160 变电站消防系统主变压器消防灭吙系统的选择 变电站消防系统主变压器消防灭火系统的选择 The Substation Main Transer Fire Extinguishing System Selection ■ 林蔚兰 ■ Lin Weilan [摘 要] 变电站消防系统主变压器常用的消防灭火系统有三种通过 综匼比较得出在变电站消防系统主变压器消防灭火系统设计中首先 推荐使用排油注氮灭火系统。 [关键词] oil-drainage nitrogen-filling fire extingu- ishing device 主变压器是变电站消防系统中重要的帶油电气设备一 旦发生火灾，变电站消防系统将停止运行无法保证正常供 电，将对本变电站消防系统及社会造成巨大的经济损失因 此，对变电站消防系统主变压器消防灭火系统的要求是预 防为主防消结合。选择安全、可靠、经济的灭火 系统主变压器消防设计严格遵照现行国家、行业 的规范、规程，具体设计依据如下 建筑设计防火 规范GB 、 火力发电厂与变电站消防系统设计 防火规范GB 、 电力设备典型消防规 程DL 、 水喷雾灭火系统设计规范GB 、合成型泡沫喷雾灭火系统应用技术规 程 （CECS 1562004）等规程规范 一、 概述 根据火力发电厂与变电所设计防火規范中 的第 11.5.4 条单台容量为 125MV·A 及以上的主 变压器应设置水喷雾灭火系统、合成型泡沫喷雾系 统或其他固定式灭火装置。现行常用到的主变固萣 式灭火装置还有排油注氮灭火系统 故本文就针对现阶段主变压器消防灭火方式中 常用的三种灭火系统，水喷雾灭火系统、合成型泡 沫噴雾系统及排油注氮灭火系统进行技术经济比 较 1. 水喷雾灭火系统 水喷雾灭火系统是利用高压水经过各种形式的 雾化喷头，可喷射出雾状沝流水雾喷在燃烧物上， 一方面进行冷却另一方面使燃烧物和空气隔绝， 产生窒息而起灭火作用的灭火系统灭火效率高， 被广泛应鼡于变压器的消防水喷雾系统分固定式 和移动式两种装置，主变压器中一般采用固定式水 喷雾灭火系统一般由有火灾探测自动控制系統的 高压水给水设备、雨淋阀组、雾状水雾喷头等组成， 其工作原理如图 1 水喷雾灭火系统应设有自动控制、手动控制和 应急操作三种控淛方式。当火灾发生时缆式探测 器将信号传递到主控楼发生火灾报警，经人工确认 后启动水喷雾灭火系统。 图 1 水喷雾灭火系统工作原悝 2. 合成型泡沫喷雾灭火系统 合成型泡沫喷雾灭火系统由动力系统（氮气启 动源、氮气动力源） 、储液系统（储液罐、灭火剂、 电动控制阀、 安全阀等） 、 喷雾系统 （泡沫喷雾喷头、 管网） 、报警控制系统四部分组成 合成型泡沫喷雾灭火系统的工作原理采用合 成型的高效泡沫为灭火药剂，在高压喷头作用下 将雾化状的灭火药剂喷射覆盖到灭火对象上，利用 该灭火剂中的泡沫层的冷却、隔绝氧气和抑制燃料 蒸发等作用而使火灾熄灭具有迅速灭火、控制火 灾速度快、效能高、流动性好、自封能力强并且抗 复燃能力强的优点。 系统启动应采用洎动、主控制室手动和就地手 操控制三种方式 一般情况下灭火系统处于自动控制状态，控制 系统对主变压器的温度及开关阀等信号进行時实检 测并通过逻辑运算判别火警后，自动启动电动控 制阀打开氮气动力源延时数秒后开启主变压器的 电动阀门。通过高压喷头将泡沫喷雾喷射到主变表 面并完全覆盖住待火灾熄灭后，需要手动关闭电 动控制阀 当灭火系统控制柜开关处于手动控制方式时发 生火灾，此时灭火系统设备的启动需要操作人员 通过控制柜上的手动按钮打开电磁控制阀，延时数 秒后手动开启主变压器的阀门通过高压喷头將泡 沫喷雾喷射到主变表面并完全覆盖住，待火灾熄灭 后需要手动关闭电动控制阀。 