七氟丙烷滅火劑在地鐵建設(shè)中的運(yùn)用研究摘要:論述了七氟丙烷滅火劑的基本性質(zhì)、系統(tǒng)的設(shè)計(jì),包括保護(hù)場(chǎng)所的選擇,滅火劑設(shè)計(jì)濃度,影響保護(hù)區(qū)內(nèi)滅火劑濃度的因素,管網(wǎng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)選擇等,最后以深圳地鐵一號(hào)線(xiàn)會(huì)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(shè)工程中的運(yùn)用。關(guān)鍵詞:滅火系統(tǒng)七氟丙烷滅火劑系統(tǒng)設(shè)計(jì)哈龍滅火劑地鐵運(yùn)用 20世紀(jì)80年代,固定氣體滅火系統(tǒng)的首選為哈龍100滅火劑,因?yàn)樗哂胁粚?dǎo)電、揮發(fā)快、無(wú)殘留物、滅火效率高、撲滅火災(zāi)類(lèi)型較廣等優(yōu)勢(shì)而被廣泛采用。上海地鐵一號(hào)線(xiàn)地下車(chē)站無(wú)人值班的重要電器用房?jī)?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(guó)環(huán)境規(guī)劃署(UNE)的規(guī)定,為了保護(hù)大氣臭氧層,停止生產(chǎn)哈龍滅火劑,我國(guó)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(luò)盡、自動(dòng)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(shè)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(hù)地鐵地下車(chē)站內(nèi)重要電器設(shè)備的主要滅火設(shè)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(wú)固體和液體的殘留物,滅火效能高,設(shè)計(jì)滅火濃度低,噴射到防護(hù)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(méi)滅火劑,屬于可液化儲(chǔ)存的氣體,不導(dǎo)電、不擊穿電子電器設(shè)備,具有無(wú)色、無(wú)味、熱穩(wěn)定性和化學(xué)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(jī)理主要為冷卻滅火和化學(xué)滅火共同作用。七氟丙烷在氣化過(guò)程中要吸收大量的熱量;同時(shí)它由大分子組成,在火焰高溫中一些化學(xué)鍵斷裂,需要能量,導(dǎo)致冷卻。2七氟丙烷滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 該氣體滅火系統(tǒng),設(shè)計(jì)的基本要求為:系統(tǒng)具有可靠的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng);管網(wǎng)、噴嘴的布置應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理,能確保滅火劑在盡可能短的時(shí)間內(nèi)噴放到保護(hù)區(qū)內(nèi),并迅速均勻分布,達(dá)到滅火濃度,迅速控制火災(zāi);保護(hù)區(qū)應(yīng)封閉良好,必須確保滅火劑在規(guī)定的時(shí)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(fēng)換氣,以減少設(shè)備與滅火劑分解產(chǎn)物的接觸時(shí)間。2.1地鐵工程中保護(hù)場(chǎng)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(zāi)、可燃固體的表面火災(zāi)、電氣火災(zāi)。由于地鐵車(chē)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(shè)備用房的溫度基本保持在1~2℃之間,是選用全淹沒(méi)七氟丙烷滅火系統(tǒng)的理想場(chǎng)所。故應(yīng)嚴(yán)格按照現(xiàn)行《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》所規(guī)定要求設(shè)置的場(chǎng)所,設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)。2.2滅火劑的設(shè)計(jì)濃度 七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)有滅火濃度、設(shè)計(jì)滅火濃度、最大滅火濃度。滅火濃度是由試驗(yàn)測(cè)得的實(shí)際滅火濃度;設(shè)計(jì)滅火濃度是在滅火濃度的基礎(chǔ)上考慮了一定安全系數(shù)后確定的設(shè)計(jì)滅火濃度;最大設(shè)計(jì)滅火濃度是在保護(hù)區(qū)最高環(huán)境溫度下,扣除被保護(hù)區(qū)內(nèi)的設(shè)備體積后,實(shí)際可能形成的最大濃度。保護(hù)區(qū)內(nèi)的設(shè)計(jì)濃度是隨著保護(hù)區(qū)的環(huán)境溫度、海拔高度和被保護(hù)可燃物不同而異。2.3影響保護(hù)區(qū)內(nèi)滅火劑濃度的因素 滅火劑實(shí)際噴放到保護(hù)區(qū)內(nèi)所形成的濃度,可能會(huì)出現(xiàn)比實(shí)際設(shè)計(jì)滅火濃度高或低的情況。這一濃度的變化對(duì)人員的安全、設(shè)備的影響及滅火效果的成敗關(guān)系極大,應(yīng)引起足夠重視。 