鋼材，具有空間受力好、剛度大、抗風(fēng)壓（雪壓）能力強(qiáng)、抗震性能好以及技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。

2 滅火系統(tǒng)的選擇

燃煤電廠的用煤量非常龐大，封閉煤棚貯量約7.9萬噸，可滿足4×330MW機(jī)組約5天耗煤量要求，滅火系統(tǒng)不僅要達(dá)到滅火效果，而且要滿足自動(dòng)化、可視化的控制要求，結(jié)合目前市場中的實(shí)際案例，選用圖像型自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)進(jìn)行智能化分析與處理，對火災(zāi)進(jìn)行探測和定位，能夠克服紅紫外傳感器的缺點(diǎn)，適用于大型封閉煤場。圖像型自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)將圖像安全監(jiān)控和火災(zāi)探測系統(tǒng)、圖像定位系統(tǒng)有效結(jié)合、局域網(wǎng)總線控制，如圖1所示，圖像型自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)包括火災(zāi)探測和消防水炮圖像定位滅火?；馂?zāi)探測選用防爆圖像火災(zāi)探測裝置，全方位360°采集環(huán)境信息，自動(dòng)識(shí)別是否有火災(zāi)情況發(fā)生，發(fā)現(xiàn)火災(zāi)后，計(jì)算傳輸火災(zāi)相對位置和空間位置，聯(lián)動(dòng)消防水炮，同時(shí)啟動(dòng)監(jiān)控中心的聲、光、啟動(dòng)錄像報(bào)警系統(tǒng)[4]。系統(tǒng)在收到火災(zāi)報(bào)警信號(hào)后，消防炮能在3 s內(nèi)自動(dòng)啟動(dòng)并開始進(jìn)行火源自動(dòng)定位，在其保護(hù)范圍內(nèi)自動(dòng)定位及開始自動(dòng)出水時(shí)間不超過60 s。在有人值班時(shí)，值班人員能根據(jù)探測系統(tǒng)提供的火災(zāi)報(bào)警視頻信息采用遠(yuǎn)程手動(dòng)控制方式滅火，也可根據(jù)需要切換至自動(dòng)控制方式；在無人的值守時(shí)采用自動(dòng)控制方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定點(diǎn)式滅火。

圖1 圖像型自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)

3 消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 消防水設(shè)計(jì)及選用

根據(jù)《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50229—2019）中條款，確定采用消防水炮。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《固定消防炮滅火系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50498—2009）[1]，通過水炮的工作壓力時(shí)的射程、水炮的額定工作壓力、水炮的設(shè)計(jì)工作壓力計(jì)算水炮的設(shè)計(jì)射程，計(jì)算水炮的設(shè)計(jì)射程；結(jié)合封閉煤場的主體結(jié)構(gòu)和面積計(jì)算消防設(shè)計(jì)水量見表1。

表1 消防設(shè)計(jì)水量

當(dāng)封閉煤場發(fā)生火災(zāi)時(shí)，根據(jù)上述兩表計(jì)算，設(shè)計(jì)消防水量為390.96 m3/h（108.6 L/s），設(shè)計(jì)水壓為127.6m。當(dāng)設(shè)計(jì)流量為400 m3/h時(shí)，消防水泵的揚(yáng)程為108 m。根據(jù)這些參數(shù)選用符合要求的消防水泵。單臺(tái)消防水炮詳細(xì)參數(shù)見表2。

表2 單臺(tái)消防水炮詳細(xì)參數(shù)

