細水霧滅火系統在地鐵中的應用
發(fā)布時(shí)間：2015-03-20 16:54:23 來(lái)源： 總點(diǎn)擊次數：次
摘 要: 城市軌道交通中的地鐵和輕軌等公共客運系統在許多大城市得到建設和發(fā)展, 其具有運量大、涉及面廣的特點(diǎn)。一旦發(fā)生火災, 將造成不可挽回的經(jīng)濟損失和社會(huì )影響。在國家要求構建和諧社會(huì )及提倡科技創(chuàng )新的背景下, 需要加大地鐵服務(wù)質(zhì)量, 提高地鐵的安全性。此文除闡述細水霧滅火系統在地鐵中的應用所具備的條件和要求外, 還根據實(shí)踐經(jīng)驗做了與其它滅火系統的比較, 分析了應用中存在的問(wèn)題并提出了解決辦法, 論證了該系統既高效又節能, 且適用于地鐵發(fā)展。
城市軌道交通中的地鐵和輕軌等公共客運系統, 由于具有大運量、高效率、低污染等優(yōu)勢, 并且隨著(zhù)經(jīng)濟和人口的高速增長(cháng), 地鐵和輕軌在城市的建設和發(fā)展中將越來(lái)越受到重視。目前國內已經(jīng)建成或正在建設地鐵和輕軌的城市有北京、上海、廣州、天津、深圳、南京、武漢、沈陽(yáng)、哈爾濱等。軌道交通是一項綜合交通運輸系統, 涉及專(zhuān)業(yè)多, 技術(shù)復雜, 因此, 系統的安全及可靠性非常重要, 尤其是設置火災的預防和救助系統, 防止火災發(fā)生及蔓延尤為重要。
細水霧滅火系統是一項預防撲救火災的新技術(shù), 在國外大型工程項目及地鐵中應用較廣, 但在國內地鐵中仍無(wú)應用先例。目前國內地鐵主要使用七氟丙烷(HFC- 227ea) 或者惰性氣體(IG541) 氣體滅火系統, 以保護車(chē)站控制室、通信、信號機械室、變配電室等重要電氣設備房間。但由于滅火劑比較昂貴, 容易泄露，工程建設投資和運營(yíng)費用較高, 另外系統誤噴后的廢氣也會(huì )對周?chē)h(huán)境產(chǎn)生影響。因此, 在環(huán)保日益受到重視的今天, 有必要探尋一種既符合環(huán)保要求, 又節約投資和水資源的新型滅火系統。此文正是從這個(gè)角度出發(fā), 對細水霧滅火系統進(jìn)行了分析與研究。
1.細水霧滅火系統概念及滅火原理
“細水霧”(water mist) 是相對于“水噴霧”(waterspray)的概念,是使用特殊噴嘴、通過(guò)高壓噴水產(chǎn)生水微粒。細水霧滅火主要是通過(guò)高效率的冷卻與缺氧窒息的雙重作用。水微粒子化以后, 即使同樣體積的水, 也可使總表面積增大, 而表面積的增大, 更容易進(jìn)行熱吸收, 冷卻燃燒反應。吸收熱的水微粒容易汽化, 體積增大約 1 700 倍。由于水蒸汽的產(chǎn)生, 既稀釋了火焰附近氧氣的濃度, 窒息了燃燒反應, 又有效地控制了熱輻射。
2.細水霧滅火系統與其它氣體滅火系統的比較
在地鐵的電氣設備用房設置合適的滅火系統應達到控火或滅火的目的。系統的選擇不僅應從安全角度考慮, 還應追求以人為本的目的; 既要滅火效率高, 又要經(jīng)濟且對環(huán)境無(wú)影響。筆者通過(guò)多年地鐵設計實(shí)踐, 從如下幾個(gè)方面對細水霧滅火系統與七氟丙烷滅火系統及惰性氣體(IG541) 系統進(jìn)行比選研究, 希望能早日把細水霧滅火技術(shù)應用到國內地鐵設計中。
(1)系統構成及滅火效果比較
細水霧滅火系統是由連接供水部件或同時(shí)供水及霧化介質(zhì)的部件, 并配備 1 個(gè)或多個(gè)噴頭, 能夠噴放細水霧來(lái)控火、抑火和滅火的配水系統?？煞譃楦?、中、低壓系統, 開(kāi)式、閉式系統, 全淹沒(méi)、分區保護或局部應用系統, 泵組式或瓶組式系統。滅火介質(zhì)為水, 對保護對象通過(guò)高效吸熱作用、窒息作用或阻隔輻射熱作用, 達到實(shí)施滅火、抑制及控制火災、控溫和降塵的多種方式保護。