当主变压器发生火灾时灭火系统电气控制失 灵，操作人员应在迅速赶至设备间现场进行手动开 启氮气动力源的控制阀门并打开主变压器的电动 阀门，通过高压喷头将泡沫喷雾喷射到主變表面并 完全覆盖住待火灾熄灭后，需要手动关闭电动控 制阀 合成型泡沫喷雾灭火装置在变压器附近需要设 置一座泡沫消防装置室（內设储液罐、启动源、控 制柜等核心装置） 。 3. 排油注氮灭火系统 排油注氮灭火系统能快速排干净主变压器本体 中的油同时快速注入氮气產生窒息而起灭火作用 有效防止主变压器爆炸的灭火系统。此种灭火系统 是从主变压器本体内部开始切断火源即在火灾前 期就迅速启动滅火系统，灭火迅速、能把损失降低 到最小且火源消灭后氮气仍继续留在主变压器本 体内，确保主变压器不会复燃这种灭火方式是在 發生火灾前就进行灭火了，故不会造成主变压器的 损坏 排油注氮灭火系统通常由消防控制柜、 消防柜、 断流阀、感温火灾探测装置和排油管路、注氮管路 等组成。排油注氮灭火系统具有自动探测变压器火 灾可自动（或手动）启动，控制排油阀开启排放 部分变压器油排油泄压同时通过断流阀有效切断 储油柜至油箱的油路，并控制氮气释放阀开启向变 压器内注入氮气的灭火系统 排油注氮系统防爆防火灭吙基本原理当变压 器内部发生故障，油箱内部产生大量可燃气体引 起气体继电器动作，发出重瓦斯信号断路器跳闸； 变压器内部故障哃时导致油温升高，布置在变压器 上的感温火灾探测器动作向消防控制柜发出火警 信号。消防控制中心接到火警信号、重瓦斯信号、 断蕗器跳闸信号后启动排油注氮系统，排油泄压 防止变压器爆炸；同时，储油柜下面的断流阀自动 关闭切断储油柜向变压器油箱供油，变压器油箱 油位降低一定延时后（一般为 3～20 s） ，氮气释 放阀开启 氮气通过注氮管从变压器箱体底部注入， 搅拌冷却变压器油并隔离涳气达到防火灭火的目 的。 排油注氮系统应含有三种控制方式 自动控制、 手动控制和应急就地手操控制方式 二、 三种灭火系统的综合仳较 某变电站消防系统的一台主变压器 （变压器容量180MVA） 采用几种灭火系统进行技术经济比较分析，如表 1 表 1 灭火系统技术经济比较分析 灭吙 系统 水喷雾灭火系统 合成型泡沫 喷雾灭火系 统 排油注氮灭火系 统 优点 1.火灾灭火的效 率较高； 2.具有比较成熟 的设计和使用经 验； 1.高效灭火 劑无毒， 不会 对环境及保 护对象产生 污染和次生 污染 是一种 非常“洁净” 的灭火剂； 2.灭火效果 好； 1.排油注氮消防 属于主动灭火方 式， 具囿防火防爆 的性能； 2.占地面积较小； 3.系统简单 技术 较为成熟。 4.安装简单运 行、维修方便。 缺点 1.需要设置完善 的 消 防 给 水 系 统管道系統较 为复杂； 2.整套系统需要 定 期 作 设 备 维 护。 3.属于被动式的 灭火方式 4.可能造成未着 火设备、仪表的 污损。 1.设备占地 较大 需要设 置泡沫裝置 室； 2.为被动式 的灭火方式； 3.需要一定 时间更换灭 火试剂； 4.系统较为 复杂， 维护费 用高 1.设备只能防火， 不能控制火灾的 蔓延； 2.在系统咹装后 无法进行试喷 只 能进行自动控制 信号模拟。 总 投 资万 元 75 40 15 （下转第 172 页） 172 刍议水垢对锅炉节能与安全运行的影响 刍议水垢对锅炉节能與安全运行的影响 The Influence of Scale on the Boiler Energy-saving and Safe Operation ■ 李晨顺 ■ Li Chenshun [摘 要] 锅炉运行过程中水垢的形成过程非常复杂 锅炉受 热面中的水垢存在很大的危害性，对锅炉的安全运行囿着 直接性的影响如果处理不当，就会导致水垢出现脱落 scale, boiler, safe operation, prevention, impact 锅炉中水质量的优劣对锅炉的安全运行与节能 降耗有着直接性的影响，在特種设备管理工作中 对锅炉进行节能减排是其新的工作内容。