火电厂输煤栈桥自动喷水灭火系统设计.pdf

2 0 1 6年 8月 第 4 4卷 第 4期 总第 2 4 5期 Aug． 2 01 6 Vo 1 ． 4 4 No ． 4 S e r ． No ． 2 4 5 火电厂输煤栈桥 自动喷水灭火系统设计 De s i gn o f Au t oma t i c S pr i n kl i n g Fi r e S ys t e m f o r Co a l Be l t Co n v e y o r Ga l l e r y i n The r ma l Powe r Pl a n t 李人 杰 ， 李成 均 吉林 省 电力勘 测设 计 院 ， 长春1 3 0 0 2 2 摘要 对 火力发电厂输煤栈桥 自动 喷水 灭火系统采用 直立型喷头“ 上喷式 ” 、 顺 坡给水 的布置 特点进行分析 ， 详细 介 绍 了其设计 的计算 方法 。 以某 3 3 3 0 Mw 机组火力发 电厂碎煤 机室与主厂房煤仓间之间 的输煤栈桥为例 ， 计算 每 个喷头保 护面积为 8 ． 4 m ， 喷头数量 为 2 4 个 ， 最不 利点处喷头 的流量及压力 分别为 6 7 ． 2 L／ mi n 、 0 ． 0 7 MP a ， 同 时对该处 的流量 系数进行修 正 ， 修正后 为 7 6 ． 5 9 ， 并 计算节点 压力 、 流量及 管段 内流量 、 流速 、 水利 坡度 、 水头 损失 等 ， 均达到规范设计 要求 。 关键 词 火力发 电厂 ； 输煤栈桥 ； 自动喷水灭火 系统 ； 水力计算 中图分 类号 T M6 2 1 ； T V1 3 1 ． 4 文献标 志码 B 文章编号 1 0 0 9 5 3 0 6 2 0 1 6 0 4 0 0 3 5 0 3 愈来愈多的现代化火力发电厂的输煤栈桥采用 钢 结 构 。G B 5 0 2 2 9 -- 2 0 0 6 火 力 发 电厂与 变 电站设 计防火规范 第 7 ． 1 ． 1 0条要求 ， 封闭式运煤系统建 筑为钢结构时 ， 应设置 自动喷水灭火系统 。 输煤栈桥 因带有 一 定 坡度 及 其 带 状 长通 廊 的特 殊 建 筑形 式 ， 配套 的自动喷水灭火系统与其他建筑相比具有独有 的特点 。本文从系统布置及计算方法等方面对火力 发电厂的输煤栈桥 自动喷水灭火系统的设计特点进 行介 绍 。 1 输煤栈桥 自动喷水灭火系统 的设计 特点 1 ． 1喷 头 的布置 火力发 电厂的输煤栈桥为平行弦结构 ， 其顶部 采用横梁支撑栈桥屋顶 。工程中通常选用截面高不 小 于 3 0 0 mm 的槽 钢 制作 横 梁 ， 栈 桥 的横 梁 顶 端 距 屋 顶 最 高 点 约有 3 0 0 mm 的距 离 ， 在 栈 桥 屋 顶 横 梁 间会设 置 呈米 字形 的桁 架上 弦支 撑构 件 。 由 于受 到 栈 桥屋 顶 结 构 形 式 的 限制 ， 在 栈 桥 内 设置 自动喷水灭火系统时 ， 供水干管只能敷设在屋 顶 横 梁 下 方 ， 干 管 与 栈 桥 屋 顶 之 间 存 在 5 0 0 ～ 6 0 0 mm 的 间距 。根据 GB 5 0 0 8 4 -- 2 0 0 1 2 0 0 5 年 版 自 动喷水灭火系统设计规范 第 7 ． 1 ． 3 条要求 ， 直立型 及下垂型标准喷头的溅水盘与顶板 的距离应在7 5 ～ 1 5 0 mm， 当在梁或其他障碍物底面下方的平面上布 置 喷 头 时 ， 溅 水 盘与 顶 板 的距 离 不应 大 于 3 0 0 mm。 