火力发电厂与变电所设计防火规范条文说明(3)

2019-01-19 10:21

则》及1980年出版的《电力工业技术管理法规》等有关资料,根据电厂实践,规定了磨煤机出口气粉混合物的温度值。 5.3 点火及助燃油系统

5.3.3 本条所指的加热燃油系统,主要有为铁路油罐车(或水运油船)的卸油加热,储油罐的保温加热以及锅炉燃油火嘴的供油加热等三部分用的加热蒸汽。重油在空气中的自燃着火点为250℃。而含硫石油与铁接触生成硫化铁,粘附在油罐壁或其他管壁上,在高温作用下会加速其氧化以致发生自燃。此外,加热燃油的加热器,一旦由于超压爆管,或者焊(胀)口渗漏,油品喷至遇有保温破损处的温度较高的蒸汽管上容易引发火灾。

我国《电力工业技术管理法规》中规定:“加热燃油的蒸汽温度不超过250℃”;前苏联版《热工手册》中的重油设施有关规定中,用于加热油罐车(或油船),储油罐和燃油加热器的蒸汽参数:压力为784~1274kPa,温度为200~250℃。

根据我国的实践,参考了国内外有关标准,做了本条规定。

5.3.4 地上设置的钢油罐,设置固定式喷水冷却装置的主要目的,一是在油罐发生火灾时,起隔离防护和冷却降温作用,以防火势蔓延,其次,在气温较高的炎热季节,特别是我国南方一些电厂,地上设置的钢油罐,长时间受阳光照射,罐内油品容易超温引起火灾,尤其是当油罐内有大量锅炉热回油时都会引起罐内油品温度过高而引发火灾。当油罐高度超过15m时,消防人员用以扑救油罐火灾冷却用的移动式水枪,其喷水时的上倾角要超过45°,甚至大于60°,使消防人员难以进行操作。为此本条规定:地上设置的钢油罐其高度超过15m时,宜设置固定式喷水冷却装置。

5.3.5 油罐运行中罐内的气体空间压力是变化的,若罐顶不设置通向大气的通气管时,当供油泵向罐内注油或从油罐内抽油时,罐内的气体空间会被压缩或扩张,罐内压力也就随之变大或变小。如果罐内压力急骤下降,罐内形成真空,油罐壁就会被压瘪变形;若罐内压力急骤增大超过油罐结构所能承受的压力时,油罐就会爆裂油品外泄易引发火灾。如果油罐的顶部设有与大气相通的通气管,来平衡罐内外的压力,就会避免上述事故的发生。

5.3.7 为了供给电厂锅炉点火和助燃油品的安全和减少油品损耗,参照《石油库设计规范》 第4.1.11条的规定而制定本条。这样,除会增加油品的呼吸损耗外,由于油流与空气的摩擦,会产生大量静电,当达到一定电位时就会放电而引起爆炸着火。根据《石油库设计规范》的条文说明介绍,1977年和1978年上海和大连某厂从上部进油的柴油罐,都因油罐在低油位,高落差的情况下进油,先后发生爆炸起火事故,故制定本条规定。

5.3.10 沿地面敷设的油管道,容易被碰撞而损坏发生爆管,造成油品外泄事故,不但影响机组的安全运行,而且遇明火还易发生火灾。为此,要求厂区燃油管道宜架空敷设。并对采用地沟内敷设时提出附加条件。

5.3.11 本条规定的“油管道及阀门应采用钢质材料。??”其中包括储油罐的进、出口油管上工作压力较低的阀门。主要从两方面考虑,一是考虑地处北方严寒地区的电厂储油罐的进出口阀门,在周围空气温度较低时,如发生保温结构不合理或保温层脱落破损,阀门体外露,会使阀门冻坏。此外,当油管停运需要蒸汽吹扫时,一般吹扫用蒸汽温度都在200℃以上。在此吹扫温度下,一般铸铁阀门难以承受。在高温蒸汽的作用下,铸铁阀门很容易被损坏。特别是在紧靠油罐外壁处的阀门,尤其当其罐内油位较高时,阀门一旦发生破损漏油,难以对其进行修复。为此,油罐出入口管上的阀门也应是钢质的。

