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      高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在軌道交通工程中的應(yīng)用探討

      2021-06-25 04:38:50王波
      中國(guó)設(shè)備工程 2021年11期
      關(guān)鍵詞:滅火劑水霧氣瓶

      王波

      (廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司,廣東 廣州 510030)

      1 滅火介質(zhì)的選擇

      根據(jù)公安部《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)哈龍?zhí)娲芳捌涮娲夹g(shù)管理的通知》(公消[2001]217號(hào)文)的相關(guān)規(guī)定,可用作自動(dòng)滅火系統(tǒng)的介質(zhì)有:清潔類滅火劑:七氟丙烷、三氟甲烷等鹵代烷烴類滅火劑、IG541、IG100等惰性氣體類滅火劑;非清潔類滅火劑:SDE滅火劑、氣溶膠等;其他滅火劑:高(低)壓CO2、高壓細(xì)水霧等。

      由于地鐵保護(hù)對(duì)象主要為電子電氣設(shè)備,因此地鐵不適合也不推薦采用非清潔類滅火劑。目前國(guó)內(nèi)地鐵線路采用的自動(dòng)滅火系統(tǒng)主要為IG541、高壓細(xì)水霧兩種,下面將對(duì)在我國(guó)地鐵主要使用的滅火劑的性能進(jìn)行綜合比較。

      2 高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)分析

      IG541滅火介質(zhì)由3種不同比例的惰性氣體混合物(52%N2、40%Ar和8%CO2)組成,這3種氣體是自然存在于大氣中的隋性氣體。

      2.1 IG541滅火系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)

      (1)滅火介質(zhì)無色、無味、無腐蝕;介質(zhì)不導(dǎo)電;滅火介質(zhì)無分解物,無環(huán)保限制。以氣態(tài)形式平時(shí)儲(chǔ)存。實(shí)際噴放時(shí),無色透明,不形成視覺障礙,避免人員在逃生時(shí)難以分辨逃生方向。

      (2)一般保護(hù)距離可達(dá)1000m,對(duì)于軌道交通車站而言,車站兩側(cè)設(shè)備區(qū)總長(zhǎng)度一般不超過100m,因此只在兩端各設(shè)置一個(gè)氣瓶間即可,布局方便靈活,充分發(fā)揮了組合分配時(shí)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。

      (3)維護(hù)充裝費(fèi)用要低于鹵代烴類氣體滅火系統(tǒng)。

      2.2 IG541滅火系統(tǒng)的缺點(diǎn)

      (1)由于儲(chǔ)存壓力高達(dá)15MPa(20MPa),使系統(tǒng)對(duì)各產(chǎn)品部件的承壓標(biāo)準(zhǔn)、密封效果、以及輸送管道的施工質(zhì)量和維護(hù)管理提出了更高的要求。存儲(chǔ)不當(dāng)容易發(fā)生爆瓶事故。

      (2)IG541滅火劑以窒息的物理作用滅火,設(shè)計(jì)濃度高,氣瓶數(shù)量多。

      (3)IG541氣體需要設(shè)置兩個(gè)氣瓶間,單個(gè)氣瓶間面積約30m2,與傳統(tǒng)鹵代烴滅火系統(tǒng)相差不大,但是大于新型的高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。

      (4)后期需要定期檢測(cè)、更換氣瓶,維護(hù)成本高。

      2.3 細(xì)水霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)

      高壓細(xì)水霧系統(tǒng)是以水為介質(zhì),通過高壓泵組、高壓管道和其高壓噴頭,將凈化后的水以霧滴的形式進(jìn)行噴放,起到滅火控?zé)煹墓δ???煞譃殚_始系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)和閉式預(yù)作用系統(tǒng)(見下圖1)。

      圖1 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)配置示意圖

      軌道交通中所用的高壓細(xì)水霧工作壓力一般大于10MPa,水顆粒具有較大的比表面積,有利于吸收火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的熱量。既有大量水蒸氣導(dǎo)致的氧氣密度降低效果,又有水蒸氣產(chǎn)生的吸熱降溫效果,同時(shí)細(xì)小的水顆粒有效地吸收和分散熱輻射。

      2.3.1 相對(duì)于其他的滅火介質(zhì),高壓細(xì)水霧系統(tǒng)具有的優(yōu)勢(shì)

