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1、火力发电厂原煤仓惰化设计及案例分析2009年第8期消防技术与产品信息3?防火技术?火力发电厂原煤仓惰化设计及案例分析郭岩(西安核设备有限公司,陕西西安710021)摘要:对国内火力发电厂中原煤仓采用低压二氧化碳(co:)系统进行惰化保护的设计方法进行了介绍,并通过实际案例验证和分析低压co:惰化保护设计中的相关问题.关键词:火力发电厂;原煤仓;co:系统;工程案例随着国民经济的不断高速发展,我国电力供求矛盾日益突出,为此国家近几年来提出大力发展水电,优化发展煤电,积极发展核电的原则.由于煤电占我国总电力的70%以上,因
2、此火力发电厂消防安全保障显得尤为重要.目前国内燃煤电厂中锅炉煤粉系统大多采用直吹式制煤系统,原煤仓是直吹式制煤系统中的一个重要部件.制煤系统工作时运煤系统将大量原煤输送到原煤仓内,原煤可以通过原煤仓底部出口直接进入磨煤机,运转的磨煤机可以把原煤碾压磨制成煤粉,并直接被吹入燃烧器燃烧.原煤与空气接触时会发生氧化反应并释放出热量和一氧化碳(CO).原煤在原煤仓中下滑过程中的互相碰撞和在原煤仓中长时间堆放均会导致热量不能及时散发和局部温度升高,温度的升高又会加剧这一氧化反应,这样当局部温度超过煤的燃点时就会发生自燃的现象.原
3、煤的氧化反应是普遍存在的现象,一旦发生自燃将严重威胁火力发电厂的安全生产,因此必须采取有效措施保护原煤仓的安全.l原煤仓的保护措施建设部于2007年4月1日实施的GB50229—2006~火力发电厂与变电站设计防火规范(以下简称火力发电厂规》)中规定原煤仓应采用惰性气体保护.该国标实施后国内普遍采用低压CO系统对原煤仓进行惰化保护,即c0:平时以液态形式储存在低压储罐中,当原煤仓出现险情需要惰化保护时,低压CO,惰化系统启动并释放出C0:,CO在压力作用下沿管道通过喷嘴喷射到原煤仓内部,渗透煤层并在煤层内部和原煤仓煤层
4、上方的空间内形成一个充满CO气体的惰性环境.该环境可有效阻断原煤与氧气的接触,防止原煤自燃的发生和继续,因此可以有效保护原煤仓的安全运行.但是火力发电厂规》中没有提出惰化气体保护原煤仓的具体方法,所有在实际工程应用中低压CO,系统惰化保护的设计均参考美国消防协会标准NFPA850.2005g发电厂及高压直流变电站消防推荐标准(以下简称NFPA850)的相关规定.2低压cO,惰化系统的基本设计思路2.1设计方式(1)防护区划分.低压CO,惰化系统设计首先应明确防护区,防护区应以固定的单个封闭空间划分.通常每只原煤仓可以作
5、为1个防护区进行保护.(2)系统构成方式.一般火力发电厂主厂房内的发电机组所对应的原煤仓可以采用1套低压CO,组合分配系统进行惰化保护,每1只原煤仓作为一个防护区.并且系统中c0,药剂的设计用量必须100%备用.由于NFPA850中提到"CO,储存系统应能够在运行过程中补充损耗",所以通常在设计用量100%备用的同时,低压CO储罐也进行备用,即1套组合分配系统中含有1主1备2台储罐.实际工程应用中,也有采用1套低压CO组合分配系统仅保护1台机组所对应的所有原煤仓,而系统其他设置与上述类似的方案.(3)系统保护方式.低压
6、CO,惰化系统采用全淹没惰化方式保护原煤仓.即c0在压力作用下沿管道通过喷嘴喷射到原煤仓内部,在一段时间内,渗透煤层并在煤层内部和原煤仓煤层上方的空间内形成一个充满CO,气体的惰性环境,达到消除火灾隐患的目的.之后持续不断的向原煤仓内补充CO,使原煤仓内维持这一惰化环境,不再发生险情.2.2部件选型及具体计算(1)系统主要部件.低压CO惰化系统主要由低压CO:储罐,选择阀,电磁阀,汽化器,安全阀,反馈装置,惰化喷嘴,控制柜,声光报警盒,管道管件及一些辅件组成.(2)设计用量.根据NFPA850,低压CO惰化系统4郭岩:
7、火力发电厂原煤仓惰化设计及案例分析2009年第8期的设计用量可按以下公式计算.M=(1+K)XvSL.L式中:M一一二氧化碳设计用量,kg;一一损失系数,通常取值2;——原煤仓体积,m;S一常温常压下CO,气体的比容(m/kg),通常取值0.5.由于系统持续长时间喷放后,管道内残留的二氧化碳气体量非常少,因此可忽略不计,所以低压CO,储罐选型时应保证储罐吨位大于惰化系统设计用量与储罐剩余量之和.(3)汽化器的选型.低压CO惰化系统中的汽化器的作用是使通过它的液体CO,完全被转换为气态,并平稳的释放到原煤仓内.汽化器是惰
8、化系统中的一个重要部件,选型时应保证汽化器的汽化量能够满足系统中一只原煤仓惰化过程中的CO,流量要求.采用水浴式汽化器应确保周围有方便使用,符合水质要求的水源.(4)系统喷放.由于原煤在堆积状态下,内部氧化反应产生的热量不易散发,在压力作用下射人的CO渗透进入煤层形成均匀的惰化环境也需要一段时间,所以低压C0~隋化系统喷放应是一个