在 这种 情 况 下 ， 栈桥 内设 置 的 自动喷 水 灭火 系统 的 喷头只能采取直立型喷头“ 上喷式 ” 布置 的方式 ， 使 喷头布置在梁间， 以保证喷头的热敏元件处 于易于 接触 热 气流 的最 佳位 置 。 在 布 置喷头 的时候 ， 应按 照 G B 5 0 0 8 4 --2 0 0 1 2 0 0 5年 版 规 范 的第 7 ． 2 ． 1及 7 ． 2 ． 2 条 的规 定 ， 注意 喷头 与栈 桥屋 顶横 梁及 其他 支 撑构件 的相对距离 ， 以免喷头工作时受到支撑构件 对水 流造 成 阻碍 ， 影 响喷水 灭火 的效 果 。 在 对输 煤 栈 桥 进行 自动 喷 水灭 火 系 统 设计 时 ， 应首先 将 横梁 等屋 顶支 撑构 件位 置表 示在 栈桥 平 面 图上 ， 之后 再进 行 喷头 布置 ， 自动 喷水 灭火 系统 平 面 布置见 图 1 ， 通过图纸清晰地表达出喷头与障碍物 之间 的位 置关 系 ， 以便 于校核 与施 工 ， 保证 系统 正常 工作 。 1 ． 2供水 干管 的给 水方 向 由于输煤栈桥带有一定坡度 ， 在为其设计 自动 喷水灭火系统时， 如采取供水干管沿栈桥顺坡给水 ， 管 道 的 沿 程 水 头 损 失 h可 由 高 程 差 A h抵 消 一 部 分 ， 甚至全部抵消I 1 ] ， 使供水干管与各支管连接处压 力变化较小 ， 系统内各喷头配水更加均衡 ； 而采用逆 坡 给水 时 ， 所 达 到 的效 果则 恰恰 相反 ， 各 支管 与干 管 收 稿 日期 2 0 1 6 - 0 3 3 1 作者简介 李人杰 1 9 8 3 ， 男， 工程师 ， 从事火力发 电厂水 工工艺设 计工作。 3 5 2 0 1 6年 8月 第 4 4卷 第 4 期 总 第 2 4 5期 A u g． 20 1 6 Vo 1 ． 4 4 NO ． 4 S e r ． No ． 2 4 5 I- 主厂房 } 一 煤 仓间 ／ ＼ -，／ ＼ ／ ＼ 。 ， I ． ／ ／ ＼一 l ， ＼ ． 1 、 ● ， ， ＼ 碎煤 ＼ ， 幕 l 机室 _ ● ， ＼ ／ 隔 区 f ， ～ 、 、 ＼ ， ／ - 6 5 ， ＼ ／ _4 卜 - 一 I 水 ， 、 ， ＼ ，／ ， ＼ l 、 ／ -8 一 隔 、 ／ ＼ ／ ＼ 一 、 ， ＼ ， ， 、 1 2 ；／ _ _ - j ＼ ， 1 1 ＼ ， 1 0 9 八 ／ F -J I 图 1 输煤栈桥 自动喷水灭 火系统平面布 置 连接处存在较大压力差 ， 使作用面积内各喷头配水 所设计 的 自动 喷水灭火 系统 中各计算 节点进行 编 不均 。 因此在输煤栈桥的 自动喷水灭火系统设计时 ， 号 ， 水力计算节点见 图 1 。 采用顺坡给水方式更加合理 。 2 ． 2 ． 1 校核喷头保护面积 按 照 最 低 工 作 压 力 计 算 最 不 利 点 喷 头 的流 量 2 输煤 栈桥 自动 喷水灭 火系统设计 的计 算 以某 3 3 3 0 MW 机 组火 力 发 电厂碎 煤 机 室 与 主厂 房 煤仓 间之 间 的 输煤 栈 桥 为 例 ， 介 绍 自动 喷水 灭火系统 的设计计算方法 。 该段栈桥斜长 1 3 2 m， 宽 7 m， 坡 度 1 5 。 ， 根 据 GB 5 0 2 2 9 -- 2 0 0 6 及 GB 5 O 0 8 4 2 0 0 1 2 O O 5年 版 的相关 规定 ， 此 处 自动 喷水 灭 火 系 统的火灾危险等级为中 Ⅱ 级 ， 喷水强度 D 不应低于 8 L ／ mi n r n ， 作用面积 不应低于 1 6 0 1T I ， 系统 最不利点处喷头的工作压力不应低于 0 ． 