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廣州地鐵二號線氣體滅火系統的選用及設計

時間:2017-08-26 08:55:40 來源:未知

根據收集到的資料和廣州地鐵二號線首期工程的實際情況,對廣州地鐵二號線首期工程氣體滅火系統選用INERGEN 作為滅火介質的原因作了闡述和分析,同時對地鐵二號線INERGEN氣體滅火系統的設計、系統的控制方式作了介紹。

1  廣州地鐵二號線概述
地鐵是城市軌道交通的重要干線,其中主變電站、通信、信號設備室以及變配電站等一些電氣用房均屬于地鐵車站中的重要區域,不但其中安裝的設備價值昂貴,而且如果在以上區域發生火災等意外事故,將影響整個地鐵的安全運行,因此地鐵重要區域消防設施的選用和設計是非常重要的。據了解,北京地鐵復八線、上海地鐵二號線以及希臘地鐵均選用了INERGEN 氣體滅火系統,而香港地鐵在舊線采用的是1301 氣體滅火系統,新線采用的則是預作用水噴淋滅火系統。
廣州市地下鐵道二號線首期工程從琶州至江夏,線路全長231265 km。全線共設車站20 座,其中地面站1 座,高架站3 座;沿線還設有車輛段、主變電站、集中冷站和控制中心等附屬設施。經過方案比選,對全線各車站及沿線配套設施內部重要的電氣用房和貴重的設備房,廣州地鐵二號線采用以美國安素公司生產的INERGEN 為滅火介質的氣體保護方式。
 
2  氣體滅火介質的選用
廣州地鐵一號線對車站和沿線配套設施中重要的電氣用房和貴重的設備房采用了以哈龍氣體(1301) 為滅火介質的氣體保護方式。
從1975 年南極上空臭氧層遭到破壞,至1987年在南極上空出現臭氧洞,人類已逐步意識到哈龍產品對大氣中的臭氧層和生態環境破壞的嚴重程度。為了防止哈龍產品對生態環境造成更嚴重的影響,1991 年國際上通過的“蒙特利爾公約”明確規定在全世界范圍內分期禁止使用哈龍產品。然而,對于哈龍產品的永久替代物,目前國際上尚無定論,根據收集到的資料和目前國外、國內氣體滅火系統普遍使用的情況,我們認為廣州地鐵二號線氣體滅火系統的滅火介質主要從鹵代烴FMO200 , INERGEN和CO2 這3 類產品中選擇。以上3 類產品比較見表1 。
根據表1 我們可以知道: INERGEN 是由N2 ,Ar 和CO2 3 種氣體共同組成的混合物,其氣體來源于大氣,所以臭氧潛能值、溫室效應值和大氣中的停留時間均為0 ,是一種理想的環保氣體。
INERGEN 的滅火機理為:通過向固定的封閉空間內釋放一定濃度的INERGEN ,從而改變封閉空間空氣中21 %氧氣和0103 %CO2 的正常濃度,在1 min內將氧氣濃度降低至1215 % ,同時將CO2 濃度提高至4 %。
有資料表明: ①當空氣中的氧氣比例降至15 %時,絕大多數普通燃燒將不能維持。②空氣中CO2比例的增加將會提高人的呼吸速率和人體吸氧的能力,也就是說人體受到CO2 的刺激后,呼吸將加深、加快以補償缺氧空氣的不良影響;作為國際上最早生產INERGEN 的美國安素公司,其50 年代生產的INERGEN 是作為航天技術中幫助人類在缺氧的環境中呼吸的產品使用。③INERGEN 中的Ar 將加強INERGEN 氣體在保護區內的流動性,從而進一步提高滅火效率。另外,火災時INERGEN 在降低空氣中氧氣、增加CO2 的同時,可以有效地減少火災時產生的CO比例。
以上種種數據證明,若在封閉空氣中釋放一定濃度的INERGEN ,對位于封閉空間中的人體將不會造成傷亡事故,同時對儀器、設備等一些貴重物品也不會產生腐蝕或其他不良影響。在毒性上,INERGEN較其他產品有不可替代的優越性。其缺點是:由于INERGEN 的滅火機理為物理滅火且必須以氣態的方式儲存,因此INERGEN 要求的滅火濃度和儲存壓力都較高,分別達到3715 %和15 MPa ,以致于鋼瓶數量多,占地面積大,對鋼瓶和減壓閥前管道和閥門的壓力和安全要求都較高。
鑒于以上原因,在保證地鐵的安全運營,同時保證選用的氣體滅火劑滅火后不對環境產生較大影響的基礎上,我們在廣州地鐵二號線首期工程中選用了INERGEN 作為氣體滅火系統的滅火介質。
哈龍氣體滅火劑替代物比較