氣體滅火系統主要由滅火劑儲瓶、驅動(dòng)鋼瓶、控制閥門(mén)、管網(wǎng)和噴嘴等部件組成。七氟丙烷滅火系統主要以化學(xué)抑制達到對保護對象的滅火目的;惰性氣體(IG541) 氣體滅火系統對保護對象是以物理窒息滅火機理實(shí)施保護目的。惰性氣體(IG541)滅火系統以惰性混合氣體為滅火劑, 七氟丙烷滅火系統以化學(xué)物質(zhì)(CF2- CHF- CF3) 為滅火劑, 2 種系統均為中高壓系統。
國內外工程實(shí)例表明, 不論是細水霧滅火系統還是七氟丙烷、惰性氣體(IG541) 滅火系統均能達到較好的滅火效果。相比而言, 細水霧滅火系統由于以水為滅火劑, 所以取材方便、低廉, 一般情況下, 一次滅火用水量大約 0.6～1.5 m3, 而其它氣體滅火劑需要專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家的生產(chǎn)、采購, 因此采購費用較高; 一般情況下, 氣體滅火系統綜合造價(jià)高出細水霧滅火系統 20%。另外,由于細水霧以冷卻為主要滅火機理, 滅火后不會(huì )復燃, 在水源保證情況下, 在盡可能短的時(shí)間內, 可恢復補水, 能夠達到再次使用的目的; 而其它氣體滅火系統由于滅火劑都是由鋼瓶?jì)Υ娴? 所以只能要求一次撲滅火災。與氣體滅火系統比較, 細水霧滅火系統也存在缺點(diǎn), 那就是滅火劑不可壓縮, 在同樣大小保護房間, 細水霧系統貯裝容器相對要大些。
(2)環(huán)境保護方面的影響比較
七氟丙烷為鹵代烷替代物, 滅火過(guò)程中產(chǎn)生的分解物是弱酸性氣體, 排放到大氣中會(huì )造成環(huán)境影響, 產(chǎn)生溫室效應。雖然惰性氣體(IG541)氣體由大氣中自然存在的氣體組成, 無(wú)毒、無(wú)腐蝕性分解物產(chǎn)生, 但是火災時(shí)產(chǎn)生的煙氣會(huì )對環(huán)境產(chǎn)生影響。細水霧滅火技術(shù)作為哈龍主要替代技術(shù)之一, 以水為滅火劑, 是絕對的綠色環(huán)保產(chǎn)品, 對人體和環(huán)境沒(méi)有任何危害, 另外還具有清洗煙霧中有毒成份及降塵的功能, 有利于人員逃生, 因此可以實(shí)現以人為本的設計理念。
(3)與相關(guān)專(zhuān)業(yè)接口的影響比較
地鐵中與自動(dòng)滅火系統關(guān)系密切的主要是防災報警和環(huán)控通風(fēng)專(zhuān)業(yè), 不論是細水霧還是其它氣體滅火系統均要求設置完善的感溫探測報警控制。由于地鐵的防護區設在地下, 氣體滅火系統在滅火后, 防護區內會(huì )有有毒、有害氣體存留, 不能自動(dòng)排出, 必須打開(kāi)排煙風(fēng)機排出。另外, 由于有害氣體較重, 一般集中在防護區下部, 排煙風(fēng)口也應該設在下部, 這可能會(huì )影響到防護區的使用, 從而必須增加建筑面積, 細水霧滅火系統滅火后不會(huì )產(chǎn)生有害氣體, 因而不需火災模式下單獨排煙, 但需考慮泵房設備房間內設置排水措施, 一般情況下可充分利用地鐵內的排水系統。
(4)營(yíng)運管理方面的影響比較