0 5 MP a ， 单 个 喷 头 的保 护 面积 不 应 大于 1 1 ． 5 m 。采 用 流 量 系 数 K一8 0的标 准 喷 头 ， 喷头 采 取 直 立 型 喷 头 “ 上 喷 式 ” 布 置 ， 喷 头 之 间 呈 矩 形 布 置 ， 支 管 上 喷 头 间距 L 一2 ． 8 m， 支管间距 L。 3 m， 供水干管采用有利 于喷头均匀配水的顺坡给水 见图 1 。 2 ． 1 计 算公 式 喷头 的流量 q按式 1 计算 qK ／ 1 0户 1 式 中 P为喷 头工 作压 力 ； K 为 喷头 流量 系数 。 管道内水的流速 V按式 2 计算 V KcQ 2 式 中 K。 为 流速 系数 ； Q为 管道 内水 的流量 。 每米 管道 沿程 水 头损 失 i 按式 3 计算 一 0 O0 0 O1 0 7 ’ 3 式 中 d ， 为管 道 的计 算 内径 。 2 ． 2 计 算过 程 在进行水力计算前 ， 应完成输煤栈桥 内 自动喷 水灭火系统 的喷头布置及管道 连接布置 ， 根据 G B 5 0 0 8 4 -- 2 0 0 1 2 0 0 5年 版 的要 求 ， 由各 配 水 管 所 控 制 的 喷头 数 量 对各 配 水 管 管 径进 行 初 步 设 定 ， 并 对 36 g 。 为 ___________________________________ q ． 一K 1 0 户 一5 6 ． 5 7 L／ rai n 4 则最不利点喷头的最小保护面积 ⋯为 A⋯ 一q m i n ／ D一7 ． 0 7 m。 5 每个喷头 的实 际保 护面积 As L L 一8 ． 4 I T I ， 介 于 7 ． O 7 ～ 1 1 ． 5 m ， 满 足规 范要 求 。 2 ． 2 ． 2 确 定计 算面 积 内 的喷头 数量 初步计算面积 内的喷头数量 Ⅳ ／ As 1 9 ． 0 5个 6 喷头按矩形 布置， 作用面积 的短边 ， 即栈桥 宽 B一7 m， 栈 桥 宽度 方 向的 喷 头数 量 一B／ 2 ． 5 个 ， 取 3个 ； 作 用 面 积 的 长 边 。 一A／ B一2 2 ． 8 6 I T l ， 作 用 面积 长 边 方 向 的喷头 数 量 。 L 。 ／ L 一7 ． 6个 ， 取 8个 ； 则设 计 工 作 喷 头 数 量 ， z 2 4个 ， 大 于 初步计算得到的喷头数量， 满足规范要求 。 2 ． 2 ． 3 计 算 最不 利 点处 喷 头 的流量 及压 力 最不 利 点处 喷头 流 量 q q 1 DAs 一6 7 ． 2 I ／ mi n 7 最 不利 点处 喷 头工 作压 力 户1 一 l O o ． 0 7 M P a 8 声 大于 GB 5 0 0 8 4 --2 0 0 5 要求的 0 ． 0 5 MP a ， 满 足 规 范要求 。 2 ． 2 ． 4 修 正 喷 头 “ 上 喷式 ” 布 置 时最 不 利 点 处 喷 头 的流量 系 数 由于输煤栈桥 自动喷水灭火系统采取 了直立型 喷 头 “ 上 喷 式 ” 布 置 ， 将 喷 头 与 短 立 管 长 L 为 0 ． 4 5 m 视 为整体进行计 算 ， 可使 系统水 力计算得 到简 化 ， 但 受 短立 管 的局部 水 头 损失 及 势 能差 影 响 l 2 ] ， 应 对 被 视 为 整 体 的喷 头 与 短 立 管 的 流 量 系 数 进 行 修 2 0 1 6年 8月 第 4 4卷 第 4期 总第 2 4 5期 Aug． 2 01 6 Vo 1 ． 