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摘 要

本文主要针对某发电厂供氢系统展开安全消防设计，该供氢站长20.4m，宽7.5m，高4.65m，供氢方式是从外购入氢气瓶。考虑到供氢系统的火灾危险性，首先展开防火设计，对其进行设备选型，计算防火间距并进行总平面置；其次，采用二氧化碳灭火系统，在重大危险辨识、风险评价的基础上提出安全管理对策并制定事故应急预案，从而保障供氢系统能够安全运行。

关键词：供氢系统 安全 消防 二氧化碳灭火 防火设计

Safety fire protection design of hydrogen supply equipment and system in phase I (2×1000MW) project of power plant

ABSTRACT

This paper mainly focuses on the safety fire protection design of the hydrogen 

supply system of a power plant. The hydrogen supply station length of 20.4 , 7.5m 

wide and 4.65m high. The hydrogen supply method is to buy hydrogen bottles from

 outside. Considering the fire risk of the hydrogen supply system, the fire separation

 was firstly carried out, the equipment selection was carried out, the fire protection 

distance was calculated and the general layout was carried out.Use carbon dioxide fire

extinguishing system.Secondly,On the basis of major hazard sources and risk assess-ment, safety management countermeasures are put forward and accident emergency 

plans are made.Thus ensuring the safe operation of the hydrogen supply system.

Keywords：Hydrogen station; Safety; Fire; Carbon dioxide fire extinguishing

Fire design

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究意义及目的 1

1.3 国内外研究现状 2

第2章 供氢装置系统的防火设计 3

2.1 设计依据 3

2.2设备选型及工艺设计 3

2.2.1主要设备选型 3

2.2.2供氢系统工艺 4

2.3火灾危险性分析 5

2.3.1 氢气火灾危险性 5

2.3.2 供氢过程火灾危险性分析 6

2.4 供氢站总平面布局 6

2.4.1供氢站平面布局 6

2.4.2 供氢站防火间距 7

第3章 供氢装置区消防设计 9

3.1 确定消防设施的类型 9

3.1.1 灭火系统的选择 9

3.1.2 设计基本参数选取 9

3.1.3 二氧化碳设计流量计算 9

3.2 管网计算 10

3.2.1 流量计算 10

3.2.2管道压力降及长度计算 11

3.2.3 喷头选取 13

3.3二氧化碳存储量 13

3.4控制及安全 14

第4章 供氢系统风险评价 15

4.1 危险源判定 15

4.2 风险评价方法选取 15

4.2.1 事故树法 16

4.2.2 作业条件危险性评价法 18

第5章 供氢系统安全管理及应急救援 21

5.1安全管理 21

5.1.1安全管理简述 21

5.1.2防雷安全 21

5.1.3检修安全 22

5.1.4运行安全 22

5.1.5管理安全 23

5.2 事故应急预案 23

5.2.1 事故处置 23

5.2.2 应急方法 23

5.2.3 应急预案启动 24

结语 25

参考文献 26

第1章 绪论

1.1 研究背景

某发电厂一期（2×1000MW）工程，厂址从东到西宽380~580，从南到北宽1100~1210。距离南边铁路和公路为2.5、距国道约5，距客（货）运站约3km。厂址段岸线总长约2.6km。厂址北边与长江新防洪大堤相邻，南靠长江老大堤，厂址范围内无矿床压覆、无文物历史遗迹。厂址区不存在严重影响场地和地基稳固性的不良地质影响。该工程的供氢系统，配备氢气瓶组，同时配备补氢汇流排架。20只钢瓶为一个氢瓶组，配氢瓶组10组，另设5氢瓶组用于周转。按每氢瓶组组成一个单元，共个氢瓶单元（2个运行单元，个运输单元），可满足2×1000MW机组正常补氢及启动补氢的要求。

1.2 研究意义及目的

年月,杨柳青电厂化学车间制氢系统储氢罐发生一起爆炸事故,造成制氢设备严重损坏^[1]。年月日时，山西省柳林县的一个电厂的氢冷设备发生爆炸，这起事故导致名检修人员死亡，另造成人重伤。年11月日23时分，辽宁国电大连庄河发电公司电厂号发电机组在停机操作中引起故障着火，事故造成号发电机组顶棚垮塌，设备受到严重损坏……

安全事故在电厂生产过程中经常发生，对电厂工作人员和周边居民的生命财产造成了很大的威胁。电厂的安全事故，有些由操作人员的疏忽或违规操作造成，也有部分通过机械设备的损坏引起。氢气用作发电机的冷却介质，由于氢气的物理和化学特性，氢气供给设备和系统已经成为电厂特殊的危险源。加强供氢设备和系统的安全防火设计、消防设计和管理，不仅是其自身的安全运行需要，还有利于发电机组的安全稳定运行。为了避免事故的发生，电厂管理者需要加强对电厂的供氢系统的管理工作，在发电厂的发电过程，发现并消除供氢系统的安全隐患^[2]。

如果发电厂周围有可靠的氢气供应源，一般采用外置购入氢气瓶供氢，氢气的价格也比较合理。这不仅可以降低电厂的投资，同时也提高了电厂的安全性，而且便于管理。如果氢气瓶破裂或无法承受部分在瓶内的压力，压缩氢气将扩大，短时间内释放出巨大的能量，并对外做功，即发生物理爆炸。在日常供氢系统的运行中，还会发生氢气泄露，如果检测装置和排风设备失灵，工作人员没有第一时间发现并采取措施，如果泄漏的氢气满足明火、高温热源或其它点火源，就会引发火灾。因此，研究供氢设备及系统具有重要意义^[3]。

1.3 国内外研究现状

目前，我国的火电厂一般采用CO₂氢的氢冷却方法来冷却发电机组，因为氢气具有低粘度和高的热传递效率的优点。大型电厂发电机的设备运行会产生大量的热量，这需要更多的氢供给。在氢气供应方案中，最原始，最可靠的供氢方式是设立制氢站，到现在采取外置购入氢瓶和从邻近制氢厂家直接安装管道向电厂供氢^[4]。在后两种方案中，由于没有必要另外设计用于生产氢的氢气站，项目建设和人员的维护成本降低，其特点是具有较低的投资成本、较低的操作成本、更少的操作人员，并且便利管理。因此，如果发电厂周围有气体公司可以制氢，在氢气价格比较合理的情况下通常采用外置购入氢气瓶的方式供氢，这不仅可以降低电厂的投资，同时也提高了电厂的安全性和方便运行管理^[5][6]。

国外目前的供氢方案与我国差不多，在外部气源充足的情况下，从外购入氢瓶仍是很多火电厂的选择。现在已有火电厂率先研究开发了PLC 触摸屏的方式实现了供氢系统效率高，并且安全的自动控制。该PLC控制系统具有管理简单，运行安全的特点，降低了人力成本。该系统目前在波黑斯坦纳瑞（STANARI ）1×300MW燃煤电厂项目中使用。在经过现场测试后，该系统运行良好，安全可靠^[7]。

第2章 供氢装置系统的防火设计

2.1 设计依据

1.《氢气站设计规范》(GB50177-)

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