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適用于風力發(fā)電機組火災的滅火系統(tǒng)分析及應用

日期：2024-09-20 13:49
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摘要：
                                                         作者：朱勁武 （北京利達海鑫滅火系統(tǒng)設(shè)備有限公司）
摘要：文章介紹了風力發(fā)電機組的使用場所及通過對適用于各場所的各種
滅火系統(tǒng)的對比分析，歸納出如何根據(jù)不同的場所選擇適合的氣體滅火系統(tǒng)及其使用方法。
    關(guān)鍵詞：風力發(fā)電機組、機械傳動系統(tǒng)、電器控制柜、風力發(fā)電機組滅火、風力發(fā)電機組火災、氣體滅火系統(tǒng)、潔凈、無污染、手提式二氧化碳滅火器。
    風力發(fā)電機組是指將風能轉(zhuǎn)換為電能的系統(tǒng)。風力發(fā)電機組在長期運行中很容易產(chǎn)生摩擦過熱、制動過熱、潤滑油泄漏、電纜過熱絕緣老化、控制柜電器元件過熱擊穿短路、發(fā)動機內(nèi)部過熱短路、遭遇雷電等，將會造成可燃液體和可燃固體材料著火，使機艙和搭架底部易發(fā)生火災，將使風力發(fā)電機組燃燒，嚴重時大火會蔓延到風力發(fā)電機組附近的草原和森林，會帶來更大的社會風險。本人撰寫此文，就是希望相關(guān)人員充分認識到風力發(fā)電機組火災產(chǎn)生的嚴重后果，并學會如何根據(jù)不同的場所選擇適合的氣體滅火系統(tǒng)及其使用方法。
    一、使用場所描述
    風能作為清潔環(huán)保的可再生能源，具有傳統(tǒng)能源不可比擬的優(yōu)越性，也是再生能源中技術(shù)*成熟、*具規(guī)模的一種。風力發(fā)電機組主要由葉輪、機艙和塔架三部分構(gòu)成。機艙內(nèi)裝有傳動系統(tǒng)（包括主軸、齒輪箱和聯(lián)軸節(jié)）、偏航系統(tǒng)（包括偏航電機、偏航軸承等）、液壓系統(tǒng)（包括電動機、油泵、油箱和液壓閥等）、制動系統(tǒng)（包括空氣動力制動裝置和機械剎車制動裝置）、發(fā)電機和控制系統(tǒng)。其中發(fā)電機、齒輪變速箱、制動剎車系統(tǒng)、機艙底座、潤滑散熱系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、傳輸電纜、控制柜等部件都是潛在的火災危險源。風力發(fā)電機組在長期運行中很容易產(chǎn)生摩擦過熱、制動過熱、潤滑油泄漏、電纜過流絕緣老化、控制柜電器元件過熱擊穿短路、發(fā)動機內(nèi)部過熱短路等，機組遭遇雷電、大風大霧雨雪等極端惡劣天氣也會導致火災事故的發(fā)生。目前，風電機艙內(nèi)采用的可燃物包括潤滑油、液壓油、高壓軟管、隔音海綿、電線電纜、密封材料等；這些材料一旦被引燃，火焰會在短時間內(nèi)蔓延至整個機艙內(nèi)部空間，導致其他可燃物同時燃燒，火勢無法控制直至風力發(fā)電機組完全燃燒。塔架底部電器柜中電器元件過載擊穿短路、雷擊，同樣會導致大火，使風力發(fā)電機組燒損，若安裝在草原或森林附近，則造成草原或森林大火?；馂氖秋L力發(fā)電機組*為致命的災害之一，風電機組距地面的垂直高度幾十米至一百多米，再加上周圍地形環(huán)境復雜，消防隊員及時趕到也望而卻步，無法實施有效的滅火救援工作，只能等待整個風力發(fā)電機組完全燒毀。風力發(fā)電機組滅火，是在風力發(fā)電機組內(nèi)安裝火災自動探測報警控制系統(tǒng)和自動滅火系統(tǒng)，實施防火和滅火自動保護。
    二、使用場所特征及對配套自動滅火系統(tǒng)的要求