4 4 No ． 4 S e r ． No ． 2 4 5 止 。 短立 管 管径 为 2 5 mm， 该 管 径对 应 的流 速 系数 K 为 1 ． 8 8 3 m／ L， 则 水 的流速 Kcq 1 2 ． 1 1 m／ s 9 D N2 5镀锌钢管的内径 d为 2 7 mm， 则单位 长 度水 头 损失 i 为 l2 i 一0 ． 0 0 0 0 1 0 7 。 南 一0 ． 0 0 5 5 MP a ／ m 1 0 “ 短 立管 的水 头损 失 h h 。 一 iL一 0 ． 0 0 2 5 M P a 1 1 喷 头短 立管 与 支管 连接 点处 的压 力 P 。 P o P1 h 。 L一 0 ． 0 7 7 M P a 1 2 修正后喷头的流量系数 ___________________ Ks q 1 ／ 1 0 po 一 7 6 ． 5 9 1 3 2 ． 2 ． 5 计算配水支管及干管的水力 根据计算 出的最不利点处喷头短立管与支管连 接处 的压力 P 。 及修正后 的喷头流量系数 Ks ， 利用 公式 1 ～ 3 逐个计 算出最不利支管 上每个节点 节 点 1 ～ 4 的流量 、 压 力及 支管 的水 头损 失 。 将作用面积 内每根支管视为一个孔 口出流点 ， 利用公式 1 ～ 3 从最不利 出流点 节点 4 向作用 面积 内最后一个 出流点 节点 1 1 逐个计算每个节 点的流量、 节点压力 。 此部分配水干管计算水量是逐 段 增加 的 。 计算 节点 1 1 ～1 2 即湿式报警 阀组 之 间每一 段管道 的水头损失 。 由于作用面积的限制 ， 此部分配 水 干管 的计 算 水量 是不 发生 变化 的。 节点压力 的计算结果见表 1 ， 管段水力 计算结 果 见 表 2 ， 由表 1 、 表 2可 知本 段 输 煤 栈桥 自动 喷 水 灭 火系统湿式 报警 阀组 前所需工作 压力为 0 ． 2 7 1 M Pa。 计算时需要注意两点 其一 ， 在进行配水干管的 流量计算时， 应利用 已经计算 出的节点 4的流量及 压力对最不利支管的孔 口出流点的流量系数进行修 正 ， 修正 后 的流 量 系数 为 K。 一2 0 0 ． 5 3 ； 其 二 ， 在进 行 节点压力计算 时， 要利用顺坡 给水 的高差对水头损 失进 行折 减 。 2 ． 2 ． 6 补偿 及修 正顺 坡 给水 的压力 在对 输煤 栈桥 顺坡 给水 的 自动 喷水 灭火 系 统干 管进 行水 力计 算 时 ， 管 段上 、 下 游节 点之 间存 在 如下 压力 关 系 ps 一户 x h A h 1 4 式 中 P s为管 段 上 游 节点 压 力 ； P 为 管段 下 游 节 点 压 力 ； 为管道水头损失 ； A h 为上 、 下游节点之 间高 表 1 节点压力计算结果 喜 节 点 压 力 保 证 压 力 流 量 系 数 节 点 流 量 编 号 ／ M P a ／ MP a ⋯一 ⋯ 一／ L rai n 0 ．0 77 0 0 ．0 95 6 0 ．1 20 7 O ．1 27 3 0 ．1 27 3 0． 1 27 3 O． 1 27 9 O． 1 40 9 O．1 4 1 0 O．1 4 5 9 O．1 5 5 5 1 2 0 ．2 71 0 0．2 7 1 0 76 ．5 9 76 ．5 9 76 ．5 9 2 00 ．5 3 2 00 ．5 3 2 00 ．5 3 2 OO ．5 3 2 OO ．5 3 2O O． 53 20 0． 53 20 0． 53 6 7 ．2 0 74 ．8 9 84 ．