5.3.13 在每台锅炉的进油总管上装设快速切断阀的主要目的是,当该炉发生火灾事故时,可以迅速的切断油源,防止炉内发生爆炸事故。手动关断阀的作用是,当速断阀失灵出现故障时,以手动关断阀来切断油源。 5.4 汽轮发电机

5.4.1 本条对汽轮机油系统的设计提出了有关要求:

1.对汽轮机纵向布置的汽机房而言,因为纵向布置的汽机房零米靠外墙处,距汽轮机本体高温管道区较远,油系统的主油箱、油泵及冷油器等设备在该地区,对防止火灾比较有利。

2.汽轮机机头的前轴封箱处,是高温蒸汽管道与汽机油管道布置较为集中的区域,也是最容易发生因漏油而引起火灾的地方。

3.油管道的法兰结合面若采用塑料或橡胶垫时,遇火垫料会迅速烧毁,造成喷油酿成大火。 同时,塑料或橡胶垫长期使用后还会发生老化碎裂、收缩,亦会发生上述事故。

4.事故排油阀的安装位置,直接关系到汽轮机油系统火灾处理的速度,据发生过汽轮机油系统火灾事故的电厂反映,如果排油阀的位置设置不当,一旦油系统发生火灾,阀被火焰包围,运行人员无法靠近进行操作,致使火灾蔓延。所以设置两个事故排油阀,一个靠近油箱布置,运行中常开;另一个应远离油箱布置,运行中常关,事故时打开,并应有两个通道可以到达,以便发生火灾时,运行人员能迅速到达进行操作。

5.本条所列的汽轮机油系统水压试验压力参考了《电力建设施工及验收技术规范汽轮机机组篇》,并结合我国电厂的运行实践而做出的规定。

6.为防止汽轮机油系统火灾发生,提高机组运行的安全性,早在20多年前,国外大型汽轮机的调节油系统就广泛使用了抗燃油品,并积累了丰富的运行实践经验。

从70年代开始,我国陆续投产的,以及正在设计和施工的(包括国产和引进的)300MW及其以上容量的汽轮机调速系统,大部分也都采用了抗燃油。

抗燃油品与以往使用的普通矿物质透平油相比,其最突出的优点是:油的闪点和自燃点较高,闪点一般大于235℃,自燃点大于530℃(热板试验大于700℃),而透平油的自燃点只有300℃左右。同时,抗油的挥发性低,仅为同粘度透平油的1/10~1/5,所以使抗燃油的防火性能大大优于透平油,成为今后发展方向。为此,本条规定:300MW及以上容量的汽轮机调节油系统,宜采用抗燃油品。

5.4.2 本条对发电机的氢系统提出了有关要求:

1.室内不准排放氢气是防止形成爆炸性气体混合物的重要措施之一。同时为了防止氢气爆炸,排氢管应远离明火作业点并高出附近地面、设备以及距屋顶有一定的距离。 2.与发电机氢气管接口外加装法兰短管,以备发电机进行检修或进行电火焊时,用来隔绝氢气源,以防止发生氢气爆炸事故。 5.5 辅助设备

5.5.1 锅炉在启动、低负荷、变负荷或从燃油转到燃煤的过渡燃烧过程中,以及在正常运行中的不稳定燃烧时,均会有固态和液态的未燃尽的可燃物,这些不燃烧产物会随烟气被带入电气除尘器并聚积在极板表面上而被静电除尘器内电弧引燃起火损坏设备,为及时发现和扑灭火灾防止事态扩大,为此,规定在电气除尘器的进、出口烟道上装设烟温测量和超温报警装置。 5.5.2 本条对柴油发电机系统提出了有关要求:

1.设置快速切断阀是为防止油系统漏油或柴油机发生火灾事故时能快速切断油源。 日用油箱不应设置在柴油机上方,以防止油品漏到机体或排气管上而发生火灾。

2.柴油机排气管的表面温度高达500~800℃,燃油、润滑油若喷滴在排气管上或其他可燃物贴在排气管上,就会引起火灾,因此排气管上应用不燃烧材料进行保温。

3.四冲程柴油机曲轴箱内的油受热蒸发,易形成爆炸性气体,为了避免发生爆炸危险,一般采用正压排气或离心排气。但也有用负压排气的,即用一根金属导管,一头接曲轴箱,另一头接在进气管的头部,利用进风的抽力将曲轴箱里的油气抽出,但连接风管一头的导管应装置铜丝网阻火器,以防止回火发生爆燃。

