设计火电厂临时高压水消防系统的几点体会

杨护洲，杨若松

(1. 西北电力设计院，陕西 西安 710075；2. 西安建筑科技大学，陕西 西安 710054)

设计火电厂临时高压水消防系统的几点体会

杨护洲1，杨若松2

(1. 西北电力设计院，陕西 西安 710075；2. 西安建筑科技大学，陕西 西安 710054)

电厂临时高压水消防系统的稳压部分由稳压水泵、稳压罐及管网组成，消火部分由消防水泵、管网及消火栓与自动喷水系统组成。精准运行该系统是成功预防火灾、降低火灾损失的先决条件，而精准设计该系统则更为重要。

消防排水；消防排气；消防水箱。

水消防系统被划分为低压系统、高压系统和临时高压系统。条件所限，低压系统、高压系统在电厂中应用较少。临时高压消防系统简称为临高压系统。临高压系统管网平时的水压并不高，当有火警时，立即启动消防水泵，使管网内水压迅速达到高压系统的压力。

1 临高压设计的特点

⑴ 管网常充水，灭火时没有管网的充水时间，灭火出水动作快。

⑵ 独立的消防管网。

⑶ 配备了系统设计描述(SYSTEM DESIGN DESCRIPTION，即：SDD)，指导电厂的运行操作。

⑷ 系统末端配备自喷系统。自喷系统分为开式和闭式系统。

开式系统包括雨淋灭火系统、水幕隔绝系统、水喷雾灭水系统；团式系统包括湿式系统、干式系统、干+湿式灭火系统、预作用灭火系统、循环启闭灭水系统。

2 临高压水消防系统

本文主要探讨临高压水消防系统的起始端。临高压系统充分利用了高压系统和中压系统(假定有)各自的优势。临高压系统平时维持管网压力在0.7～0.784MPa之间运行，灭火时将压力提升至1.2～1.4MPa 的区间运行。

2.1 消防水质

临高压系统的水质当为澄清过滤水。

2.2 消防水量和水池

消防水量由计算确定。应有保证消防用水的工程措施。消防水池容量超过1000m3，应分为两个水池。消防水池应与生产或生活水池合并，通过生产、生活用水，更新消防储备水，防止水质恶化。消防水池的补水时间不宜超过48h，必须小于96h。

电厂水量平衡图中不能计入消防水量。消防水量应理解为不消耗水量。假定某个电厂在10年内发生了一次火灾，消耗了1000t水，而这1000t水在水量平衡图中所占的比重为：1000/10/365/24=0.0114t/h，水量平衡图中消防水量显然应被忽略，有极个别工程的水量平衡图中单独列有消防水量，显然不妥。

2.3 消防泵的吸水管路

消防泵应设计为正压方式进水。

临高压制消防给水系统的每台工作泵应有独立的吸水管。

2.4 消防泵

消防泵应有备用动力，如采用双电源、双回路供电有困难时，可采用内燃机作动力。电厂厂用电不属于双电源，故新建电厂、大电厂备用泵应采用柴油机驱动。

消防时，应优先启动电动消防泵，当电动泵故障时，再自启动柴油消防泵，后者永远是备用泵。

当消防泵全部为电动泵时，应设计为“互为备用”方式。

2.5 稳压

如果说稳压泵(JOCKEY PUMP)为消防泵的辅助设备，那么稳压罐就为稳压泵的辅助设备。

稳压泵维持消防管网内的水压，稳压罐防止稳压泵在1h内的启/停超过4次，保护稳压泵的电动机。稳压泵出口的管路与稳压罐相连通，水压相同。

当管网压力(测点在稳压泵出口与稳压泵出水管路止回阀之间)降至0.7MPa时，自启动稳压泵，当管网压力升至0.784MPa，自动停止稳压泵。

在稳压过程中，应将水看作为不可压缩的液体。由于气体的可压缩性大和空气随压力增大可溶于水中的原因，所以气压罐和管网中的空气，会严重影响稳压的效果，使稳压泵出口压力表的指针不断颤动。

