細水霧滅火系統在地鐵中的應用
發布時間：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在許多大城市得到建設和發展, 其具有運量大、涉及面廣的特點。一旦發生火災, 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, 論證了該系統既高效又節能, 且適用于地鐵發展。
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, 涉及專業多, 技術復雜, 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, 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, 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, 另外系統誤噴后的廢氣也會對周圍環境產生影響。因此, 在環保日益受到重視的今天, 有必要探尋一種既符合環保要求, 又節約投資和水資源的新型滅火系統。此文正是從這個角度出發, 對細水霧滅火系統進行了分析與研究。
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, 又要經濟且對環境無影響。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與七氟丙烷滅火系統及惰性氣體(IG541) 系統進行比選研究, 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。可分為高、中、低壓系統, 開式、閉式系統, 全淹沒、分區保護或局部應用系統, 泵組式或瓶組式系統。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)滅火系統以惰性混合氣體為滅火劑, 七氟丙烷滅火系統以化學物質(CF2- CHF- CF3) 為滅火劑, 2 種系統均為中高壓系統。
國內外工程實例表明, 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業廠家的生產、采購, 因此采購費用較高; 一般情況下, 氣體滅火系統綜合造價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。與氣體滅火系統比較, 細水霧滅火系統也存在缺點, 那就是滅火劑不可壓縮, 在同樣大小保護房間, 細水霧系統貯裝容器相對要大些。
(2)環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, 是絕對的綠色環保產品, 對人體和環境沒有任何危害, 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)與相關專業接口的影響比較
地鐵中與自動滅火系統關系密切的主要是防災報警和環控通風專業, 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, 一般集中在防護區下部, 排煙風口也應該設在下部, 這可能會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。
(4)營運管理方面的影響比較
氣體滅火系統需要經過培訓的專業人員進行維護管理, 每月應對系統檢查 2 次, 每年應對系統進行 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。細水霧滅火系統日常維護簡單, 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, 每座車站需要藥劑大約 60 萬元, 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題的分析與研究（1）細水霧滅火系統是一項具有較高技術含量的自動滅火系統, 鑒于目前國內地鐵行業無實際工程可參考借鑒, 而且相關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。系統水源應優先采用城市自來水, 建議采用膜處理技術對系統進水水質進行處理。系統貯配水容器、管道、加壓設備等應選擇不會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。
（2）細水霧滅火系統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。
（3）當采用高壓細水霧自動滅火系統用于封閉空間場所時, 應采用全淹沒保護方式。建議防護區結構及門、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外的火災蔓延到防護區內。同時, 細水霧自動滅火系統要求在發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, 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, 防護區門應采用防火門,并向疏散方向開啟, 且能自動關閉。
（6）細水霧滅火系統要求環境溫度一般為 4～50 ℃, 通過地鐵內的環控通風系統能保證對溫度的自動調節。
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, 還要在水質處理和噴頭開發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。在細水霧滅火系統設計、施工及驗收方面, 我國南方某省區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標準, 使這項新技術能夠盡快應用推廣。