5.6 变压器及其他带油电气设备

5.6.2 油浸变压器内部贮有大量绝缘油,其闪点在130~140℃之间,与丙类液体贮罐相似,按照《建筑设计防火规范》的规定,丙类液体贮罐之间的防火间距不应小于0.4D(D为两相邻贮罐中较大罐的直径)。可设想变压器的长度为丙类液体罐的直径,通过对不同电压、不同容量的变压器之间的防火间距按0.4D计算得出:电压等级为220kV,容量为90~400MVA的变压器之间的防火间距在6.0~7.8m范围内;电压为110kV,容量为31.5~150MVA的变压器之间的防火间距在4.00~5.80m范围内;电压为35kV及以下,容量为5.6~31.5MVA的变压器之间的防火间距在2.00~3.80m范围内。

因为油浸变压器的火灾危险性比丙类液体贮罐大,而且是发电厂的核心设备,其重要性远大于丙类液体贮罐,所以变压器之间的防火间距就大于0.4D的计算数值。

根据变压器着火后,其四周对人的影响情况来看,当其着火后对地面最大辐射强度是在与地面大致成45°的夹角范围内,要避开最大辐射温度,变压器之间的水平距必须大于变压器 的高度。

因此,将变压器之间的防火间距按电压等级分为10m、8m、6m及5m是适宜的。 日本“变电所防火措施导则”规定油浸设备间的防火间距标准如表2所示。 油浸设备间的防火间距 表2

┌─────────────┬──────────────────────────┐ │ │ 防火距离(m) │

│ 标称电压(kV) ├─────────────┬────────────┤ │ │ 小型油浸设备 │ 大型油浸设备 │

├─────────────┼─────────────┼────────────┤ │ 187 │ 3.5 │ 10.5 │

├─────────────┼─────────────┼────────────┤ │ 220、275 │ 5.0 │ 12.5 │

├─────────────┼─────────────┼────────────┤ │ 500 │ 6.0 │ 15.0 │

└─────────────┴─────────────┴────────────┘ 表中所列防火距离是指从受灾设备的中心到保护设备外侧的水平距离。经计算,间距与本条所规定的距离是比较接近的。

至于单相变压器之间的防火间距,因目前一般只有500kV变压器采用单相,虽然有些国家对单相及三相变压器之间防火间距采取不同数值,如加拿大某些水电局规定,单相之间的防火间距可较三相之间的防火间距减少1/3,但单机之间不得小于12.1m,考虑到变压器的重要性,为防止事故蔓延,单相之间的防火间距仍宜与三相之间距离一致。

高压并联电抗器亦属大型油浸设备,所以也应采用本条规定的防火间距。

5.6.3 变压器之间当防火间距不够时,要设置防火墙,防火墙除有足够的高度及长度外,还 应有一定的耐火极限。根据几次变压器火灾事故的情况,防火墙的耐火极限不宜低于4h。 由于变压器事故中,不少是高压套管爆炸喷油燃,一般火焰都是垂直上升,故防火墙不宜

太低。日本“变电所防火措施守则”规定,在单相变压器组之间及变压器之间设置的防火墙, 以变压器的最高部分的高度为准,对没有引出套管的变压器,比变压器的高度再加0.5m;德 国则规定防火墙的上缘需要超过变压器蓄油容器。考虑到目前500kV变压器高压套管离地高约 10m左右,而因内500kV工程的变压器防火墙高度一般均低于高压套管顶部,但略高于油枕高 度,所以规定防火墙高度不应低于油枕顶端高度。对电压较低、容量较小的变压器,套管离 地高度不太高时,防火墙高度宜尽量与套管顶部取齐。

考虑到贮油池比变压器两侧各长1m,为了防止贮油池中的热气流影响,防火墙长度应大于

贮油池两侧各1m,也就是比变压器外廓每侧大2m。日本的防火规程也是这样规定的。 设置防火墙将影响变压器的通风及散热,考虑到变压器散热、运行维修方便及事故时灭火 的需要,防火墙离变压器外廊距离,以不小于2m为宜。

