燃煤发电机组烟气系统消防安全存在的设计缺陷及建议

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【摘 要】 本文通过对嘉兴电厂“3.24”#8机组吸收塔火灾事故案例，分析当前燃煤发电厂石灰石―石膏湿法脱硫烟气系统设计中存在的问题，提出对策建议，以达到预防同类事故的再次发生。

【关键词】 事故 设计 对策建议

近年来，随着国家对环境保护要求的不断提高，多数在役燃煤发电机组烟气系统通过加装脱硫、脱硝、湿法电除尘等环保设备降低有害物质排放，新建燃煤机组也同步配置这些环保设备并与机组同步建设。目前燃煤发电机组较多采用湿法脱硫。为防止低温饱和湿烟气腐蚀钢材，烟气系统吸收塔及其进出口烟道一般采用预硫化胶板或玻璃鳞片树脂衬里进行防腐，防腐处理过程中需要使用苯乙烯、丙酮等易燃品，易引发火灾。本文从设计角度对烟气系统火灾发生后如何实现快速扑救，降低火灾损失进行讨论并提出对策。

1 案例简述

2014年3月24日7时45分，嘉兴发电厂#8机组超低排放改造施工中，施工人员在吸收塔中使用角向磨光机切割作业时产生火星引燃下方易燃粘结剂（JK-2与甲苯按1：3配比调和），火势迅速蔓延至周边喷淋管（FRP材料）和上方除雾器（PP聚丙稀材料）等易燃设施。嘉兴发电厂消防队接警后迅速投入先期灭火，但由于水枪无法喷射到上部起火部位导致火势未能得到有效控制。当地消防部门共派出17辆消防车（包括1辆云梯登高消防车）参与灭火，11时40分余火全部扑灭。火灾事故造成8号炉脱硫吸收塔部分烧损，直接经济损失170万元。2013年12月15日，甘肃电投金昌热电2*330MW机组烟气脱硫工程安装过程中，#2脱硫塔顶部着火，火灾扑救3小时10分钟方扑灭大火，直接经济损失93万元。2012年6月22日，中电投蒙东能源元宝山发电公司3号机组脱硫系统二级除雾器冲洗水门管路焊接作业时，脱硫系统吸收塔发生火灾事故，直接经济损失370万元。

2 烟气系统火灾暴露问题

从上述安例看，燃煤发电机组烟气系统由于部分设备内部涂有易燃防腐材料，所以烟气系统火灾具有蔓延迅速、初期扑救难、过火面积大、扑救时间长、经济损失大等特点。这些情况暴露出烟气系统设计中存在以下不足：（1）烟气系统缺乏隔离手段及措施。《大中型火力发电厂设计规范》（GB50660-2011）对烟气系统是否需要隔离没有做出明确规定，目前设计的燃煤发电机组烟气系统中均无隔离挡板。由于烟气系统中部分设备涂有易燃防腐材料，一旦内部发生火灾，火势将迅速蔓延。此外，烟道内存在“拉风”效应，也导致火灾快速蔓延。（2）烟气系统消防设计对高位构筑物及设备的保护考虑不周。燃煤电厂烟气系统消防给水遵循《火力发电厂与变电所设计防火规范》（GB50229-2006）、《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）要求设计，较为典型的布局为：烟气系统地面消防给水形成环网或按枝状布置；室外消防栓设置在设备周围或道路附近的地面，消防栓之间间距不大于60米。这种设计虽然符合规范要求，但是未考虑设备高度。以嘉电为例（该厂300MW、600MW、1000MW发电机组俱全，有典型性），其发电机组烟气系统的吸收塔顶部、烟道顶部高度均超过了30米（见表1）。而目前电厂消防水系统采用稳高压系统，设计压力0.75-0.9MPa，地面消防栓出水压力为0.5-0.6MPa，地面水枪向上喷射最大高度约25米，不能够压制吸收塔及烟道上部火焰。嘉电“3.24”事故也暴露出这一问题，延误了扑救时间。

3 对策及建议

（1）烟气系统的吸收塔、湿法电除尘、烟道等高度超过20米的设备及构筑物，应确保消防水压。在吸收塔、湿法电除尘等上部平台处，或附近建筑（平台）高处设置消防栓并配置水带，保证对烟气系统的消防全覆盖。有条件的单位，可在吸收塔及烟道附近有利位置设置消防炮。现役机组为满足环保要求，在炉后加装脱硫、脱硝设备，炉后空间设备拥挤，增加了火灾扑救难度，更应加密消防栓。（2）优化烟气系统通道隔离设计。建议新建烟气系统按照双通道设计，并在湿式电除尘入口、烟气加热器出口通道加装挡板。已建烟气系统建议在湿式电除尘入口安装挡板，烟囱使用钛板或玻璃钢材料的烟气系统建议在烟气加热器出口安装挡板。挡板应由保安电源供电。 （3）吸收塔、湿式电除尘等区域设置双逃生通道，以便发生火灾时人员撤离有足够的逃生通道，确保人身安全。（4）与吸收塔相通的防腐管道、烟道的膨胀节、软连接等部位附近的电缆，应涂刷足够长度的防火涂料，其电缆桥架盖板应配置齐全，封堵应严密。电缆桥架、电动头附近的膨胀节、软连接、PP管等可燃部件，应采取加装防护罩等防火隔离措施，防止电缆、电机接线短路着火引发吸收塔火灾。（5）吸收塔除雾器增加第四层手动喷淋；吸收塔除雾器、湿式电除尘、烟道除雾器冲洗水系统建议设置水源备用接口。

4 结语

完善燃煤发电机组烟气系统设计，能够有效控制火灾发生后蔓延速度和过火范围，降低火灾造成的经济损失。落实上述相关措施后，发电厂还应按照《电业安全工作规程第一部分：热力和机械》（GB26164.1-2010）“环保设备运行与检修”要求，完善动火作业管理等相关安全管理制度和安全措施，对火灾发生起到的效控制。烟气系统火灾事故多发生在安装、改造、检修阶段，发电厂应加强烟气系统施工现场的安全管理，从源头上杜绝火灾事故的发生。

参考文献：

[1]电力安全生产简报2014年第五期《关于三期燃煤机组脱硫系统火灾事故情况的通报》（国家能源局综合司2014年4月22日）.

[2]全国电力安全生产简报《2012年1―9月份全国电力安全生产情况》（国家电力监管委员会办公厅 2012年11月15日）.