火力发电厂气体消防系统的设计探讨

火力发电厂气体消防系统的设计探讨
摘要：电厂消防系统主要包括消火栓系统，自动喷水灭火系统，消防炮灭火系统，灭火器系统，气体灭火系统等。

而电厂中的电气房间常采用气体灭火系统，
本文就电厂中气体灭火系统的种类，作用原理，规范要求等进行描述，以便根据
不同的设计要求选择相应的气体灭火系统。

关键词：气体灭火系统；IG541灭火系统；二氧化碳灭火系统；七氟丙烷灭
火系统
电厂的消防系统在电厂的运行安全中起着尤为重要的作用。

电厂的消防系统
主要包括消火栓系统，自动喷水灭火系统，水喷雾灭火系统，灭火器系统，气体
灭火系统。

消火栓系统作为电厂的基础性首选消防设施配备，厂区需要设置室外
消火栓系统，主厂房，主控楼等构筑物需要设置室内消火栓系统；自动喷水灭火
系统主要设置在封闭式运煤栈桥、煤仓间等处；水喷雾灭火系统主要用在汽轮机
油箱、密封油装置、油浸变压器等处；灭火器主要配置在构筑物内及一些关键场所；气体灭火系统主要用在电子设备间、控制室、工程师室、配电室等电气房间。

气体灭火系统作为电厂电气房间的主要防火系统，合理选择合适的气体灭火系统
尤为重要。

本文通过分析火电厂中对气体灭火系统规范的要求，介绍电厂中主要的气体
灭火系统的种类，灭火原理，系统组成等。

1 火力发电厂气体灭火系统的种类
用于保护电气房间的气体灭火系统主要有：IG541气体灭火系统、七氟丙烷
气体灭火系统、二氧化碳气体灭火系统等。

IG541为氩气、氮气、二氧化碳三种
气体的混合物，不破坏臭氧层，不导电、灭火后不留痕迹，可以扑救A（表面火）、B、C类和电气火灾，可以用于保护经常有人的场所。

二氧化碳分为高压、低压两种系统，可以扑救A、B、C类和电气火灾，不能用于经常有人的场所。

七
氟丙烷不导电，不破坏臭氧层，灭火后无残留痕迹，可以扑救A（表面火）、B、
C类和电气火灾，可以用于保护经常有人的场所，但其管路长度不宜太长。

2 气体灭火系统的设计原理及系统组成
1）IG541气体灭火系统
IG541的混合气体主要包括：氮气（52%）、氩气（40%）和二氧化碳（8%）。

其灭火原理是将燃烧区中氧的浓度降低到维持燃烧所需最低氧浓度值以下，实现
窒息灭火，属于纯物理作用。

IG541灭火系统分为单元独立系统和组合分配系统。

主要由火灾报警系统、
灭火控制系统和灭火系统组成。

2）二氧化碳气体灭火系统
二氧化碳系统的灭火原理，主要是窒息作用和冷却作用。

窒息作用：二氧化
碳喷放后，分布于燃烧物周围，稀释空气中的氧含量。

冷却作用：二氧化碳灭火
剂喷放后，由液相迅速变为气相，吸收周围大量的热量，使周围温度迅速下降。

二氧化碳灭火系统分为低压二氧化碳灭火系统和高压二氧化碳灭火系统。

按
照使用方法的不同，分为组合分配系统和单元独立系统。

主要的组成部分包括，
探测、报警控制装置，储气瓶、驱动装置、功能阀、管网和喷嘴、灭火剂泄漏检
测装置等。

3）七氟丙烷气体灭火系统
七氟丙烷灭火系统的灭火原理是灭火剂喷放在燃烧物周围时，因化学作用惰
化火焰中的活性自由基，使氧化燃烧的链式反应中断从而达到灭火目的。

七氟丙烷主要由储气瓶、瓶头阀、启动气瓶、液体单向阀、气体单向阀、安
全阀、喷嘴、管道等组成。

3 气体灭火系统相关防火规范
对于电厂及变电站气体灭火系统的相关规范要求，主要包括：
第一，《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB50229。

