煤化工企業(yè)工藝裝置區(qū)自動滅火系統(tǒng)設計應用

高溫高壓、易燃易爆的工藝特性，讓自動滅火系統(tǒng)成為煤化工裝置安全運行的“生命線”。

煤化工工藝裝置區(qū)是企業(yè)的核心生產(chǎn)區(qū)域，也是火災爆炸風險最高的區(qū)域。這些區(qū)域集中了氣化爐、反應器、高溫高壓管道等設備，處理著氫氣、一氧化碳、甲醇等易燃易爆物質(zhì)。

根據(jù)《煤化工工程設計防火標準》（GB51428-2021），煤化工企業(yè)的火災自動報警系統(tǒng)需要全廠統(tǒng)一規(guī)劃。特別是對于工藝裝置區(qū)，自動滅火系統(tǒng)不是簡單的消防設施疊加，而是需要根據(jù)工藝特性、風險類型和設備布局進行針對性設計的系統(tǒng)工程

1 火災風險特性分析

煤化工工藝裝置區(qū)的火災風險具有多樣性和復雜性特點。煤氣化裝置在高溫高壓條件下運行，內(nèi)部合成氣（H?、CO）一旦泄漏，遇空氣極易形成爆炸性混合物。

甲醇制烯烴等轉化工藝中的反應器操作條件苛刻，催化劑再生系統(tǒng)存在高溫明火，設備密封失效可能導致易燃物料泄漏。

工藝裝置區(qū)典型的火災風險還包括：潤滑油系統(tǒng)泄漏引發(fā)火災，高溫設備表面點燃可燃物，以及檢修過程中的動火作業(yè)風險。

這些風險特點決定了自動滅火系統(tǒng)必須能夠應對多種火災類型，包括可燃氣體火災、可燃液體火災和電氣火災，且需要在設計時考慮極端工藝條件的影響。

2 自動滅火系統(tǒng)設計原則

針對性設計

設計自動滅火系統(tǒng)時，首先需要分析特定區(qū)域的火災類型（固體火災、液體/氣體火災、電氣火災等）、火災規(guī)模及環(huán)境特點（室內(nèi)/室外、空間大小、設備布局）。

例如，對于露天布置的加壓反應器，應優(yōu)先考慮大流量冷卻水系統(tǒng)；而對于室內(nèi)的機柜間或變配電室，則應采用氣體滅火系統(tǒng)，以避免對精密設備造成二次損害。

早期滅火與快速響應

煤化工裝置火災發(fā)展迅猛，系統(tǒng)必須具備極早期火災探測能力和快速啟動能力。通過多傳感器融合技術，實現(xiàn)在火災初期或發(fā)展初期迅速有效撲滅或抑制。

《煤化工工程設計防火標準》要求，需要遠程控制的固定滅火系統(tǒng)應采用專用線路直接連接至全廠消防監(jiān)控中心或區(qū)域消防控制室，確保響應時間最短。

系統(tǒng)可靠性與安全性

自動滅火系統(tǒng)的組件必須具有高可靠性和冗余性，能在煤化工企業(yè)潛在的爆炸性環(huán)境、腐蝕性氣氛等極端條件下正常工作。

系統(tǒng)設計還需考慮人員安全，如氣體滅火系統(tǒng)啟動前必須有足夠的延時和聲光報警，確保人員安全疏散。

3 主流自動滅火系統(tǒng)及其適用場景

高壓細水霧滅火系統(tǒng)

高壓細水霧系統(tǒng)通過特殊噴頭產(chǎn)生粒徑極小的水霧微粒，具有吸熱冷卻窒息隔氧阻隔輻射熱三重滅火機制。

在煤化工工藝裝置區(qū)，高壓細水霧系統(tǒng)特別適用于以下場合：

液化烴泵區(qū)：可有效控制泄漏引發(fā)的火災

高溫設備框架：對反應器框架、管廊進行保護

電纜密集區(qū)：有效撲滅電氣火災且安全性高

室內(nèi)工藝區(qū)：水量需求小，水漬損失輕

某大型煤制甲醇企業(yè)在其甲醇合成框架應用了高壓細水霧系統(tǒng)，實際應用表明，該系統(tǒng)能在火災初期及時啟動，對小型泄漏引發(fā)的噴射火、池火撲滅效果顯著，且水漬損失極小。

氣體滅火系統(tǒng)

對于煤化工企業(yè)的控制室、機柜間、變配電室等封閉或半封閉空間，氣體滅火系統(tǒng)是理想選擇。《氣體滅火系統(tǒng)及部件》（GB 25972-2024）為這類系統(tǒng)的設計提供了技術依據(jù)。

常見的氣體滅火劑包括：

IG-541混合氣體：由氮氣、氬氣和二氧化碳組成，通過降低氧濃度窒息滅火，是對人體相對安全的潔凈氣體

七氟丙烷：通過化學中斷燃燒鏈式反應滅火，滅火效率高，占用空間小

氣體滅火系統(tǒng)設計需確保防護區(qū)密封性能，保證滅火濃度達到設計要求并維持足夠的浸漬時間。

干粉?自動滅火系統(tǒng)

防爆型滅火裝置由干粉滅火劑、電引發(fā)冊、因氣轉換劑附壓鍋制外殼、噴口總成、鋁膜和安裝支架共同組成。工作原理是，當滅火裝置接到啟動信號時，因氣轉換劑被激活，亮內(nèi)氣體迅速膨脹，內(nèi)部壓力增大，將噴口總成薄腹沖破，超煙干粉向保護區(qū)城噴射并迅速向四周彌漫，形成全流沒滅火狀態(tài)，火焰在干粉連續(xù)的物理、化學作用下被撲滅。

?4 自動滅火系統(tǒng)關鍵設計要點

火災探測系統(tǒng)

可靠的火災探測是自動滅火系統(tǒng)有效工作的前提。煤化工工藝裝置區(qū)應采用多傳感器融合技術，結合點型/線型感煙、感溫（定溫/差定溫）、火焰（紫外/紅外/多頻紅外）以及可燃氣體探測器等。

例如，一種原煤倉智能滅火裝置就同時采用了溫度監(jiān)測器、甲烷探測器和一氧化碳探測器，當數(shù)值達到預設閾值時，系統(tǒng)啟動滅火程序。

對于不同區(qū)域，探測器選型應有針對性：

高溫設備區(qū)：宜選用耐高溫型感溫電纜或紅外火焰探測器

電氣設備區(qū)：早期煙霧探測更為重要

可燃氣體泄漏風險區(qū)：應設置可燃氣體濃度報警器作為預警手段。

系統(tǒng)分區(qū)與控制邏輯

合理的滅火分區(qū)劃分是確保滅火效率的關鍵。應根據(jù)工藝單元、火災風險等級合理劃分滅火分區(qū)，實現(xiàn)精準保護且經(jīng)濟合理。

控制邏輯設計必須明確：

火災確認流程：采用“多探測器報警”確認原則，避免誤啟動

系統(tǒng)啟動順序：報警、延時、聯(lián)動動作、滅火劑釋放

手動優(yōu)先原則：任何時候手動操作應優(yōu)先于自動控制

《煤化工工程設計防火標準》要求，煤化工工廠應設置全廠消防監(jiān)控中心，需要遠程控制的固定滅火系統(tǒng)應采用專用線路直接連接至控制中心。