    1、設(shè)備造價昂貴，日常檢查和維護成本很高。
    2、抗振動性能好。因風力發(fā)電機組中的機艙是在旋轉(zhuǎn)中和緊急剎車中工作，還經(jīng)常受到8級以上臺風沖擊，要求配套的設(shè)備具有較好的抗振動性能，否則易誤報警和滅火系統(tǒng)誤啟動。
    3、耐高低溫性能好。風力發(fā)電機組要求配套設(shè)備能在嚴酷溫度環(huán)境下能正常工作。
    4、風力發(fā)電機組火災主要是電氣火災、可燃液體火災和部分固體火災。
    5、風力發(fā)電機組主要由機械傳動系統(tǒng)和電器控制柜等部件組成，要求滅火中和滅火后對設(shè)備和環(huán)境無污染，不得損壞沒有起火的正常設(shè)備，能在短時間內(nèi)迅速恢復正常工作。
    6、電氣火災要求先斷電，使通風設(shè)備停止工作后，再對風力發(fā)電機組滅火。滅火后滅火藥劑必須對整個防護區(qū)浸漬10～20min，方能通風。
    三、各種滅火系統(tǒng)的對比分析
    1、七氟丙烷氣體自動滅火系統(tǒng)用途和特點
    七氟丙烷（***00）自動滅火系統(tǒng)是一種現(xiàn)代化消防設(shè)備。中華人民共和國公安部于2001年8月1日發(fā)布了公消【2001】217號《關(guān)于進一步加強哈龍?zhí)娲芳捌涮娲夹g(shù)管理的通知》。通知中**推薦七氟丙烷(HFC－227ea)氣體自動滅火系統(tǒng)為鹵代烴類哈龍?zhí)娲鷾缁鹣到y(tǒng)。通知明確規(guī)定：七氟丙烷氣體自動滅火系統(tǒng)屬于全淹沒系統(tǒng)，可以撲救A（表面火）、B、C類和電器火災，可用于保護經(jīng)常有人的場所和高精密電子儀器、設(shè)備、及貴重物品。七氟丙烷（***00）滅火劑無色、無味、不導電、無二次污染。對臭氧層的耗損潛能值（ODP）為零，符合環(huán)保要求，其毒副作用比鹵代烷滅火劑更小，是鹵代烷滅火劑較理想的替代物。七氟丙烷（***00）滅火劑具有滅火效能高，對設(shè)備無污損，電絕緣性好，（因滅火劑從噴嘴噴出壓力在0.7～2MPa）噴射距離遠，滅火迅速等優(yōu)點。七氟丙烷（***00）滅火劑釋放后不含有粒子和油狀物，不破壞環(huán)境，且當滅火后，及時通風迅速排除滅火劑，即可很快恢復正常情況。七氟丙烷（***00）經(jīng)試驗和美國EPA認定**性比1301鹵代烷更為**可靠，人體暴露于9%的濃度（七氟丙烷一般*低設(shè)計濃度為7%）中無任何危險，而七氟丙烷*大優(yōu)點是非導電性能。因而是電氣設(shè)備的理想滅火劑。當七氟丙烷滅火劑達到一定濃度時，還有抑制爆炸的作用。
    超細干粉滅火裝置用途和特點
    超細干粉滅火劑主要分BC干粉和ABC干粉滅火劑兩種，分別呈弱堿或弱酸性，是一種很小顆粒的灰塵。當發(fā)生火災時，超細干粉粉體與高溫燃燒物體表面接觸時，阻斷燃燒鏈式反應，即化學抑制作用。在保護對象表面的高溫作用下被熔化并形成一個玻璃狀覆蓋層將固體表面與周圍空氣隔開，使燃燒窒息。超細干粉滅火劑粉塵細小，微粒具有一定重量，在空氣中漂浮時間有限，一旦沉降下來不會再運動。當有遮擋物時，很難超越過去，將影響滅火效能，滅火中和滅火后會產(chǎn)生二氧化碳、水蒸氣等副產(chǎn)品。在滅火中和滅火后對所有設(shè)備和環(huán)境均有污染，很難將5～20μm小顆粒的灰塵**干凈，特別是安裝在海灘、濕度較大環(huán)境中的風力發(fā)電機組，設(shè)備短時間內(nèi)不能恢復正常工作，雖然成本低，若誤啟動或滅火后維護、清理成本較高，若**不干凈，設(shè)備會經(jīng)常出現(xiàn)故障，甚至會報廢。
    氣溶膠自動滅火裝置用途和特點
