細水霧滅火系統(tǒng)在地鐵中的應用
發(fā)布時間：2015-03-20 16:54:23 來源： 總點擊次數：次
摘 要: 城市軌道交通中的地鐵和輕軌等公共客運系統(tǒng)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。一旦發(fā)生火災, 將造成不可挽回的經濟損失和社會影響。在國家要求構建和諧社會及提倡科技創(chuàng)新的背景下, 需要加大地鐵服務質量, 提高地鐵的安全性。此文除闡述細水霧滅火系統(tǒng)在地鐵中的應用所具備的條件和要求外, 還根據實踐經驗做了與其它滅火系統(tǒng)的比較, 分析了應用中存在的問題并提出了解決辦法, 論證了該系統(tǒng)既高效又節(jié)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(tǒng), 由于具有大運量、高效率、低污染等優(yōu)勢, 并且隨著經濟和人口的高速增長, 地鐵和輕軌在城市的建設和發(fā)展中將越來越受到重視。目前國內已經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、哈爾濱等。軌道交通是一項綜合交通運輸系統(tǒng), 涉及專業(yè)多, 技術復雜, 因此, 系統(tǒng)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(tǒng), 防止火災發(fā)生及蔓延尤為重要。
細水霧滅火系統(tǒng)是一項預防撲救火災的新技術, 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(tǒng), 以保護車站控制室、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費用較高, 另外系統(tǒng)誤噴后的廢氣也會對周圍環(huán)境產生影響。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(jié)約投資和水資源的新型滅火系統(tǒng)。此文正是從這個角度出發(fā), 對細水霧滅火系統(tǒng)進行了分析與研究。
1.細水霧滅火系統(tǒng)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、通過高壓噴水產生水微粒。細水霧滅火主要是通過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(tǒng)與其它氣體滅火系統(tǒng)的比較
在地鐵的電氣設備用房設置合適的滅火系統(tǒng)應達到控火或滅火的目的。系統(tǒng)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, 又要經濟且對環(huán)境無影響。筆者通過多年地鐵設計實踐, 從如下幾個方面對細水霧滅火系統(tǒng)與七氟丙烷滅火系統(tǒng)及惰性氣體(IG541) 系統(tǒng)進行比選研究, 希望能早日把細水霧滅火技術應用到國內地鐵設計中。
(1)系統(tǒng)構成及滅火效果比較
細水霧滅火系統(tǒng)是由連接供水部件或同時供水及霧化介質的部件, 并配備 1 個或多個噴頭, 能夠噴放細水霧來控火、抑火和滅火的配水系統(tǒng)?？煞譃楦摺⒅?、低壓系統(tǒng), 開式、閉式系統(tǒng), 全淹沒、分區(qū)保護或局部應用系統(tǒng), 泵組式或瓶組式系統(tǒng)。滅火介質為水, 對保護對象通過高效吸熱作用、窒息作用或阻隔輻射熱作用, 達到實施滅火、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(tǒng)主要由滅火劑儲瓶、驅動鋼瓶、控制閥門、管網和噴嘴等部件組成。七氟丙烷滅火系統(tǒng)主要以化學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(tǒng)對保護對象是以物理窒息滅火機理實施保護目的。惰性氣體(IG541)滅火系統(tǒng)以惰性混合氣體為滅火劑, 七氟丙烷滅火系統(tǒng)以化學物質(CF2- CHF- CF3) 為滅火劑, 2 種系統(tǒng)均為中高壓系統(tǒng)。
國內外工程實例表明, 不論是細水霧滅火系統(tǒng)還是七氟丙烷、惰性氣體(IG541) 滅火系統(tǒng)均能達到較好的滅火效果。相比而言, 細水霧滅火系統(tǒng)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業(yè)廠家的生產、采購, 因此采購費用較高; 一般情況下, 氣體滅火系統(tǒng)綜合造價高出細水霧滅火系統(tǒng) 20%。另外,由于細水霧以冷卻為主要滅火機理, 滅火后不會復燃, 在水源保證情況下, 在盡可能短的時間內, 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(tǒng)由于滅火劑都是由鋼瓶儲存的, 所以只能要求一次撲滅火災。與氣體滅火系統(tǒng)比較, 細水霧滅火系統(tǒng)也存在缺點, 那就是滅火劑不可壓縮, 在同樣大小保護房間, 細水霧系統(tǒng)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, 滅火過程中產生的分解物是弱酸性氣體, 排放到大氣中會造成環(huán)境影響, 產生溫室效應。雖然惰性氣體(IG541)氣體由大氣中自然存在的氣體組成, 無毒、無腐蝕性分解物產生, 但是火災時產生的煙氣會對環(huán)境產生影響。細水霧滅火技術作為哈龍主要替代技術之一, 以水為滅火劑, 是絕對的綠色環(huán)保產品, 對人體和環(huán)境沒有任何危害, 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, 因此可以實現以人為本的設計理念。