3.2 封閉煤場內(nèi)消防水炮的布置

平面尺寸大約為194m×87m的條形封閉煤場，煤場內(nèi)設(shè)置的固定式消防水炮安裝位置要滿足對煤場內(nèi)的火災(zāi)進(jìn)行滅火，保證煤場內(nèi)任何地方（煤堆頂部及放坡區(qū)域）都能滿足至少兩股水柱可同時(shí)到達(dá)。煤場上部的馬道上設(shè)置12只自動(dòng)尋蹤消防水炮，每側(cè)馬道上分別設(shè)置6只。消防水炮的布置間距不大于消防炮的最大射程。由于地處嚴(yán)寒地區(qū)，冬季環(huán)境溫度很低，消防水炮系統(tǒng)為干式系統(tǒng)，即水炮的供水母管上、水炮供水支管上應(yīng)設(shè)置放空閥門，可將消防水放空。在煤場進(jìn)水母管上設(shè)置有電動(dòng)蝶閥，管路最高處設(shè)置快速排氣閥，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后，這些措施可確保從開啟后至水炮噴水的時(shí)間不超過5 min。對這些閥門設(shè)置明顯的啟閉指示器，在火災(zāi)報(bào)警區(qū)域盤內(nèi)，當(dāng)煤場發(fā)生火災(zāi)時(shí)，聯(lián)動(dòng)打開煤場進(jìn)水母管電動(dòng)蝶閥，并將閥門狀態(tài)信號(hào)傳至火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。為防止腐蝕，水炮系統(tǒng)的管道須采用內(nèi)外熱鍍鋅的無縫鋼管，管子行為尺寸、化學(xué)成分及力學(xué)性能須滿足《輸送流體用無縫鋼管》（GB/T 8163）的要求。當(dāng)管道的直徑≥50 mm時(shí)，采用卡箍連接，水平安裝的管道應(yīng)設(shè)置0.2%~0.5%的坡度，坡向泄水閥。其連接方式及附件符合《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》的要求。

3.3 消防水炮系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能型自動(dòng)尋蹤消防水炮系統(tǒng)具有定位精準(zhǔn)、工作效率高、作用面積大以及反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，因此當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，能將過火面積和損失降至最小。該系統(tǒng)主要由圖像火災(zāi)探測系統(tǒng)、系統(tǒng)主機(jī)、圖像處理設(shè)備、自動(dòng)跟蹤定位消防炮系統(tǒng)（回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、仰俯機(jī)構(gòu)、直流-水霧切換機(jī)構(gòu)、炮筒或炮嘴、炮身等）、控制裝置、自備電源、水流指示器、電動(dòng)閥、電動(dòng)閥控制裝置以及檢修閥等保證系統(tǒng)正常安全運(yùn)行的設(shè)備和部件組成[3]。其中，火災(zāi)探測系統(tǒng)要檢測到保護(hù)區(qū)的所有位置，所有探測器的安裝應(yīng)根據(jù)其覆蓋角度的特點(diǎn)，確保足夠有效的檢測覆蓋范圍，如圖2所示。在封閉煤場內(nèi)，距離地面高度10m處的兩側(cè)墻體均勻布置40臺(tái)檢測器，實(shí)現(xiàn)360°無死角監(jiān)控探測，降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

圖2 探測器安裝示意圖

圖像火災(zāi)探測系統(tǒng)及圖像處理設(shè)備隨智能型自動(dòng)尋蹤消防水炮提供，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)滅火功能。消防水炮系統(tǒng)有自動(dòng)控制、手動(dòng)控制及應(yīng)急操作3種啟動(dòng)方式，手動(dòng)控制和自動(dòng)控制能實(shí)現(xiàn)操作轉(zhuǎn)換，該轉(zhuǎn)換開關(guān)和手動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)在就地控制盤上。在控制盤上可以手動(dòng)操作啟動(dòng)消防炮。1）自動(dòng)控制方式。當(dāng)前端探測器報(bào)警后，報(bào)警信號(hào)傳給消防炮中央控制系統(tǒng)，由主機(jī)對火災(zāi)進(jìn)行分析判別后，確定著火點(diǎn)，同時(shí)對著火區(qū)域的2臺(tái)消防炮自動(dòng)指向著火點(diǎn)，打開電動(dòng)閥（消防泵自動(dòng)啟動(dòng)），向著火點(diǎn)噴水滅火。在整個(gè)搜索、定位及滅火過程中，硬盤錄像機(jī)自動(dòng)進(jìn)行全程實(shí)時(shí)錄像。2）遠(yuǎn)程手動(dòng)控制方式。當(dāng)前端探測器報(bào)警后，值班人員通過監(jiān)視器上被自動(dòng)強(qiáng)制切換過來的彩色畫面，通過控制室的中心手動(dòng)操作盤控制消防炮瞄準(zhǔn)著火點(diǎn)，打開電動(dòng)閥噴水滅火。同時(shí)可操作消防炮的俯仰和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，將炮頭水流調(diào)整至火源點(diǎn)滅火（帶監(jiān)控功能）。在整個(gè)遠(yuǎn)程手動(dòng)操作及滅火過程中，硬盤錄像機(jī)自動(dòng)進(jìn)行全程實(shí)時(shí)錄像[2]。3）現(xiàn)場應(yīng)急手動(dòng)控制。無論系統(tǒng)處于何種狀態(tài)，當(dāng)現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)火災(zāi)后，直接通過消防炮現(xiàn)場手動(dòng)操作盤控制消防炮瞄準(zhǔn)著火點(diǎn)，打開電動(dòng)閥噴水滅火。同時(shí)運(yùn)行手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，將手柄順時(shí)針扳至位置。一般在停電、維修、調(diào)整或特殊情況下用手動(dòng)操作消防炮。在整個(gè)現(xiàn)場應(yīng)急手動(dòng)操作及滅火過程中，硬盤錄像機(jī)自動(dòng)進(jìn)行全程實(shí)時(shí)錄像。