氣體滅火系統需要經(jīng)過(guò)培訓的專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行維護管理, 每月應對系統檢查 2 次, 每年應對系統進(jìn)行 2 次全面檢查, 要定期對儲氣瓶進(jìn)行稱(chēng)重, 如果滅火劑凈重小于設計的 95%應再充裝, 運營(yíng)管理費用比較高。細水霧滅火系統日常維護簡(jiǎn)單, 費用較低。另外, 氣體滅火系統誤噴后, 可能造成人員傷亡, 防護清理較慢, 系統恢復需要重裝儲氣瓶, 每座車(chē)站需要藥劑大約 60 萬(wàn)元, 細水霧滅火系統誤噴后, 誤噴損失費用將大大降低, 而且防護區容易清理, 能保證電氣設備很快恢復使用。
3 細水霧滅火系統的應用存在問(wèn)題的分析與研究（1）細水霧滅火系統是一項具有較高技術(shù)含量的自動(dòng)滅火系統, 鑒于目前國內地鐵行業(yè)無(wú)實(shí)際工程可參考借鑒, 而且相關(guān)的規范標準比較匱乏, 因而系統的選擇應考慮到地鐵工程中需有持續的供水滅火條件, 減少設備系統占地面積等因素。系統水源應優(yōu)先采用城市自來(lái)水, 建議采用膜處理技術(shù)對系統進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行處理。系統貯配水容器、管道、加壓設備等應選擇不會(huì )造成系統二次污染的設備或裝置, 以免影響噴頭噴霧效果或堵塞噴頭。
?。?）細水霧滅火系統在使用過(guò)程中由于產(chǎn)品或操作者等原因, 可能造成誤噴現象。因此, 為最大限度降低誤噴的可能性, 可選用閉式預作用自動(dòng)滅火系統。
?。?）當采用高壓細水霧自動(dòng)滅火系統用于封閉空間場(chǎng)所時(shí), 應采用全淹沒(méi)保護方式。建議防護區結構及門(mén)、窗的耐火極限不低于 0.50 h, 吊頂的耐火極限不低于 0.25 h, 這是為了防止防護區外的火災蔓延到防護區內。同時(shí), 細水霧自動(dòng)滅火系統要求在發(fā)出火警至滅火的一段時(shí)間內, 建筑構件不會(huì )受到損壞, 以確保防護區的密閉性, 不會(huì )造成滅火劑流失, 影響滅火效果; 而且地鐵內防護區各種結構構件等容易達到上述要求, 不增加額外土建投資。細水霧滅火系統啟動(dòng)前, 所設的通風(fēng)機、排煙機、送風(fēng)機及其管道中的防火閥、排煙防火閥等應能自動(dòng)關(guān)閉, 避免滅火劑隨著(zhù)風(fēng)道很快流出防護區, 影響滅火效果。
?。?）在噴頭與保護對象之間, 噴頭噴射角有效范圍內不應有遮擋物, 避免影響滅火效果。
?。?）封閉空間場(chǎng)所內, 防護區門(mén)應采用防火門(mén),并向疏散方向開(kāi)啟, 且能自動(dòng)關(guān)閉。
?。?）細水霧滅火系統要求環(huán)境溫度一般為 4～50 ℃, 通過(guò)地鐵內的環(huán)控通風(fēng)系統能保證對溫度的自動(dòng)調節。
4 結 論
鑒于上述研究證明, 細水霧滅火系統是繼七氟丙烷、惰性氣體(IG541) 滅火系統之后的又一種新型高效的滅火系統, 是一種既節約投資又環(huán)保的滅火系統, 可以替代其它氣體滅火系統在地鐵的電氣設備房間應用。為了在地鐵內更好地應用細水霧滅火系統, 還要在水質(zhì)處理和噴頭開(kāi)發(fā)上借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗盡快生產(chǎn)出成套的設備, 使之能完全達到國產(chǎn)化, 顯著(zhù)降低工程建設成本。在細水霧滅火系統設計、施工及驗收方面, 我國南方某省區已經(jīng)制定了地方標準, 但為滿(mǎn)足國內其它城市地鐵建設需要, 建議盡早制定相關(guān)的國家或行業(yè)標準, 使這項新技術(shù)能夠盡快應用推廣。