5.6.4 为了保证变压器的安全运行,对油量超过600kg的消弧线圈及其他带油电气设备的布 置间距,做了本条的规定。

5.6.5 本条是为防止事故范围扩大而采的措施。

5.6.6 对于断路器、油浸电流互感器和电压互感器等带油电气设备,按电压等级来划分设防 标准,既在一定程度上考虑到油量的多少,又比较直观,使用方便,能满足运行安全的要求。 例如20kV及以下的少油断路器油量均在60kg以下,绝大部分只有5~10kg,虽然火爆事故较多, 爆炸时的破坏力也不少(能使房屋建筑受到一定损伤,两侧间隔隔板炸碎或变形,门窗炸出, 危及操作人员安全等),但爆炸时向上扩展的较多,事故损害基本局限在间隔范围内。因此, 只要将两侧的隔板采用不燃烧材料的实体隔板或墙,从结构上进行加强处理(通常采用厚度 2~3mm钢板、砖墙,混凝土墙均可,但不宜采用石棉水泥板等易碎材料),是可以防止出现 这类事故的。

35kV油断路器,目前国内生产的屋内型,油量只有15kg,一般工程安装于有防爆隔墙的间 隔内,运行情况良好。至于35kV手车式成套开关柜,则因其两侧均有钢板隔离,不必再采取 其他措施。屋外型SW2-35及DW2-35是采用较多的,前者油量为100kg,后者为380kg。据调查, 35kV屋内配电装置事故中,少油断路器事故为绝大多数,而屋内少油断路器事故均由SW2-35 断路器的环氧电流互感器的结构、工艺和材质等方面的问题,局部放电严重引起的。有些断 路器在正常运行相电压下,局部放电严重引起的。有些断路器在正常运行相电压下,局部放 电不断发展导致对地永久性短路,在35kV系统单相接地运行时,其事故率更高。根据对SW2-35 型断路器爆炸事故的调查,240mm厚的承重间隔墙粉刷层烧裂脱落,其结构未受任何损伤。 最近,上海华通开关厂已对SW2-35型断路器进行改进完善,降低了环氧电流互感器的局部放 电量,使其质量有较大提高,同时运行单位亦加强了检测工作,故该型断路器在完善化以后, 其事故率已降低到每千台0.1次(1982年完善化以后的统计)。若将该型断路器布置在屋内并 安装在有防爆隔墙的间隔内,是能满足运行要求的。至于屋外型多油断路器布置在屋内,目 前采用得不多,但根据部分已投入运行工程的调查,未发生过爆炸事故,从防爆角度看,防 火隔墙的设防标准是可行的。

110kV屋内配电装置一般装少油断路器(极少数装空气断路器),其总油量均在600kg以下, 根据对全国40多个110kV屋内配电装置的调查,装在有防火隔墙的间隔内的油断路器未发生过 火灾爆炸事故。因为空气断路器亦有爆炸的可能性,应按同样标准进行设防。

220kV屋内配电装置投入运行的较少,其油量约800kg,已投运的及正在设计的工程,其断

路器均装在有防爆隔墙的间隔内,能满足安全运行要求。如山东的两座电厂,其110kV及220kV 屋内配电装置中的少油断路器均装在有防爆隔墙的间隔内,运行巡视较方便。

至于油浸电流互感器和电压互感器,应与相同电压等级的断路器一样,安装于同等设防标 准的间隔内。如某变电所110kV电压互感器爆炸时,370mm厚承重间隔墙未有裂缝或倒塌,只 有水泥粉刷层烧裂,面层脱落,间隔墙起到了防爆的作用。为了防止电压互感器等的爆炸, 必要时可提请制造厂在设备上设置泄压阀。

发电厂的厂用变压器多数设置在厂房或配电装置室内,根据国内近年来几次变压器火灾事 故教训及变压器的重要性,安装在单独的防火小间内是合适的。这样,配电装置的火灾事故 不会影响变压器,变压器的火灾也不会影响其他设备。目前,除10kV容量的变压器外,一般 均按此设防,运行情况良好。所以,本条规定油量超过100kg的变压器一般安装在单独的防 火小间内(35kV变压器和10kV,80kV及以上的变压器油量均超过100kg)。高压开关柜内变压