1）机组容量为300MW及以上的燃煤电厂的主要建(构)筑物、场所和设备需
要设置气体灭火系统的主要有：
集中控制楼、网络控制楼内：电缆夹层、电子设备间、工程师室、继电器室、配电装置室；
汽机房内：电缆夹层、电子设备间。

2）灭火剂的设计用量应按需要提供保护的最大防护区的体积计算确定。

灭火剂宜设100%备用。

第二，《气体灭火系统设计规范》GB50370。

规范对新建、改建、扩建的工
业和民用建筑中设置的七氟丙烷、IG541混合气体全淹没灭火系统的设计。

1）确定防护区个数。

当两个或两个以上的防护区采用组合分配系统时，一个组合分配系统所保护的防护区不应超过8个。

组合分配系统的灭火剂储存量，应
按储存量最大的防护区确定。

2）灭火系统储存装置备用的考虑。

灭火剂的储存装置考虑72小时内不能重
新重装恢复工作的，应按系统原储存量的100%设置备用。

3）灭火设计浓度。

七氟丙烷灭火系统的灭火设计浓度不应小于灭火浓度的
1.3倍，惰化设计浓度不应小于惰化浓度的1.1倍。

固体表面火灾的灭火浓度为
5.8%，通讯机房、电子计算机房等防护区，灭火设计浓度宜采用8%，其他防护
区灭火及惰化浓度根据规范中相应表格查的。

IG541混合气体灭火系统的灭火设计浓度不应小于灭火浓度的1.3倍，惰化设
计浓度不应小于惰化浓度的1.1倍。

固体表面火灾的灭火浓度为28.1%，其他灭
火浓度及惰化浓度根据规范相应表格查的。

4）防护区的要求。

防护区围护结构及门窗的耐火极限均不宜低于0.5h；吊顶的耐火极限不宜低于0.25h。

防护区设置的泄压口，宜设置在外墙。

泄压口面积
按相应气体灭火系统设计规定计算。

防护区最低环境温度不应低于-10℃。

第三、《二氧化碳灭火系统设计规范》GB50193。

1）二氧化碳全淹没灭火系统不应用于经常有人停留的场所。

2）对于全淹没灭火系统的防护区；
防护区的围护结构及门、窗的耐火极限不应低于0.50h，吊顶的耐火极限不应低于0.25h；围护结构及门窗的允许压强不宜小于1200Pa。

3）组合分配系统的二氧化碳储存量，不应小于所需储存量最大的一个防护区或保护对象的储存量。

4）当组合分配系统保护5个及以上的防护区或保护对象时，或者在48h内不能恢复时，二氧化碳应有备用量，备用量不应小于系统设计的储存量。

5）二氧化碳设计浓度不应小于灭火浓度的1.7倍，并不得低于34%。

4 设计中应注意的问题
总结前面文章所述，气体灭火系统的设计中应注意如下几个问题：
（1）气体灭火系统的确定。

经常有人停留的场所不应设置二氧化碳灭火系统。

当防护区距离较远时，不宜设置七氟丙烷灭火系统.
（2）在设计防护区时，应注意防护区围护结构及门、窗的耐火极限要求，吊顶的耐火极限要求，围护结构及门窗的允许压强等。

（3）不同组合分配系统所保护的防护区数量不同，应根据规范要求进行设置。

参考文献：
[1] GB 50016-2014（2018年版），建筑设计防火规范[S].
[2] GB 500229-2019，火力发电厂与变电站设计防火标准[S].
[3] DL5027-2015，电力设备典型消防规程[S].
[4]李春强. 火力发电厂火灾报警及气体灭火系统设计的几个问题[J]. 消防科学
与技术，2003,22（3）.
[5]陈文辉. 电厂及变电站气体灭火系统方案分析探究[J]. 电力系统，2017，(10) .
[6]付强. 火力发电厂气体灭火系统的比较与应用[J]. 山西建筑，2009，(17) .。