在管网充水时进行排气和采用隔膜式压力罐，可使稳压的效果更好。

稳压泵的流量既不应小于管网的渗漏量，也不应大于一只消火栓(或一只喷头)的出水量。稳压泵的压力无需太高，设计者往往都把管网的渗漏量估计大了。只要选择合适的稳压泵功率，则不必刻意追求稳压泵流量的大小与扬程的高低，因为在实际运行中，“流量与扬程互换”，稳压泵的流量与扬程始终在泵的特性曲线上运行，流量大了，扬程就低了，流量小了，扬程就高了。

只要稳压泵的功率，不能满足一个消火栓打开时喷水所需要的能量，则管网必然降压，会立刻导致消防泵的自启动。

电厂水消防系统中的稳压泵其扬程不应高于和等于消防主泵的扬程。否则，不能实现消防水泵的自启动(降压启动模式)。

假定稳压泵出口有两道止回阀门，稳压罐连接在两道止回阀之间。灭火作业时，当消防主泵启动后，稳压泵出口的第二道止回阀就会关闭，稳压罐内水压和两阀间管道内的压力就会迅速上升到稳压泵的停泵压力，导致稳压泵的自动停泵。

按最高消火栓的几何高差+0.1MPa确定稳压泵的扬程H0，稳压区间为H0-10到H0m水柱，稳压泵的目的是保持管网常充水，而不是提供消防灭火用水。稳压泵的扬程过高，会使系统的泄漏量增加。在这里，水被认为是不可压缩液体，稳压泵的最佳扬程是按水消防系统的最高点的几何扬程加适量裕度考虑的，一般为0.6～0.7MPa，当管网压力下降过快，表示稳压泵的流量补充不够补充一个打开着的消火栓的流量，消防水泵就要自动启动了。

2.6 供电、连锁与控制

有些电厂没有配备柴油消防泵，消防泵的供电取自一个回路，不是真正意义上的双电源，作为消防给水设计的主体专业，供水专业应该关注这一问题。

2.6.1 消防泵的停泵

消防主泵的启动后，只能在就地盘停泵。

2.6.2 消防泵的启动

分为自启动和人工启动。

自启动分为降压启动和探测连锁启动。降压启动为：当管网内水压等于0.7MPa且稳压泵启动10-30秒钟后，水压继续下降时，自动启动消防泵。探测连锁启动：当火灾探测报警系统通过感温、感烟、感光等方法判断出水消防保护的区域确实发生火灾，自动启动消防泵(其它非水消防保护的区域发生火灾时，消防泵必须惰动)。

人工启动在操作盘或就地盘均可启动。消防泵定期试运转时在就地盘启动。

只要启动消防主泵，就应连锁停运稳压泵。尽管通过水力联动，消防泵启动时稳压泵会被停运，但还是应该有此强制的连锁要求。消防泵与稳压泵二者不应同时工作，消防泵工作时，稳压泵应停运。

2.6.3 消防备用泵的误动保护必须有防止消防泵和其备用泵同时运行的连锁措施，主泵和备用泵启动的间隔时间宜为

5s～10s。

2.6.4 连锁的手动解除与复位

由于消防泵、稳压泵、稳压罐需要定期试运转和保养维护，所以，连锁在消防泵房就地控制操作盘上应能被解除。如果柜内侧没有这样的旋钮，则只能拆线解除。解除连锁需严格执行工作票制度，明确及时复位的时刻。只有在生产厂长、安全主管和当值职长分别签字批准后，才能实施解除连锁。

2.7 出水管路

出水管路应不少于两条且单根可通过100%的消防水量，并分别接入电厂消防环状管网中，出水管路中的总阀门，应保持常开。

2.8 回水管路

设计消防回水管路的目的，是保证定期试转消防泵时消防水有去向。

2.9 消防排水及水封井

消防试验的排水和消防排水常常被忽视，需要大力改进。消防排水(如动作试验消火栓)对文明生产与灾后恢复很重要。根据《火力发电厂与变电所设计防火规范[6]》，主厂房的顶层最高处应设有检验用的消火栓。