導(dǎo)致保護(hù)區(qū)內(nèi)實(shí)際滅火濃度比設(shè)計(jì)滅火濃度高的主要因素有:滅火劑用量計(jì)算時(shí)保守,沒(méi)有考慮到封閉空間內(nèi)非固定材料(或物體)的存在及對(duì)氣體泄漏量估計(jì)過(guò)高而造成的。事實(shí)上在地鐵地下車(chē)站無(wú)人值班的重要電器用房,只要在施工完成后注意檢查進(jìn)出保護(hù)區(qū)的門(mén)、窗是否密封;進(jìn)出電纜孔封堵是否符合防火隔斷的要求;風(fēng)閥關(guān)閉是否密封等,只要達(dá)到設(shè)計(jì)要求,泄漏量就很少。此外,如果計(jì)算環(huán)境溫度低,而實(shí)際噴放時(shí)環(huán)境溫度高,濃度也將升高。 導(dǎo)致保護(hù)區(qū)內(nèi)實(shí)際滅火劑濃度比設(shè)計(jì)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(shí)際噴放時(shí)有溶解氮?dú)鈬姵?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(dǎo)致滅火劑分布不均勻等。這些都有可能使火源周?chē)鷾缁饎┑臐舛鹊陀趯?shí)際滅火濃度,而影響滅火效果。故在噴嘴的設(shè)計(jì)和施工安裝時(shí)一定要按規(guī)范避開(kāi)結(jié)構(gòu)梁、柱,同時(shí)按所選噴嘴的特性,結(jié)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(shè)計(jì) 氣體管網(wǎng)部分主要由氣體鋼瓶及容器閥、電磁閥啟動(dòng)器、高壓軟管、集流管、安全泄壓裝置、單向閥、選擇閥、壓力開(kāi)關(guān)、噴嘴和氣體輸送管道等組成。 由于七氟丙烷噴放過(guò)程中,其壓力迅速降低,在前面的流體呈現(xiàn)瞬時(shí)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(wú)規(guī)律),最后是尾氣(氮?dú)夂推叻榈恼羝?。 目前國(guó)內(nèi)主要按液相流的計(jì)算方法,計(jì)算簡(jiǎn)便,能滿(mǎn)足工程應(yīng)用的需求,但應(yīng)注意相關(guān)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(yàn)數(shù)據(jù),較理論計(jì)算值小,在理論計(jì)算時(shí)還需要考慮其某些二相流特征。 實(shí)際上這是對(duì)簡(jiǎn)單管網(wǎng)系統(tǒng)而言,而對(duì)較復(fù)雜的管網(wǎng),應(yīng)考慮流體在三通處的分流影響,如仍按單一的液相流計(jì)算方法設(shè)計(jì),則可能產(chǎn)生較大的誤差。現(xiàn)在七氟丙烷滅火系統(tǒng)生產(chǎn)商所提供的設(shè)計(jì)計(jì)算軟件均采用二相流計(jì)算方法,該計(jì)算方法較適合工程實(shí)際。2.5系統(tǒng)的選擇 在工程設(shè)計(jì)中,可根據(jù)所保護(hù)設(shè)備用房的位置和空間大小來(lái)選擇不同的系統(tǒng)布置。 如設(shè)備用房布置較分散,系統(tǒng)的管道超出規(guī)定長(zhǎng)度3m,就應(yīng)采用獨(dú)立單元系統(tǒng)。該系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單,便于操作,但增加氣瓶間,投資相對(duì)較高。 如設(shè)備用房布置較集中,系統(tǒng)管道不超出規(guī)定長(zhǎng)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(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用。在全淹沒(méi)組合分配式七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),必須選擇該保護(hù)區(qū)內(nèi)體積最大的電器設(shè)備用房,作為該保護(hù)區(qū)設(shè)計(jì)滅火濃度的依據(jù)。 筆者參加了深圳地鐵一號(hào)線(xiàn)一期工程的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)以深圳地鐵一號(hào)線(xiàn)的會(huì)展中心站重要電氣設(shè)備用房,采用七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)為例作一簡(jiǎn)介。 會(huì)展中心站為深圳地鐵一號(hào)線(xiàn)一期工程中規(guī)模最大的一座換乘車(chē)站,共地下三層,地下一層為站廳層;地下二層為一號(hào)線(xiàn)島式站臺(tái);地下三層為四號(hào)線(xiàn)側(cè)式站臺(tái)。氣體滅火系統(tǒng)共設(shè)1個(gè)保護(hù)區(qū),設(shè)計(jì)成8個(gè)系統(tǒng),計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。3結(jié)論 七氟丙烷對(duì)環(huán)境和大氣臭氧層無(wú)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(méi)滅火系統(tǒng), 是因?yàn)槠叻檫m用于撲救多類(lèi)火災(zāi),特別適用于保護(hù)精密儀器設(shè)備等場(chǎng)所。設(shè)計(jì)時(shí)管網(wǎng)流體計(jì)算采用氣液二相流體計(jì)算方法,在深圳地鐵的實(shí)際使用中,經(jīng)過(guò)深圳市消防局和廣東省消防廳的實(shí)地測(cè)試驗(yàn)收,達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期效果,滿(mǎn)足了工程的需要。