3.2 灭火方式
随着大型水轮发电机组和高容量变压器的投入运行,尤其在地下厂房或户内布置的情况下,必须通过技术经济类比选择确定。
3.2.1 水喷雾灭火设计
单一的水喷雾灭火设计,采用水作为灭火剂,在0.3~0.35MPa压力下通过喷头将水喷射成微细的小水滴,从而产生巨大的冷却效果,化成水蒸气具有窒息效果,另外,还能产生乳化和稀释效果。水喷雾(WATER SPRAY)的特征有以下几点:易于吸热变成水蒸气,不使燃烧液体飞散,而使水雾与液体很好的配合,水雾自身的电绝缘性能很好,单位面积上的喷水量也少。主要用于灭火、控制火灾、防止火灾蔓延和预防火灾。如很多大型电站发电机组和主变压器等均采用此种方式。
除了在主变消防方面采用水喷雾灭火方式以外,近年来国内在参照国外有关资料和引进先进技术的基础上,研制了SP合成型泡沫喷淋灭火系统。该系统是采用在水中添加一定比例的合成型阻燃灭火剂,在一定压力下通过专用的水雾喷头,将其喷射到灭火对象上,使之迅速灭火的一种高效、安全、经济、环保的灭火系统。SP合成型泡沫喷淋灭火系统可以被认为是一种美国防火协会NFPA 750标准所指的细水雾型(WATER MIST)系统,所以其灭火效能比一般的水喷雾(WATER SPRAY)系统要高。该灭火系统启动方式是采用储存在钢瓶中的150MPa的氮气作为动力源,直接驱动储液罐内的灭火剂混合液,经管道和水雾喷头喷出。如二滩电站和石泉扩机等。系统组成由水雾喷头、储液罐(包括“ST”型速灭合成型阻燃灭火剂)、电磁阀门驱动装置、氮气动力源、安全泄放阀及管路等部件组成。
SP合成型泡沫喷淋灭火装置的操作控制采用自动控制、手动控制和应急控制三种控制方式。已经在包括二滩电站和石泉扩机等工程上得到应用。该系统主要构成:雨淋阀组、滤水器、供水控制阀、湿式报警阀水流指示器自动报警设备、管路、喷头等。装置投资比水喷雾灭火器的投资大约高出30%。
3.2.2 气体灭火技术
气体灭火实质是在被保护区内释放灭火气体,浓度达到一定值后扑灭火灾。显然,气体灭火场所在火灾时,应为封闭场所。如发电机风罩内,或主变室等,除应关闭门窗、封堵孔洞及通风设施外,排烟设施也不能开。在建筑消防中,气体灭火剂种类较多,气体灭火技术的应用前景广阔,但在水电站机电设备消防应用方面较为有限。
(1)二氧化碳气体灭火。如贯流式机组,发电机采用二氧化碳气体灭火,具有自动监测、自动喷射,既可确保灭火效果,又不致污染机组等一系列优点。在灯泡体内有起火可能的地点,装设温感元件,发电机起火时,温度达到整定值时自动报警并打开二氧化碳自动灭火装置电磁阀,将气体放出,达到灭火的目的,关键在于提高自动报警系统的工作可靠性和准确性。而尼那水电站4×40MW水轮发电机招标采购时,要求采用二氧化碳灭火,最终由于种种原因,改用水喷雾灭火。如国外贯流式水轮发电机组采用二氧化碳灭火。当然,需要注意以下几个问题,并在机组招标设计和土建及消防设计时统一考虑:①灭火强度及灭火剂量计算;②围构物件的抗压强度;③防护区的分隔要求;④探测器的组合布置;⑤气体灭火系统的联动问题,如关闭开口,停止风机及气体灭火场所排烟联动控制。
系统配置需考虑二氧化碳储气瓶(罐)、安全泄压装置、起动瓶组、选择阀、压力继电器、管路、喷头等,区域火灾自动控制装置等。该系统容易实现,价格适中,尤其对改扩建项目中发电机消防应用方面,比较适当。如石塘水电站发电机消防改造即采用此种方式。
(2)EBM气溶胶自动灭火装置。这种气溶胶无毒,不损耗大气臭氧层,气溶胶强烈抑制燃烧,主要针对发电机着火区主要在上下定子端部线圈的特点,用于发电机灭火,可以采用封闭管路直接将气溶胶引进机组内部,对准定子端部线圈喷射,加快灭火速度,提高灭火效果。由EBM发生装置、(箱体、气溶胶反应室)、疏导系统和起动器、区域火灾自动控制装置等,而且气溶胶发生装置设备大都需要进口,事故后处理复杂,有可能对发电机有影响,目前尚无发电机灭火案例。价格稍贵。该装置的主要特点:
1)释放的气溶胶生成物中大部分为气体(其中:N2为67%,CO2为30%)固体微粒含量不大于3%,其降尘率极低,生成物类似于气体,现场残留物很少,可认为基本属于洁净型灭火剂。
2)释放的气溶胶有良好的耐电压性能,其介电系数与大气相同,对受保护的电气设备正常工作不会有影响。
3)释放的气溶胶对被保护物的金属构件、电子元器件、线路板等不会有腐蚀作用。
4)释放的气溶胶对保护物的电绝缘性能不会造成不良影响。
(3)IG-541(烟烙尽)气体灭火。IG-541是近年来得到广泛应用的性能较为优越的一种“洁净气体”灭火剂。它是由52%N2,40%Ar和8%CO2组成的混合气体。密度略大于空气,无毒,无色,无味,惰性,无腐蚀性,且不导电,既不支持燃烧又不和大部分物质产生反应,所以可称为纯天然的洁净气体灭火剂。主要应用于计算机房,表1为IG-541物化特性。
表1 IG-541物化特性
IG-541的灭火机理属于物理灭火方式。施放后靠把氧气浓度降低到不能支持燃烧来扑灭火灾。正常情况下,室内空气中含有21%的O2和小于1%的CO2。一旦发生火灾时,如果能将着火房间内氧气的浓度降低到15%以下,大部分普通可燃物就会停止燃烧。IG-541全淹没灭火系统主要由储存钢瓶、钢瓶架、启动钢瓶、减压装置和选择阀等组成。储存装置宜由储存容器、容器阀、高压软管、单向阀、安全泄压阀、集流管和压力指示器等组成,并由支架固定。相对于上述三种方式,此种方式造价最贵。