    氣溶膠滅火劑可分為熱氣溶膠和冷氣溶膠。目前國內(nèi)工程上應用的氣溶膠滅火裝置都屬于熱型，冷氣溶膠滅火技術(shù)還處于研制階段，無正式產(chǎn)品。氣溶膠自動滅火裝置只適用于較小的防護區(qū)，因氣溶膠滅火氣體從裝置中噴出壓力很小，大約為0.02MPa左右，噴射距離1～2m，氣溶膠滅火氣體比重很小，略比空氣重一點，先飄向防護區(qū)頂部后，再逐步沉降于防護區(qū)底部，因保護的設(shè)備均放在地面，則滅火時間較長。氣溶膠滅火裝置滅火后有殘留物，屬非潔凈滅火劑。熱氣溶膠屬于全淹沒系統(tǒng)，適用于變配電間、發(fā)電機房、電纜夾層、電纜井、電纜溝等，無人、相對封閉、空間較小的場所。適用撲救：A類表面火災、B、C類和普通電器火災。
    S型和K型熱氣溶膠預制滅火系統(tǒng)，雖屬氣體滅火系統(tǒng)，但它不是潔凈滅火系統(tǒng)，滅火后或誤噴后產(chǎn)生小于5μm極小顆粒的灰塵，氣溶膠滅火劑有油污現(xiàn)象，吸附在元器件上很難**干凈，在濕度較大的環(huán)境中，將嚴重影響電器設(shè)備的絕緣性能，造成接觸**和短路現(xiàn)象。
氣溶膠滅火劑幾年前曾用于鐵路系統(tǒng)設(shè)備間和控制系統(tǒng)設(shè)備間，給鐵路系統(tǒng)**造成了嚴重影響，目前鐵路系統(tǒng)和通訊機站嚴禁采用氣溶膠預制滅火系統(tǒng)。
    超細水霧滅火系統(tǒng)用途和特點
    超細水霧滅火系統(tǒng)是用高壓或高氣流將水流過噴嘴形成極細的水滴。超細水霧滅火系統(tǒng)既能以局部應用形式使用，也能以全淹沒形式應用。超細水霧適用于A（表面火災）、B、C類及普通電氣火災?？捎糜诒Ｗo經(jīng)常有人的場所。
    超細水霧微粒有一定重量，不能迂回于任何遮擋物，一旦碰到遮擋物將沉降下來變成水珠，隨著水珠的增多或?qū)a(chǎn)生水漬現(xiàn)象。超細水霧滅火系統(tǒng)很難撲滅電器柜、遮擋物多的火災。滅火后或誤噴后，設(shè)備內(nèi)和環(huán)境存在水漬現(xiàn)象，影響電器元件絕緣性能。超細水霧滅火系統(tǒng)噴頭噴孔很小，易堵塞，系統(tǒng)日常維護檢查復雜，每隔1～2年應定期更換儲存水和檢查噴頭上的小孔是否孔堵塞，日常維護成本極高。
    綜合分析以上四種滅火系統(tǒng)，七氟丙烷滅火系統(tǒng)具有滅火速度快（一般為10～45S）、絕緣性能好、潔凈的特點。在滅火中和滅火后對其它設(shè)備和環(huán)境無任何污染，短時間（幾小時）內(nèi)可馬上恢復正常工作和發(fā)電。日常維護簡單、快捷、成本極低。
    四、結(jié)論與建議
    通過對有關(guān)消防規(guī)范、標準查詢，得出如下結(jié)論和建議：
    1、查詢GB50045《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》和GB50016《建筑設(shè)計防火規(guī)范》及GB50370《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》等國家標準和規(guī)范中，沒有規(guī)定風電發(fā)電設(shè)備應采用什么種類滅火系統(tǒng)。因風電發(fā)電設(shè)備是我國近幾年上馬的清潔可再生能源新產(chǎn)品，應參照上述三項國家標準和規(guī)范中自備發(fā)電機房、配電室和計算機房的規(guī)定，應采用氣體滅火系統(tǒng)。
    2、依據(jù)風電發(fā)電機組總造價、安裝場所、保護對象屬性、日常維護等方面綜合分析，要求采用的火災自動報警系統(tǒng)和自動滅火系統(tǒng)必須具備如下技術(shù)要求：具有性能穩(wěn)定、可靠；具有防振和擺動誤啟動特殊性能；耐高低溫（-40℃～+70℃）性能；滅火速度快；滅火藥劑潔凈，對設(shè)備和環(huán)境無任何污染；安裝簡單、快捷、占據(jù)空間??；日常維護檢查簡單、快捷；成本低等特點。