2.10 防冻

严寒地区室外明露消防管道的防冻，最低限度也应按照管内“动水不冻，静水必冻”的原则进行设计。例如，陕北某电厂，采用临高压水消防系统，汽机房D排6-8柱间外侧(两炉间室外)有一明露的水消防水平管道，标高为7.5m，正常情况下管内消防水处于静止状态，没有设计防冻保护，最终只好增补电拌热。当然，温暖地区，可以不考虑防冻。

2.11 排气

为了消防稳压水泵的运行稳定，支状立管顶部均应设自动排气阀。

在管网初次充水，或者停运后再次充水时，均需要排气。利用顶部消火栓、消防卷盘软管都可以人工排气，但操作较麻烦，且夹带有少量消防水排出，不利于文明生产，极有可能导致消防水泵的误动作。

稳压泵平稳运行后，可逐个关闭排气阀前的DN15截止阀。开启所有截止阀后，管网才可再次充水。

2.12 消防水箱

文献[3]18.2.8条为：采用高压制消防给水系统时，如能保证最不利点的消火栓和自动喷水灭火设备的水量与水压，则可不设高位水箱。采用临时高压制消防给水系统时，应设高位水箱或气压罐水塔。

从消防安全角度来看，临高压系统不设高位水箱(或水塔)，不会有什么问题；但从消防习惯及消防心理上来看，临高压系统应设高位水箱。

在此强调三点，①高位消防水箱的初装水及补充水均不应来自临高压水消防系统，只能来自生活或生产水系统。②高位水箱的出水管路必须经过一道逆止阀门后才能接入临高压水消防系统。逆止门前后还应设检修阀门(稳压泵出口逆止门也应如此)。③通过生活(或生产)用水不断更新高位水箱中的消防水，并且有防止消防水被它用的技术措施。这样可保证消防水质。

笔者认为，设还是不设高位重力自流消防水箱，应由系统供水的安全程度决定，而不是看自动化程度的高低来决定，系统能保证消防初期前10min的水量(及水压)，则不必设消防水箱，否则，应设消防水箱。需要明确指出的是，常高压系统是以不设消防水泵、不设消防水箱为特征的。

2.13 临高压系统的数量及管网的分与合

对于200MW及以下机组，均采用一个临高压系统的前端，后端为消火栓系统，并在报警阀前才分出自喷系统。这样的管网是合并的，仅有一个独立的消防管网。

2.14 与高层建筑的消防增压设备的区别

高层建筑的高位水箱的设置高度很难满足系统最不利点的静水压力要求，需配备消防专用的增压稳压设备，详见S2《给排水标准图集》P276-279的总说明。

增压稳压设备具备下述两项功能：①使消防给水管道系统最不利点始终保持消防所需压力；②使气压罐内始终储有灭火30秒时间的消防水量。

《高层民用建筑设计防火规范》P145专门解释了常高压、临高压、低压和带增压设施(气压给水设备、稳压泵)的临高压系统，该规范7.4.6.7条规定：常高压系统可不设高位消防水箱，临高压系统应设高位消防水箱。对于消火栓给水消防系统，条文7.4.8要求增压泵的出水量不大于5L/s,对于自喷系统则要求不大于1L/s。需要指出，增压和稳压是有区别的。

《高层民用建筑设计防火规范》7.4.6.7条还规定：“临时高压给水系统的每个消火栓处应设直接启动消防泵的按钮，并应设有保护按钮的设施”。

笔者认为，电厂的室内消火栓设计，不应执行《高规》7.4.6.7这条条文。

2.15 油罐降温

分为两种情形：夏季日常运行喷水降温和附近相邻油罐着火时对未着火的油罐进行喷水防护。

油罐顶可以共用一组喷头。在泡沫消防室内应有操作消防水电动阀门的按钮。在油罐发生火灾时，应连锁开启电动阀门(着火罐的电动阀不可打开)。

日常降温不应使用临高压系统提供水源，否则危害临高压系统的安全和稳压。

3 其它

⑴ 逻辑好。电厂消防是多专业综合设计的产物，如总图专业的道路设计、消防车的通道设计；机务专业的油罐灭火设计、蒸汽灭火设计；土建专业的防火墙、防火门等设计；暖通专业的通风空调系统设计和防排烟设计，电气专业的消防供电设计；消防专业的气体灭火设计，热控专业的火灾探测报警及消防控制设计；这些设计常常和水消防相关联，并相互影响。 与水消防最密切的火灾探测报警及消防控制设计是十分重要的，流程和逻辑正确是十分关键的。