自動(dòng)消防炮滅火系統(tǒng)能根據(jù)著火點(diǎn)的遠(yuǎn)近及大小自動(dòng)修正消防炮的噴射點(diǎn)角度，保證消防炮的定位準(zhǔn)確。消防炮能在水平和垂直方向進(jìn)行大角度的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，以保護(hù)在其保護(hù)范圍內(nèi)的立體空間，包括在其射程范圍內(nèi)的屋頂。消防炮具有柱狀和霧狀無級(jí)轉(zhuǎn)換功能，近距離噴射為霧狀，遠(yuǎn)距離噴射為柱狀，其轉(zhuǎn)換功能由現(xiàn)場手動(dòng)操作盤、中央手動(dòng)操作盤和系統(tǒng)軟件設(shè)定。自動(dòng)水炮與圖像火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)互相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能化控制，現(xiàn)場精確定點(diǎn)撲救。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)主機(jī)根據(jù)火災(zāi)報(bào)警信號(hào)對火災(zāi)探測器提供的火災(zāi)坐標(biāo)位置將圖像切換到控制室，在控制室需要看到現(xiàn)場撲救圖像，對被保護(hù)場所進(jìn)行無死角可視圖像監(jiān)控?；馂?zāi)報(bào)警發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)可通過硬盤錄像機(jī)進(jìn)行自動(dòng)錄像。承包方需提供消防控制臺(tái)（消防琴臺(tái)），通過消防控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防控制系統(tǒng)的監(jiān)控。

3.4 火災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)

封閉煤場內(nèi)的圖像型火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)選用非接觸式傳感器作為前端探測器，高分辨率CCD傳感器。CCD傳感器的優(yōu)點(diǎn)是探測距離大、抗環(huán)境干擾性能突出以及探測靈敏度高，還具有非常適合煤場環(huán)境的密封性和防腐蝕特性。煤場兩側(cè)（長度方向）同時(shí)現(xiàn)場安裝52臺(tái)一氧化碳探測器和34臺(tái)可燃?xì)怏w探測器，所有的探測器均通過總線4×2.5 mm2的PWP電纜接入主機(jī)，當(dāng)現(xiàn)場發(fā)生報(bào)警時(shí)，探測器將信號(hào)反饋主機(jī)，主機(jī)接收單個(gè)或多個(gè)并行的探測器傳輸預(yù)警信號(hào)，確認(rèn)火災(zāi)，提高報(bào)警的可靠性和響應(yīng)速度。一臺(tái)信息處理主機(jī)可連接多個(gè)防火并行處理器，組成區(qū)域集中報(bào)警系統(tǒng)。在探測報(bào)警區(qū)域內(nèi)，無論是一氧化碳還是可燃?xì)怏w探測器出現(xiàn)故障或火災(zāi)，消防控制臺(tái)發(fā)出聲光報(bào)警和文字信息提示，同時(shí)發(fā)生火災(zāi)或故障的相對位置信息和和實(shí)時(shí)影像資料自動(dòng)切換至顯示器上放大顯示。值班人員通過文字提示信息和現(xiàn)場實(shí)時(shí)畫面可以準(zhǔn)確直觀地了解報(bào)警或故障信息，并通過點(diǎn)實(shí)時(shí)畫面右側(cè)的控制按鈕，對消防炮進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷和實(shí)時(shí)控制，提高系統(tǒng)的可靠性和工作效率。彩色多媒體平面圖形系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)顯示火災(zāi)報(bào)警、故障、狀態(tài)信息，并能實(shí)時(shí)順序記錄保存現(xiàn)場實(shí)時(shí)錄相及操作人員的控制記錄，便于火災(zāi)后查詢。