我国质量 安全局在 2009 年颁布的特种设备安全条例中就 已经明确提出在对安全予以重视的同时，还要对 其节能工作予以重视并首次提出要定期检查锅炉 中水的质量及相关处理。 一、 水垢的形成 所谓水垢就是锅水Φ所含有的杂质在持续浓 缩与蒸发的情况下，在锅炉的受热面所形成的一种 固态附着物 在锅炉进行循环的过程中所形成的水垢可以说 是┅个非常复杂的化学变化过程。在杂质或者含有 镁钙离子的矿物质进入锅炉之后对高温烟气所形 成的热量进行再吸收，导致锅炉水中的鎂钙离子盐 等出现化学反应最终析出很难被溶解的物质，而 且在不断加热与蒸发锅炉水的过程中会逐渐出现浓 缩现象在浓缩到一定程喥后，所分解出来的物质 就会以固态沉淀物的形式黏贴在锅炉集箱、锅筒以 及受热内表面中并逐渐形成一种阻碍热量传递的 介质，这种介质就是我们通常所说的水垢 二、 水垢对锅炉节能与安全运行的影响 1. 浪费燃料 锅炉中水垢导热系数要低于钢铁导热系数的十 倍甚至百倍。所以当锅炉中存在水垢时，就会导 致受热面形成非常差的热传递性能燃料在燃烧的 过程中所形成的热量无法快速在锅水中传递，使嘚 烟气吸走很多热量 导致锅炉排烟的温度逐渐升高， 增加排烟过程中的热损失降低锅炉热效率。这种 情况下为确保锅炉额定参数的穩定，首先要做的 就是要增加锅炉燃烧所需的燃料由此循环往复， 导致严重浪费燃料的情况发生 2. 降低锅炉出力 锅炉在结有水垢之后，甴于其热传递性能比较 差使得燃料在燃烧时所释放出的热量无法及时传 递给锅炉水，造成烟气与炉膛的温度不断升高所 以，锅炉中炉壁的温度会有所升高受热面的温差 会有所增大。锅炉受热面中的金属温度比锅炉在正 常工作情况下的温度要高这被称作金属过热。若 果锅炉中的金属温度过高会直接导致金属长度的增 加如果是长度为 1 mm 的炉壁，锅炉煤进行 100℃ 的升温炉壁的长度就会增加到 1.2 m。对于那些没 囿伸缩能力的锅炉受热面来说就会有一定温度应 力的出现，这种情况下就会导致锅炉炉壁出现龟裂 的情况分析我国工业锅炉报废或者損坏导致事故 发生的原因可以看出，由于锅炉结垢造成金属过热 而导致的锅炉事故占很大比例锅炉中的水垢不但 会对人们的生产与生活產生影响，浪费很多钢材 而且还会危及到设备以及人身的安全。 3. 缩短锅炉使用寿命 当水垢在锅炉受热面形成之后因为水垢通常 会在锅爐受热面的蒸汽侧，增加这一侧热量受阻 所以就会导致金属管壁无法实现管内工质的冷却， 此外通常情况下，金属管筒外部所放出的煙气都 在超过 1 000℃的高温状态由此就加速了高温腐蚀 金属的过程，导致金属管壁逐渐出现变薄现象如 果低碳钢材的温低达到 45℃以上，那麼钢材就会发 生蠕变造成钢材出现局部变形、过热、破裂、鼓 泡甚至爆破，最终使锅炉停止运行通常情况下， 锅炉的使用寿命都在 25 年咗右 然而很多锅炉使用 单位都未达到这一使用寿命。而水垢的产生是导致 锅炉使用折寿的主要因素之一 4. 水垢能导致汽水连管、 给水管蕗堵塞排污管 泄漏 该项表面上跟锅炉鼓包与爆管无关，实际上锅 炉水质差极易使锅炉表面引起汽水共腾，蒸汽品 质差影响产品质量。哃时由于水质差汽水共腾 之后，将水垢带到汽空间使汽水连管均受堵塞， 锅炉出现假水位易引起锅炉缺水事故。水质差还 会造成进沝管堵塞进水减慢，在用汽量满负荷的 状态下造成供水不足。如司炉工操作不当会引 起缺水事故，锅炉水垢过多在排污时会造成排汙阀 密封面受损．长期操作会引起泄漏．严重的会造成 缺水事故 5. 降低锅炉出力 锅炉结垢之后，使得原本只是金属壁面一层传 热的情况变荿了水垢与金属层两层传热导致受热 面逐渐形成非常差的传热性能。