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七氟丙烷滅火劑在地鐵建設中的運用研究論文
摘要:
論述了七氟丙烷滅火劑的基本性質(zhì)、系統(tǒng)的設計,包括保護場所的選擇,滅火劑設計濃度,影響保護區(qū)內(nèi)滅火劑濃度的因素,管網(wǎng)設計和系統(tǒng)選擇等,最后以深圳地鐵一號線會展中心站為例,介紹了采用七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)在地鐵建設工程中的運用。
關鍵詞:
滅火系統(tǒng)七氟丙烷滅火劑系統(tǒng)設計哈龍滅火劑地鐵運用
20世紀80年代,固定氣體滅火系統(tǒng)的首選為哈龍100滅火劑,因為它具有不導電、揮發(fā)快、無殘留物、滅火效率高、撲滅火災類型較廣等優(yōu)勢而被廣泛采用。上海地鐵一號線地下車站無人值班的重要電器用房內(nèi),即采用了哈龍100固定氣體滅火系統(tǒng)。但根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNE)的規(guī)定,為了保護大氣臭氧層,停止生產(chǎn)哈龍滅火劑,我國自2000年起停止生產(chǎn)和逐步淘汰哈龍滅火劑。目前在固定滅火系統(tǒng)中,七氟丙烷、煙絡盡、自動噴水、二氧化碳等滅火系統(tǒng)均可作為哈龍氣體的主要替代滅火系統(tǒng)。在地鐵建設中,新加坡、香港、廣州、深圳等城市均選用了七氟丙烷固定滅火系統(tǒng),作為保護地鐵地下車站內(nèi)重要電器設備的主要滅火設施。
1七氟丙烷滅火劑的基本性質(zhì)
七氟丙烷滅火劑滅火后無固體和液體的殘留物,滅火效能高,設計滅火濃度低,噴射到防護區(qū)內(nèi)能立即閃發(fā)成蒸氣態(tài),并在封閉空間內(nèi)各向分布迅速均勻。作為全淹沒滅火劑,屬于可液化儲存的氣體,不導電、不擊穿電子電器設備,具有無色、無味、熱穩(wěn)定性和化學性能良好等特性,是一種清潔氣體滅火劑。
七氟丙烷的滅火機理主要為冷卻滅火和化學滅火共同作用。七氟丙烷在氣化過程中要吸收大量的熱量;同時它由大分子組成,在火焰高溫中一些化學鍵斷裂,需要能量,導致冷卻。
2七氟丙烷滅火系統(tǒng)的設計
該氣體滅火系統(tǒng),設計的基本要求為:系統(tǒng)具有可靠的火災自動報警系統(tǒng);管網(wǎng)、噴嘴的布置應經(jīng)濟合理,能確保滅火劑在盡可能短的時間內(nèi)噴放到保護區(qū)內(nèi),并迅速均勻分布,達到滅火濃度,迅速控制火災;保護區(qū)應封閉良好,必須確保滅火劑在規(guī)定的時間內(nèi)保持滅火濃度;要有充分的條件,使滅火后盡可能快地通風換氣,以減少設備與滅火劑分解產(chǎn)物的接觸時間。
2.1地鐵工程中保護場所的選擇
七氟丙烷滅火劑可用于撲救可燃液和可熔化固體的火災、可燃固體的表面火災、電氣火災。由于地鐵車站處于地下空間,且具有完善的環(huán)境控制系統(tǒng),常年的溫度變化不大,重要的電器設備用房的溫度基本保持在1~2℃之間,是選用全淹沒七氟丙烷滅火系統(tǒng)的理想場所。故應嚴格按照現(xiàn)行《地鐵設計規(guī)范》所規(guī)定要求設置的場所,設置氣體滅火系統(tǒng)。
2.2滅火劑的設計濃度
七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)設計時有滅火濃度、設計滅火濃度、最大滅火濃度。滅火濃度是由試驗測得的實際滅火濃度;設計滅火濃度是在滅火濃度的基礎上考慮了一定安全系數(shù)后確定的設計滅火濃度;最大設計滅火濃度是在保護區(qū)最高環(huán)境溫度下,扣除被保護區(qū)內(nèi)的設備體積后,實際可能形成的最大濃度。保護區(qū)內(nèi)的設計濃度是隨著保護區(qū)的環(huán)境溫度、海拔高度和被保護可燃物不同而異。
2.3影響保護區(qū)內(nèi)滅火劑濃度的因素
滅火劑實際噴放到保護區(qū)內(nèi)所形成的濃度,可能會出現(xiàn)比實際設計滅火濃度高或低的情況。這一濃度的變化對人員的安全、設備的影響及滅火效果的成敗關系極大,應引起足夠重視。
