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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(shè)和發(fā)展,其具有運量大、涉及面廣的特點。一旦發(fā)生火災(zāi),將造成不可挽回的經(jīng)濟損失和社會影響。在國家要求構(gòu)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(wù)質(zhì)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(yīng)用所具備的條件和要求外,還根據(jù)實踐經(jīng)驗做了與其它滅火系統(tǒng)的比較,分析了應(yīng)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。

關(guān)鍵詞:細水霧;滅火系統(tǒng);地鐵;應(yīng)用

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(jīng)濟和人口的高速增長,地鐵和輕軌在城市的建設(shè)和發(fā)展中將越來越受到重視。目前國內(nèi)已經(jīng)建成或正在建設(shè)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(shù)復(fù)雜,因此,系統(tǒng)的安全及可靠性非常重要,尤其是設(shè)置火災(zāi)的預(yù)防和救助系統(tǒng),防止火災(zāi)發(fā)生及蔓延尤為重要。

細水霧滅火系統(tǒng)是一項預(yù)防撲救火災(zāi)的新技術(shù),在國外大型工程項目及地鐵中應(yīng)用較廣,但在國內(nèi)地鐵中仍無應(yīng)用先例。目前國內(nèi)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(shè)備房間。但由于滅火劑比較昂貴,容易泄露,工程建設(shè)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(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(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”(watermist)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(chǎn)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(yīng)。吸收熱的水微粒容易汽化,體積增大約1700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(yīng),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(shè)備用房設(shè)置合適的滅火系統(tǒng)應(yīng)達到控火或滅火的目的。系統(tǒng)的選擇不僅應(yīng)從安全角度考慮,還應(yīng)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)境無影響。筆者通過多年地鐵設(shè)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(shù)應(yīng)用到國內(nèi)地鐵設(shè)計中。

(1)系統(tǒng)構(gòu)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(zhì)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?、中、低壓系統(tǒng),開式、閉式系統(tǒng),全淹沒、分區(qū)保護或局部應(yīng)用系統(tǒng),泵組式或瓶組式系統(tǒng)。滅火介質(zhì)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(zāi)、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(qū)動鋼瓶、控制閥門、管網(wǎng)和噴嘴等部件組成。七氟丙烷滅火系統(tǒng)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(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(xué)物質(zhì)(CF2-CHF-CF3)為滅火劑,2種系統(tǒng)均為中高壓系統(tǒng)。

國內(nèi)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0.6～1.5m3,而其它氣體滅火劑需要專業(yè)廠家的生產(chǎn)、采購,因此采購費用較高;一般情況下,氣體滅火系統(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(fù)燃,在水源保證情況下,在盡可能短的時間內(nèi),可恢復(fù)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(zāi)。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(chǎn)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(chǎn)生溫室效應(yīng)。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(chǎn)生,但是火災(zāi)時產(chǎn)生的煙氣會對環(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(xiàn)以人為本的設(shè)計理念。

(3)與相關(guān)專業(yè)接口的影響比較

地鐵中與自動滅火系統(tǒng)關(guān)系密切的主要是防災(zāi)報警和環(huán)控通風(fēng)專業(yè),不論是細水霧還是其它氣體滅火系統(tǒng)均要求設(shè)置完善的感溫探測報警控制。由于地鐵的防護區(qū)設(shè)在地下,氣體滅火系統(tǒng)在滅火后,防護區(qū)內(nèi)會有有毒、有害氣體存留,不能自動排出,必須打開排煙風(fēng)機排出。另外,由于有害氣體較重,一般集中在防護區(qū)下部,排煙風(fēng)口也應(yīng)該設(shè)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(chǎn)生有害氣體,因而不需火災(zāi)模式下單獨排煙,但需考慮泵房設(shè)備房間內(nèi)設(shè)置排水措施,一般情況下可充分利用地鐵內(nèi)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(jīng)過培訓(xùn)的專業(yè)人員進行維護管理,每月應(yīng)對系統(tǒng)檢查2次,每年應(yīng)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(shè)計的95%應(yīng)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(fù)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(shè)備很快恢復(fù)使用。

3細水霧滅火系統(tǒng)的應(yīng)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(shù)含量的自動滅火系統(tǒng),鑒于目前國內(nèi)地鐵行業(yè)無實際工程可參考借鑒,而且相關(guān)的規(guī)范標準比較匱乏,因而系統(tǒng)的選擇應(yīng)考慮到地鐵工程中需有持續(xù)的供水滅火條件,減少設(shè)備系統(tǒng)占地面積等因素。系統(tǒng)水源應(yīng)優(yōu)先采用城市自來水,建議采用膜處理技術(shù)對系統(tǒng)進水水質(zhì)進行處理。系統(tǒng)貯配水容器、管道、加壓設(shè)備等應(yīng)選擇不會造成系統(tǒng)二次污染的設(shè)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(tǒng)在使用過程中由于產(chǎn)品或操作者等原因,可能造成誤噴現(xiàn)象。因此,為最大限度降低誤噴的可能性,可選用閉式預(yù)作用自動滅火系統(tǒng)。

(3)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(yīng)采用全淹沒保護方式。建議防護區(qū)結(jié)構(gòu)及門、窗的耐火極限不低于0.50h,吊頂?shù)哪突饦O限不低于0.25h,這是為了防止防護區(qū)外的火災(zāi)蔓延到防護區(qū)內(nèi)。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(nèi),建筑構(gòu)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(nèi)防護區(qū)各種結(jié)構(gòu)構(gòu)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(shè)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(yīng)能自動關(guān)閉,避免滅火劑隨著風(fēng)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(nèi)不應(yīng)有遮擋物,避免影響滅火效果。

(5)封閉空間場所內(nèi),防護區(qū)門應(yīng)采用防火門,并向疏散方向開啟,且能自動關(guān)閉。

(6)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(nèi)的環(huán)控通風(fēng)系統(tǒng)能保證對溫度的自動調(diào)節(jié)。

4結(jié)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(shè)備房間應(yīng)用。為了在地鐵內(nèi)更好地應(yīng)用細水霧滅火系統(tǒng),還要在水質(zhì)處理和噴頭開發(fā)上借鑒國外先進經(jīng)驗盡快生產(chǎn)出成套的設(shè)備,使之能完全達到國產(chǎn)化,顯著降低工程建設(shè)成本。在細水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計、施工及驗收方面,我國南方某省區(qū)已經(jīng)制定了地方標準,但為滿足國內(nèi)其它城市地鐵建設(shè)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(yīng)用推廣。

參考文獻:

[1]DBJ/T15-41-2005.細水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計施工及驗收規(guī)范[S].