      (1)滅火介質(zhì)為水源,容易獲取,滅火的可持續(xù)能力強(qiáng)。

      (2)優(yōu)良的火情抑制能力,既起冷卻作用又有效隔絕輻射熱。

      (3)能有效去除火災(zāi)區(qū)域內(nèi)的煙氣。

      (4)可承受一定限度的通風(fēng),對(duì)防護(hù)區(qū)密閉要求相對(duì)較低。

      (5)對(duì)濃度方面的需求限制較少,不會(huì)對(duì)人體和環(huán)境造成危害。

      (6)可以采用組合分配系統(tǒng),采用全淹沒方式,保護(hù)多個(gè)保護(hù)區(qū),也可以局部使用,保護(hù)獨(dú)立的設(shè)備或者部分區(qū)域(見下圖2)。

      圖2 典型軌道交通車站高壓細(xì)水霧系統(tǒng)平面布置圖

      (7)持續(xù)控火和滅火能力較強(qiáng)。

      (8)后期維護(hù)成本低,當(dāng)使用時(shí)間超過20年時(shí),高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的全生命周期成本較IG541更低。安全隱患小。

      2.3.2 與傳統(tǒng)氣體滅火系統(tǒng)相比,高壓細(xì)水霧也存在缺點(diǎn)

      (1)滅火速度較氣體滅火系統(tǒng)慢。

      (2)對(duì)噴頭要求較高,水經(jīng)過噴頭霧化后需保證霧滴體積直徑DV0.5小于300μ,否則會(huì)對(duì)電子電氣設(shè)備造成二次危害。同時(shí)如果發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間誤噴也會(huì)對(duì)保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生危害。

      高壓細(xì)水霧和IG541滅火系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)見下表1。

      表1 高壓細(xì)水霧和IG541滅火系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)比較

      3 高壓細(xì)水霧和IG541滅火系統(tǒng)全生命周期成本比較

      高壓細(xì)水霧和IG541滅火系統(tǒng)的建設(shè)成本主要為管網(wǎng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng),二者的控制系統(tǒng)組成及造價(jià)基本相同,本文主要比較二者管網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)成本。

      高壓細(xì)水霧和IG541滅火系統(tǒng)后期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用主要是設(shè)備更換和維護(hù)檢修費(fèi)用,維護(hù)檢修費(fèi)用以人工費(fèi)為主;IG541滅火系統(tǒng)的設(shè)備更換費(fèi)用主要是氣瓶監(jiān)測(cè)及更換費(fèi)用,高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)主要為過濾材料的更換費(fèi)用。某地某線路共有30座車站、1座區(qū)間風(fēng)井、1個(gè)車輛基地、2個(gè)地下主變、1座控制中心,本文以該線路為基準(zhǔn),分別就20年和30年進(jìn)行全生命周期成本計(jì)算(見下表2、3)。

      表2 某地某線路高壓細(xì)水霧和IG541滅火系統(tǒng)20年全生命周期成本比較

      從以上表2和表3比較中可以看出,高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的建設(shè)成本相對(duì)于傳統(tǒng)IG541滅火系統(tǒng)更高,但20年及30年的全生命周期成本較低,隨著運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng),成本優(yōu)勢(shì)越大。

      表3 某地某線路高壓細(xì)水霧和IG541滅火系統(tǒng)30年全生命周期成本比較

      4 國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況

      IG541氣體滅火系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)地鐵應(yīng)用最為廣泛的一種自動(dòng)滅火系統(tǒng)形式,而高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)近幾年在地鐵中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

      軌道交通自動(dòng)滅火系統(tǒng)在各城市應(yīng)用情況如下:

      (1)高壓細(xì)水霧:無錫:1、2號(hào)線(已建成);上海:17號(hào)線(已建成);深圳:3號(hào)線4期(在建);廣州:7、21(已建成)及18、22、5東、12、3東、10、7二、14二(在建)及后續(xù)線路;天津:4、10號(hào)線(在建)。

      (2)IG541氣體滅火系統(tǒng)在各城市應(yīng)用情況:蘇州(1、2、3、4、5、6)、北京、上海(不含11、17號(hào)線)、天津(不含4、10號(hào)線)、廣州(1、2、3、4、5、6、8、9號(hào)線)、無錫3、4號(hào)線;以及哈爾濱、長(zhǎng)春、沈陽(yáng)、青島、濟(jì)南、南京、寧波、武漢、石家莊、鄭州等城市的地鐵線路。

      5 結(jié)語

      綜合上述方案比較,可以看出,高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在滅火效果和全生命周期成本方面,存在一定優(yōu)勢(shì),后期維護(hù)便利,在國(guó)內(nèi)軌道交通新線建設(shè)和舊線改造中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

      目前國(guó)內(nèi)高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)較為豐富,產(chǎn)品和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成熟,具備大規(guī)模應(yīng)用前景。

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