導致保護區(qū)內(nèi)實際滅火濃度比設計滅火濃度高的主要因素有:滅火劑用量計算時保守,沒有考慮到封閉空間內(nèi)非固定材料(或物體)的存在及對氣體泄漏量估計過高而造成的。事實上在地鐵地下車站無人值班的重要電器用房,只要在施工完成后注意檢查進出保護區(qū)的門、窗是否密封;進出電纜孔封堵是否符合防火隔斷的要求;風閥關閉是否密封等,只要達到設計要求,泄漏量就很少。此外,如果計算環(huán)境溫度低,而實際噴放時環(huán)境溫度高,濃度也將升高。
導致保護區(qū)內(nèi)實際滅火劑濃度比設計滅火濃度低的因素主要有:滅火劑噴放后在容器和管網(wǎng)內(nèi)殘留有部分滅火劑蒸汽;實際噴放時有溶解氮氣噴出;封閉空間內(nèi)的障礙物影響氣體混合;封閉空間的幾何形狀導致滅火劑分布不均勻等。這些都有可能使火源周圍滅火劑的濃度低于實際滅火濃度,而影響滅火效果。故在噴嘴的設計和施工安裝時一定要按規(guī)范避開結構梁、柱,同時按所選噴嘴的特性,結合封閉空間的幾何形狀合理布置,使影響滅火劑濃度降低的因素減少到最小。
2.4系統(tǒng)的管網(wǎng)設計
氣體管網(wǎng)部分主要由氣體鋼瓶及容器閥、電磁閥啟動器、高壓軟管、集流管、安全泄壓裝置、單向閥、選擇閥、壓力開關、噴嘴和氣體輸送管道等組成。
由于七氟丙烷噴放過程中,其壓力迅速降低,在前面的流體呈現(xiàn)瞬時狀態(tài)的二相流區(qū),隨后為液相流區(qū)(含密集小氣泡)和二相流區(qū)(密度變化無規(guī)律),最后是尾氣(氮氣和七氟丙烷的蒸汽)。
目前國內(nèi)主要按液相流的計算方法,計算簡便,能滿足工程應用的需求,但應注意相關條件的控制,如噴嘴之前的壓力等。由于管道阻力損失的試驗數(shù)據(jù),較理論計算值小,在理論計算時還需要考慮其某些二相流特征。
實際上這是對簡單管網(wǎng)系統(tǒng)而言,而對較復雜的管網(wǎng),應考慮流體在三通處的分流影響,如仍按單一的液相流計算方法設計,則可能產(chǎn)生較大的誤差�，F(xiàn)在七氟丙烷滅火系統(tǒng)生產(chǎn)商所提供的設計計算軟件均采用二相流計算方法,該計算方法較適合工程實際。
2.5系統(tǒng)的選擇
在工程設計中,可根據(jù)所保護設備用房的位置和空間大小來選擇不同的系統(tǒng)布置。
如設備用房布置較分散,系統(tǒng)的管道超出規(guī)定長度3m,就應采用獨立單元系統(tǒng)。該系統(tǒng)控制簡單,便于操作,但增加氣瓶間,投資相對較高。
如設備用房布置較集中,系統(tǒng)管道不超出規(guī)定長度,即可采用組合分配系統(tǒng)。該系統(tǒng)占地面積小,從而節(jié)約投資,在地鐵工程設計中應盡量采用。在全淹沒組合分配式七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)設計時,必須選擇該保護區(qū)內(nèi)體積最大的電器設備用房,作為該保護區(qū)設計滅火濃度的依據(jù)。
筆者參加了深圳地鐵一號線一期工程的設計�，F(xiàn)以深圳地鐵一號線的會展中心站重要電氣設備用房,采用七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)為例作一簡介。
會展中心站為深圳地鐵一號線一期工程中規(guī)模最大的一座換乘車站,共地下三層,地下一層為站廳層;地下二層為一號線島式站臺;地下三層為四號線側式站臺。氣體滅火系統(tǒng)共設1個保護區(qū),設計成8個系統(tǒng),計算數(shù)據(jù)見表1。
計算結果見表2。
3結論
七氟丙烷對環(huán)境和大氣臭氧層無破壞作用,具有較高的滅火效果,是理想的環(huán)保清潔氣體滅火劑。七氟丙烷比較成功地替代了哈龍全淹沒滅火系統(tǒng), 是因為七氟丙烷適用于撲救多類火災,特別適用于保護精密儀器設備等場所。設計時管網(wǎng)流體計算采用氣液二相流體計算方法,在深圳地鐵的實際使用中,經(jīng)過深圳市消防局和廣東省消防廳的實地測試驗收,達到了設計預期效果,滿足了工程的需要。
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