器可不受本条限制。

5.6.7 目前投运及设计的屋内35kV少油断路器及电压互感器,其油量分别为100kg及95kg, 均未设置贮油或挡油设施,事故油外流的现象很少。所以将贮、挡油设施的界限提高到100kg 以上(油断路器、互感器为三相总油量,变压器为单台含油量)。同时提出,设置挡油设施 时,不论门是向建筑物内开或外开,都应将事故油排到安全处,以限制事故范围的扩大。 5.6.8 根据调查,主变压器发生火灾爆炸等事故后,真正流到总事故贮油池内的油量一般 只为变压器总油量的10%~30%,只在某一电厂曾发生31500kVA变压器事故,流入总事故贮 油池的油量超过50%。根据上述的调查总结,并参考国外的有关规定(如日本规定总事故贮 油池容量按最大一个油罐的50%油量考虑),本规范按最大一个油箱的60%油量确定。 5.6.9 贮油池内铺设卵石,可起隔火降温作用,防止绝缘油燃烧扩散。卵石直径,根据国 内的实践及参考国外规程可为50~80mm,若当地无卵石,也可采用无孔碎石。 5.7 电缆及电缆敷设

5.7.1 采用不燃烧材料对通向控制室、继电保护室的墙洞及孔洞进行严密封堵,可以隔离或 局限燃烧的范围,防止火势蔓延。否则,会使事故范围扩大造成严重后要。例如某发电厂一 台125MW的汽轮发电机组,因油系统漏油着火,大火沿着汽轮机平台下面的电缆,迅速向集 中控制室蔓延,不到半小时,控制室内已烟雾弥漫,对面不见人,整个控制室被大火烧毁。 电缆防火堵料是一种专用于充填缝隙的腻子状阻火固体材料,分有机与无机型,能有效地 抑制电缆火灾窜过孔洞向邻室蔓延。近年已由公安部上海消防科研所会同浙江嵊县电缆防火 附件厂开发出新产品,并通过省级鉴定。

5.7.2 本条是防止火灾蔓延,缩小事故损失的基本措施。

5.7.3 通道中的防火墙可用砖砌成,也可采用软质耐火材料构成,电缆穿墙孔应采用软质耐 火材料封堵,如果存在小的孔隙,电缆着火时,火就会透过封堵层,破坏了封堵作用。采用 软质材料构成的防火墙,便于对已敷设就位的电缆实施,又不致损伤电缆,还具有方便地可 拆性,其中某些材料如选用、施工得当,在满足有效阻火前提下,还不致引起穿墙孔内电缆 局部温升过高。

由于有防窜燃措施,且经过实体模拟燃烧试验验证,除必要设置的防火门外,不再要求对 每一阻火墙部位均设防火门。这样,可以避免隧道内通风恶化。

5.7.5 公用重要回路或有保安要求回路的电缆着火后,不再维持通电,所造成极大的事故 及损失已屡见不鲜,本条是基于事故教训所制定的对策。

5.7.6 按自1960年以来,全国电力系统统计到的发生电缆火灾事故分析,而由于外界火源 引起电缆着火延燃的占总数70%以上。 外界因素大致可分为以下几个方面:

1.汽轮机油系统漏油,喷到高温热管道上起火,而将其附近的电缆引燃。 2.制粉系统防爆门爆破,喷出火焰,冲到附近电缆层上,而使电缆着火。 3.电缆上积煤粉,又靠近高温管道,引起煤粉自燃而使电缆着火。 4.油浸电气设备故障喷油起火,油流入电缆隧道内而引起电缆着火。 5.电缆沟盖板不严,电焊渣火花落入沟道内而使电缆着火。 6.锅炉的热灰渣喷出,遇到附近电缆引燃着火。

因此,在发电厂主厂房内易受外部着火影响的区段,应重点防护,对电缆实施防火或阻止 延燃的措施。

5.7.7 电缆本身故障引起火灾主要有绝缘老化、受潮,以及终端接头爆炸等原因,其中电缆 接头的故障率较高。本条规定是针对性措施,以尽量少的投资来防范火灾几率高的关键部位, 以避免大多数情况的电缆火灾事故。


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