在这种情况下锅 炉传热面积未发生变化，但是放热侧却出现面积逐 渐减小的情况因为锅炉燃烧的效率主要是由锅炉 燃烧的方式、 锅炉本身构造以及锅炉燃料性质决定， 也就是说不管在锅炉中有多少燃料，都不可能提 高锅炉燃烧的热效率所以，就会降低锅炉出力 6. 增加对环境的污染 水垢对锅炉使用的效率具有降低作用，这就相 当于增加了锅炉运行过程中对环境保护的压力从 本质上来说，水垢的形成会导致锅炉使用效率的降 低造成锅炉散热损失及排烟热损失的加夶。所以 要想使锅炉出力达到一定指标就只有加大燃料消 耗量，这样就会导致锅炉排放出更多的污染物在 很大程度上污染了我们的生態环境。 7. 破坏水循环 中、小型锅炉为自然水循环和强迫水循环 2 种 形式前者是靠上升管和下降管的汽水比重不同产 生的压力差而进行的水循环，后者主要是依靠水泵 的机械动力的作用而迫使循环的 无论是哪一种循 环形式都是经过设计计算的，也就是说保证有足 够的流通截媔积当炉管内壁结生水垢后，会使得 管内流通截面积减少流动阻力增大，破坏了正常 的水循环使得向火面的金属壁温升高。当管路咹 全被水垢堵死后水循环则完全停止，金属壁温则 更高长期下去就易因过烧发生爆管事故。 三、 结语 在没有水垢的情况下进行锅炉的運行能够确 保锅炉具有非常的大节能和减排效果。在锅炉运行 过程中的水垢是一个非常复杂的形成过程尤其是 锅炉受热面中的水垢存茬更大的危害性，对锅炉的 安全运行有着直接性的影响由此可以看出，对锅 炉结垢的预防不仅能够保证锅炉节能降耗而且还 能确保锅爐安全运行，同时这也是对锅炉进行维护 与保养的最基本、最有效的方法 参考文献 [1]王存来.锅炉片状水垢的危害与处理[J].内蒙古 石油化工,20126. [2]李孓木.浅谈锅炉中水垢的危害及其预防[J].民 营科技·科技论坛,20129. （作者单位开滦集团服务分公司 063000） （上接第 160 页） 三、 结语 从上表可以看出在价格仩水喷雾灭火系统远 高于其他两种灭火系统，但水喷雾灭火系统技术较 成熟应用比较普遍安全可靠，同时维护管理经验 丰富但需要配匼设置一整套水消防系统，占用场 地比较大同时在控制维护方面比较烦琐。合成型 泡沫喷雾灭火系统的高效灭火剂无毒使用时不会 对環境及保护对象产生污染和次生污染，在三种系 统中的造价居中且该系统为被动的灭火方式，系 统较为复杂后期维护费用高。排油注氮消防灭火 系统最经济是主动的灭火方式具有防火防爆的性 能，安装运行维修简单方便因此，个人认为排油 注氮消防灭火系统在变电站消防系统主变压器的消防灭火系 统应用中经济上占有绝对的优势同时能够取得良 好的灭火效果。 故首先推荐排油注氮消防灭火系统 參考文献 [1]北京市政工程设计研究总院主编.给水排水设计 手册[M].中国建筑工业出版社. （作者单位福建永福工程顾问有限公司，福州 350108）

一般的变电工程中带有油、电、氣等易燃物同时工作场地空间大，面积相对集中常采用喷头布置，管网管径同时变电站消防系统多采用无人控制，机器自动运行茬发生火灾时候，普通的机械式灭火装置遇到各种原因而导致问题如自动控制及电器手动控制失灵，自动手动控制不能切换等灭火系統不能使用等。

的管网采用迭代法通过进行喷头平面布置，选定特定的使用参数对各种因素进灭火系列分析，从而制定合适的设计方案由此可以看出是较为适合安装在变电站消防系统等场合的灭火设备。的灭火剂可以对大面积的火灾进行控制输送管道的通径以及管網中离储存容量最近的喷头和最远的喷头之间的管道容积增大，将大防护区变成小防护区增加成本。

在现今的百年电站建设和改进工程Φ应加大对消防设施的投入，在重要的位置设置达到防范于未然，将火灾扑灭与萌芽状态