⑵ 测得准。不误报是水消防系统对火灾探测系统最基本的要求。

⑶ 动得快。临高压系统具有这样的优势，可在火灾呈火苗状态的初期时喷水灭火。

⑷ 灭得很。在火灾发生时，不能吝惜消防水，要在无明火的状态下继续喷水，彻防“死灰复燃”。这就要求，停止消防泵的地点只能有一处：即在消防泵就地盘上操作(当无消防水时应自动停泵)，而其它地点不能停泵。

⑸ 练得熟。电厂必须建立以集控室值班职长为核心消防演练制度，定期进行灭火演练，试转消防水泵，手动演练开式自喷系统(如变压器水喷雾)。经常进行SDD 的测验和考试。这就要求设计者为运行者提供一个好的SDD，精准的SDD可以指导运行，有利于消防演练。

4 体会

⑴ 按电厂最高消火栓的几何高差+10m确定稳压泵的扬程H0，稳压区间为H0-10到H0m水柱。

⑵ 稳压泵的扬程必须低于消防主泵的扬程。

⑶ 稳压是稳在一个区间上，而不是稳在一个恒定点上。

⑷ 稳压泵出口设两道逆止阀门，启/停稳压泵的压力信号取自两阀间的管路，并在该段管路上接入稳压罐。

⑸ 稳压罐采用隔膜罐，稳压罐的作用不是储存消防水，而是防止稳压泵电动机频繁启动的设备。

⑹ 有柴油消防泵时， 临高压系统不必配备高位消防水箱。

⑺ 电厂火灾要立足于自救、立足自动灭火，立足于火灾初期的灭火和熟练的消防演练。建立以运行职长为核心的消防指挥系统十分重要。

⑻ 虽然临高压系统在我国电厂中应用及运行了20余年，但仍然不可忽视存在的设计缺陷、运行缺陷，需尽快完善。电厂重大火灾较少，设计及运行的缺陷还没有充分显露。

⑼ 临高压水消防系统启动消防泵的方式是多重的，但首先要优先依赖水力降压连锁自启动。在灭火时， 一定要先“喷水”后启泵(假定时间间隔只有数秒钟)，反之，消防泵启动后，在静压作用下，不仅常用消火栓打不开，甚至连减压式消火栓也都无法打开。

⑽ 临高压系统是电厂水消防最合适的系统。

⑾ 目前，大电厂几乎全部采用了临高压水消防系统，但未形成典型设计或标准模式，各设计单位对临高压的理解也不尽相同，设计中常常出现偏差。消防设计审查时，也有颇多争议。把按电厂水消防模式配置的临高压系统列入公安部的文件及消防法规中是当务之急。

[1]DL 50000-94，火力发电厂设计技术规程[S].

[2]GB 50229-96，火力发电厂与变电所设计防火规范[S].

[3]GB 50160-92，石油化工企业设计防火规范[S].

[4]S2，给水排水标准图集/消防设备安装[S].

[5]GB50045-95，高层民用建筑设计防火规范[S].

Some Experience on Design Water Fire Fighting System with Jockey Pump in the Fossile Power Plant

YANG Hu-zhou1, YANG Ruo-song2
(1. Northwest Electric Power Design Institute, Xi’an 710075, China)
(2. Xi’an University of Architecture & Technology, Xi’an 710055, China)

The isobaric part of temporary high pressure water fi re fi ghting system of fossile power plant is consist of jockey pump, pressure tank and piping; The fi re fi ghting part is consist of fi re fi ghting pump, piping, hydrant and automatic sprinkle water system. Exact master temporary high pressure water fi re fi ghting system is protect power plant from fi re damage or precondition of reduce loss, and exactly design the system is more important.

temporary high pressure; discharge of water fi re fi ghting; exhaust of water fi re fi ghting; fi re fi ghting water tank.

TM621

B

1671-9913(2010)02-0048-05

2010-03-05

杨护洲(1963-)，男，高级工程师，从事火电厂供水专业设计及EPC和ACC普及工作。