3.5 明火煤監(jiān)測裝置系統(tǒng)

在封閉煤場取煤的帶式輸送機(jī)上設(shè)置的明火煤監(jiān)測裝置上，發(fā)現(xiàn)明火后應(yīng)緊急停輸煤皮帶并滅火，以防止著火的煤進(jìn)入運(yùn)煤系統(tǒng)。明火煤的監(jiān)測覆蓋煤場內(nèi)的整個(gè)帶式輸送機(jī)，確保輸送機(jī)皮帶上任意一點(diǎn)煤著火都有報(bào)警信號(hào)輸出。明火煤監(jiān)測裝置接入火災(zāi)報(bào)警區(qū)域盤進(jìn)行報(bào)警，并輸出聯(lián)動(dòng)干接點(diǎn)，聯(lián)動(dòng)干接點(diǎn)接入輸煤程控系統(tǒng)，用于停轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)的帶式輸送機(jī)，干接點(diǎn)信號(hào)及觸點(diǎn)容量數(shù)量應(yīng)滿足工程需要。明火煤監(jiān)測信號(hào)把輸送機(jī)皮帶上煤著火信號(hào)送至火災(zāi)報(bào)警區(qū)域盤，火災(zāi)報(bào)警區(qū)域盤把聯(lián)動(dòng)停煤場取煤位置的皮帶輸送機(jī)的信號(hào)送至輸煤程控系統(tǒng)，并把聯(lián)動(dòng)信號(hào)送至消防炮控制盤，連鎖就近2臺(tái)消防炮，尋找著火點(diǎn)，對皮帶上的明火煤進(jìn)行滅火。有就近消防炮對明火煤監(jiān)測部位進(jìn)行全方位滅火，因此明火煤系統(tǒng)不需提供一套全套自動(dòng)噴淋裝置對皮帶上的明火煤進(jìn)行滅火。自動(dòng)消防炮設(shè)備系統(tǒng)應(yīng)接收火災(zāi)報(bào)警區(qū)域盤送來的明火煤檢測的輸送機(jī)皮帶上煤著火信號(hào)，對皮帶上的明火煤進(jìn)行滅火。明火煤監(jiān)測并能送出著火信號(hào)到全廠火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警及煤場自動(dòng)尋蹤消防水炮控制盤聯(lián)動(dòng)。

3.6 消防系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)

消防用電必須按照以下原則：消防用電必須有專用回路，工業(yè)用電與民用電被切斷時(shí)，消防用電不間斷。智能型自動(dòng)尋蹤消防水炮的就地控制箱、煤場氣體成分檢測柜、煤場明火煤檢測控制箱、水系統(tǒng)電動(dòng)門應(yīng)布置在煤場內(nèi)，設(shè)置獨(dú)立動(dòng)力配電箱提供電源。煤場動(dòng)力配電箱設(shè)切換開關(guān)。智能型自動(dòng)尋蹤消防水炮控制盤及液晶電視布置在三期除灰綜合樓9.2 m層脫硫輔網(wǎng)控制室，火災(zāi)報(bào)警及消防系統(tǒng)區(qū)域盤及自動(dòng)消防炮控制盤采用雙路電源，由三期除灰渣程控電源柜備用電源引接。

4 結(jié)語

通過在大型條形封閉儲(chǔ)煤場消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，大幅度地減少煤場對四周環(huán)境的污染，降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，解決了環(huán)境污染和煤量流失的問題。該消防系統(tǒng)適用于跨度大、凈空高、空間大且不易分隔以及火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)危險(xiǎn)等級(jí)高的建筑。該設(shè)計(jì)為相似類型的消防設(shè)計(jì)積累了經(jīng)驗(yàn)。在后續(xù)設(shè)計(jì)工作中，還需要不斷優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[5]。