1 3 22 6 ．2 2 22 6 ．2 2 22 6 ．2 2 22 6 ．79 23 8 ．OO 23 8． 15 24 2． 21 25 0． 04 1 ～ 2 2 5 6 7． 2O 2 ．1 1 0 ．0 05 5 0． O1 8 6 0 2～ 3 3 2 1 42 ．0 9 2． 49 0． 0 05 2 0．0 2 5 1 0 3～ 4 5 0 2 26 ．2 2 1． 77 0． 0 01 6 0．0 06 6 0 4～ 5 5 0 2 26 ．2 2 1． 77 0． 0 01 6 0．0 07 1 0． 78 5～ 6 8 0 4 52 ．4 4 1． 54 0． 0 00 7 0 ．0 03 7 0． 78 6～ 7 8 0 67 8 ．6 6 2． 31 0． 0 01 5 0 ．0 13 2 0． 78 7～ 8 8 O 9 O5 ．4 5 3． O8 0． 0 02 7 0 ．O 2O 8 0． 78 8～ 9 1 00 1 1 43 ． 45 2．1 9 0． 0 01 0 0 ．0 08 0 0． 78 9～ 1 0 1 00 1 3 81 ．6 0 2． 65 0． 00 1 4 0 ．0 12 7 0． 78 1 0～ 1 1 1 00 1 6 23 ．8 1 3．1 1 0． 001 9 0 ．0 17 4 0． 78 11 ～ 1 2 1 00 1 8 73 ．8 5 3． 59 0． 00 2 6 0 ．3 32 9 21 ．7 4 差折算 压 力 。 由公式 1 4 可知， 供水干管顺坡给水时， 管道的 沿程 水头 损失 可 由其 高程 差抵 消 一 部分 甚 至全 部口 ] ， 然而 当管 段水 头损 失 小于 两节 点 高差 的 时候 ， 会 得 出上游 节 点压 力 低 于 下 游节 点 ， 这 时 需要 对 计 算得出的上游节点压力进行修正 如表 1中节点 5 、 6 ， 使其不低于下游节点压力 ， 以免系统工作时出现 负压 ， 导致某些非最不利点处喷头 流量达不到要求 的喷水 强度 。 下 转第 4 0页 37 。 O 6 7 3 5 5 9 9 O 9 5 7 5 O 7 6 2 7 O 1 5 5 7 9 2 2 2 2 2 4 4 4 5 O 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● O O O O O O O 0 O O O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 n 2 0 1 6年 8月 第 4 4卷 第 4期 总第 2 4 5 期 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c Po we r Aug． 2 01 6 Vo 1 ． 4 4 No ． 4 S e r ． No ． 2 4 5 的降 噪效 果 。 降噪措施 的综合性能 比较见表 2 。 表 2降噪措 施的综合性能 比较 综合性 能 声屏 障 进风 消声器 在 冷却 塔 进风 口周 围设 在 距 冷 却 塔 进 风 口 设 置要 求 置 高 1 4 IT 1 、 长 2 1 8 m 的 3 ～5 r n范 围内设 置大 隔声 吸声屏障 型进风消声器 依靠 吸声材 料特 殊 的 ⋯晤 喜 嚣 箬 需 降 噪 原 理 翌 霎 使 绕 射 声 有 足 胄 蓓 够 的 衰 减 主 蕃 厂界 可以 达到GB 厂界可达到GB 1 2 3 4 8 2 0 0 8的 2类 标 1 2 3 4 8 --2 