    3、建議機艙和塔架底部控制系統(tǒng)機柜采用柜式七氟丙烷氣體滅火裝置。因七氟丙烷滅火藥劑滅火速度快、絕緣性能好、潔凈。滅火中和滅火后對其它設(shè)備和環(huán)境無任何污染，短時間（幾小時）內(nèi)可馬上恢復正常工作和發(fā)電。日常維護簡單、快捷、成本極低。
    超細干粉滅火劑主要分BC干粉和ABC干粉滅火劑兩種，分別呈弱堿或弱酸性，是一種很小顆粒的灰塵。當發(fā)生火災時，超細干粉粉體與高溫燃燒物體表面接觸時，阻斷燃燒鏈式反應，即化學抑制作用。在保護對象表面的高溫作用下被熔化并形成一個玻璃狀覆蓋層將固體表面與周圍空氣隔開，使燃燒窒息。滅火中和滅火后產(chǎn)生二氧化碳、水蒸氣等副產(chǎn)品。在滅火中和滅火后對所有設(shè)備和環(huán)境均有污染，很難將小顆粒的灰塵**干凈，設(shè)備短時間不能恢復正常工作，雖成本低，若誤啟動后維護、清理成本較高，若**不干凈，甚至設(shè)備會出現(xiàn)故障，建議不采用。
    S型和K型熱氣溶膠預制滅火系統(tǒng)，雖屬氣體滅火系統(tǒng)，但它不是潔凈滅火系統(tǒng)，滅火后或誤噴后產(chǎn)生的小顆粒的灰塵更小，氣溶膠滅火劑有油污現(xiàn)象，吸附在元器件上很難**干凈，嚴重影響電器設(shè)備的絕緣性能，造成的危害比超細干粉滅火劑更大，目前鐵路系統(tǒng)和通訊移動、電信系統(tǒng)設(shè)備間和控制系統(tǒng)設(shè)備間禁止采用氣溶膠預制滅火系統(tǒng)，建議不采用。
    超細水霧微粒有一定重量，不能迂回于任何遮擋物，一旦碰到遮擋物將沉降下來變成水珠，隨著水珠的增多或?qū)a(chǎn)生水漬現(xiàn)象。超細水霧滅火系統(tǒng)很難撲滅電器柜、遮擋物多的火災。滅火后或誤噴后，設(shè)備內(nèi)和環(huán)境存在水漬現(xiàn)象，影響電器元件絕緣性能。超細水霧滅火系統(tǒng)噴頭噴孔很小，易堵塞，系統(tǒng)日常維護檢查復雜，每隔1～2年應定期更換儲存水，日常維護成本極高，建議不采用。
    4、若風力發(fā)電機組發(fā)生初起小火，也就是火災面積小于1～2m2時，為了減少火災損失，降低自動滅火系統(tǒng)啟動成本，保障人身和財產(chǎn)**。建議優(yōu)先采用手提式滅火器，將初始小火及時撲救在萌芽狀態(tài)。
    依據(jù)GB50140《建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范》國家標準，凡是存在可燃物的工業(yè)與民用建筑場所，配置自動滅火系統(tǒng)后，仍應配置滅火器。為了簡化滅火器配置與設(shè)計計算，建議風力發(fā)電機組機艙和塔架底部分別采用手提式二氧化碳（MT2或MT3）兩具和手提式ABC干粉滅火器（MF/ABC3或MF/ABC4或MF/ABC8）兩具。建議將每個存放點的手提式滅火器放置在滅火器箱體內(nèi)，不僅美觀且便于保管，不易損壞滅火器。
    使用手提式二氧化碳滅火器滅火時，操作者應特別注意以下**措施：
    （1）應有兩人以上的操作者進入防護區(qū)內(nèi)，但由一人操作滅火器。滅火時要求進入的門必須開啟，因二氧化碳滅火時，火災位置空間滅火濃度達到34%左右才能滅火成功，但整個防護區(qū)二氧化碳濃度達到12%時，對人體將會造成生命危險。滅火后應盡快開啟門、窗和換氣扇進行通風，人員應離開滅火場所。
    （2）手提式二氧化碳滅火器出口壓力比較大，有一定后座力，一般左手提滅火器手柄，右手緊握管道末端噴嘴，離火源大約1～2m遠，對準火源部分開始噴灑。
    （3）手提式二氧化碳滅火器和手提式ABC干粉滅火器有效噴射時間大約10S左右。一般滅火時操作者先開始噴射滅火藥劑4～6S滅火時間，不要將滅火藥劑噴射完，依據(jù)現(xiàn)場火災情況，再對零星火災進行撲救。