(3)與相關專業(yè)接口的影響比較
地鐵中與自動滅火系統(tǒng)關系密切的主要是防災報警和環(huán)控通風專業(yè), 不論是細水霧還是其它氣體滅火系統(tǒng)均要求設置完善的感溫探測報警控制。由于地鐵的防護區(qū)設在地下, 氣體滅火系統(tǒng)在滅火后, 防護區(qū)內會有有毒、有害氣體存留, 不能自動排出, 必須打開排煙風機排出。另外, 由于有害氣體較重, 一般集中在防護區(qū)下部, 排煙風口也應該設在下部, 這可能會影響到防護區(qū)的使用, 從而必須增加建筑面積, 細水霧滅火系統(tǒng)滅火后不會產生有害氣體, 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(tǒng)。
(4)營運管理方面的影響比較
氣體滅火系統(tǒng)需要經過培訓的專業(yè)人員進行維護管理, 每月應對系統(tǒng)檢查 2 次, 每年應對系統(tǒng)進行 2 次全面檢查, 要定期對儲氣瓶進行稱重, 如果滅火劑凈重小于設計的 95%應再充裝, 運營管理費用比較高。細水霧滅火系統(tǒng)日常維護簡單, 費用較低。另外, 氣體滅火系統(tǒng)誤噴后, 可能造成人員傷亡, 防護清理較慢, 系統(tǒng)恢復需要重裝儲氣瓶, 每座車站需要藥劑大約 60 萬元, 細水霧滅火系統(tǒng)誤噴后, 誤噴損失費用將大大降低, 而且防護區(qū)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(tǒng)的應用存在問題的分析與研究（1）細水霧滅火系統(tǒng)是一項具有較高技術含量的自動滅火系統(tǒng), 鑒于目前國內地鐵行業(yè)無實際工程可參考借鑒, 而且相關的規(guī)范標準比較匱乏, 因而系統(tǒng)的選擇應考慮到地鐵工程中需有持續(xù)的供水滅火條件, 減少設備系統(tǒng)占地面積等因素。系統(tǒng)水源應優(yōu)先采用城市自來水, 建議采用膜處理技術對系統(tǒng)進水水質進行處理。系統(tǒng)貯配水容器、管道、加壓設備等應選擇不會造成系統(tǒng)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(tǒng)在使用過程中由于產品或操作者等原因, 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滅火系統(tǒng)。
?。?）當采用高壓細水霧自動滅火系統(tǒng)用于封閉空間場所時, 應采用全淹沒保護方式。建議防護區(qū)結構及門、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(qū)外的火災蔓延到防護區(qū)內。同時, 細水霧自動滅火系統(tǒng)要求在發(fā)出火警至滅火的一段時間內, 建筑構件不會受到損壞, 以確保防護區(qū)的密閉性, 不會造成滅火劑流失, 影響滅火效果; 而且地鐵內防護區(qū)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(tǒng)啟動前, 所設的通風機、排煙機、送風機及其管道中的防火閥、排煙防火閥等應能自動關閉, 避免滅火劑隨著風道很快流出防護區(qū), 影響滅火效果。
（4）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。
（5）封閉空間場所內, 防護區(qū)門應采用防火門,并向疏散方向開啟, 且能自動關閉。
?。?）細水霧滅火系統(tǒng)要求環(huán)境溫度一般為 4～50 ℃, 通過地鐵內的環(huán)控通風系統(tǒng)能保證對溫度的自動調節(jié)。
4 結 論
鑒于上述研究證明, 細水霧滅火系統(tǒng)是繼七氟丙烷、惰性氣體(IG541) 滅火系統(tǒng)之后的又一種新型高效的滅火系統(tǒng), 是一種既節(jié)約投資又環(huán)保的滅火系統(tǒng), 可以替代其它氣體滅火系統(tǒng)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(tǒng), 還要在水質處理和噴頭開發(fā)上借鑒國外先進經驗盡快生產出成套的設備, 使之能完全達到國產化, 顯著降低工程建設成本。在細水霧滅火系統(tǒng)設計、施工及驗收方面, 我國南方某省區(qū)已經制定了地方標準, 但為滿足國內其它城市地鐵建設需要, 建議盡早制定相關的國家或行業(yè)標準, 使這項新技術能夠盡快應用推廣。