0 0 8的 2类 降噪效果 准 ， 敏 感 点 可 达 到 GB标 准 ， 敏 感 点 可 以 达 3 0 9 6 2 0 0 8的 2类 标 准 到 GB 3 0 9 6 --2 0 0 8的 限值 2类标准 限值 满 足 GB／ T 5 0 1 0 2 2 0 1 4 冷 善 鬓 力 2 倍 ” 的要求 投 资／ T Y 元 6 2 6 5 9 0 上 接 第 3 7页 3 结论 综 上 所 述 ， 虽 然 声 屏 障 方 案投 资 比进 风 消 声 器 方案高 3 6万元 ， 但考虑到进风消声器方案对 出塔水 温有 一定 的影 响 ， 故 推 荐 自然 通 风 冷 却塔 采 用 声 屏 障方案， 即冷却塔近场设置声屏障措施。 通过实施推 荐方案降噪后 ， 表 1中超过 GB 1 2 3 4 8 --2 0 0 8 2类限 值 5 0 d B A 的所 有 测点 都不 大 于 5 0 d B A 。 结论 a ． 冷 却 塔 降噪需 先 根据 环境 评 价报 告 确定 厂 界 和 敏感 点 的类 别 ； 根 据 冷 却 塔 的类 型 和 面积 的大 小 预 估 塔 的 噪声 ， 根 据 超 出的 噪 声 量 和各 种 降 噪措 施 可降低 的噪声量 ， 确定可行的降噪措施。 b ． 机械通风 冷却塔 的降噪措施 主要有选用低 噪设备、 在进风 口外侧安装进风消声器 、 在冷却塔排 风 口处设 置 排风 消声 器 和在 水池 上 方铺 设 落水 消 声 装 置 ， 可根 据 各 工 程项 目实 际情 况 采 用 一 种 或 几 种 降 噪措施 。 C ． 自然通风冷却塔 的降噪措施 主要 有声屏障、 进风 口消声器 、 落水消声装置 ； 落水消声装置 由于降 噪 效 果 差 ， 现 很 少 使 用 ； 进 风 口消 声 器 由 于 近 塔 布 置 ， 对 出 塔 水 温 有 一 定 的 影 响 ， 在 场 地 紧 张 时 常采 用 ； 如 果场 地 面积 充裕 ， 可在 2 倍 进 风 口外 布置 降 噪 装 置 时 ， 常采 用声 屏 障 。 编 辑韩桂 春 a ． 受屋顶横梁等支撑构件的影 响， 火力 发电厂 输 煤 栈 桥 自动 喷 水 灭 火 系 统 通 常 采 用 直 立 型 喷 头 “ 上喷 式 ” 布置 ， 在 进行 喷 头布 置设 计 时 ， 应 注 意喷 头 与横梁等支撑构件的位置关 系， 使布置符合相关规 范 要 求 ， 保 证 喷头 正 常工 作 。 b ． 供水干管沿栈桥顺坡给水 时的水力计算 ， 虽 然两个计算节点之间的高程差可对管道的沿程水头 损失进行部分甚至全部抵消 ， 但 当节点高程差 大于 管段水头损失时 ， 会得出上游节点压力低于下游节 4 0 点压力 ， 这时应对计算结果进行修正 ， 保证工作时作 用面积内各点喷水强度均能达到规范要求 。 参 考文献 [ 1 ] 袁建 磊 ， 张雪 庆 ， 贺 向阳 ， 等 ． 电厂输煤 系统 消防给水 方 式探讨 E J ] ． 给水排 水 ， 2 0 0 9 ， 3 5 2 8 3 ～8 5 ． [ 2 ] 岳 秀萍． 全 国勘察设 计注册 公用设 备工程 师给 水排 水 专 业 执 业 资 格考 试 教 材 第 3册 建 筑 给 水 排 水 工 程 [ M ] ． 北 京 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 1 1 ． 编 辑 吴 娜 一 一 一 一 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