 
3  氣體滅火系統的設計
廣州地鐵二號線INERGEN 氣體滅火系統以美國消防標準NFPA2001 為設計標準。在設計中均采用了全淹沒式的組合分配式系統,每套組合分配系統中氣體保護區數量一般按不超過8 個考慮,否則應考慮備用量。
INERGEN 氣體滅火系統主要由煙、溫感探測系統、鋼瓶組件(包括釋放閥等) 、集流管、止回閥、選擇閥、減壓孔板、管道、噴頭、報警裝置和控制盤等部分組成。
3.1  設計參數
INERGEN 氣體滅火系統的最小設計滅火濃度3715 %( 16 ℃時) , 最大設計滅火濃度為4218 %(32 ℃時) 。
3.2  滅火劑設計用量的計算
滅火劑設計用量計算

采用組合分配式的氣體滅火系統,應按最大的一個保護區進行計算。
3.3  系統設計基本條件
系統管網計算采用專業軟件計算,但應滿足以下要求: ①環境設計溫度按21 ℃考慮; ②在60 s 以內,系統應噴射出90 %的設計用量; ③鋼瓶充裝壓力采用1513 MPa ; ④滅火劑的浸漬時間不小于10min。
3.4  泄壓口面積的計算
對密閉性良好的保護區應設置泄壓口,泄壓口應設置在保護區室內凈高2/ 3 高度以上,且應高于保護對象。一般來說,若保護區設有外開門彈性閉門器或彈簧門,如果其開口面積不小于泄壓口的計算面積,該保護區可不另設泄壓口。泄壓口面積計算如下:
泄壓口面積的計算


3.5  系統對保護區圍護結構及門窗的要求(1) 保護區圍護結構的耐火極限不應低于1 h ,門窗的耐火極限不應低于016 h ,吊頂的耐火極限不應低于0125 h 。
(2) 圍護結構及門窗的允許壓強不應低于1.2kPa 。
(3) 保護區不宜開口。保護區內與其他空間相通的開口,除泄壓口外,應能在滅火劑噴放前自動關閉;否則應將保護區擴大至與之相通的空間或采取防止或補償滅火劑流失的措施。
 
4  系統的控制方式
4.1  自動控制
每個保護區內都設有火災自動報警系統,包括煙感探測器和溫感探測器等。當一個保護區發生火災時,設置于該保護區內煙感或溫感探測器兩個區域中任一區域向控制盤報警后,設在該保護區域內外的蜂鳴器、閃燈和疏散指示燈等報警裝置將動作;當煙感或溫感探測器兩個區域都報警后,設在該保護區域外的警鈴將動作,同時控制盤將關閉設置在保護區內的防火閥和其他通風設。
延時30 s 后,控制盤將啟動INERGEN 鋼瓶組件上釋放閥的電磁啟動器和對應保護區域的區域選擇閥,使INERGEN 氣體沿管道和噴頭輸送到對應的指定的保護區滅火。INERGEN 氣體釋放的同時,系統將氣體釋放信號送至消防控制中心,同時保護區外的氣體釋放指示燈將動作。
當氣體滅火系統處于30 s 延時階段時,若工作人員發現火災報警為系統誤動作,或確有火災發生但僅使用手提式滅火器和其它移動式滅火設備即可撲滅火災的情況下,工作人員可按下設置在保護區門外的緊急停止開關,可使系統暫時停止釋放藥劑。如需繼續開啟INERGEN 氣體滅火系統,只需松開緊急停止開關即可。
4.2  手動控制
手動控制仍為一種電氣控制的方式。在保護區發生的火災被工作人員及時發現,而此時煙感探測器和溫感探測器尚未報警的情況下,工作人員可以直接拉下設置于控制盤上的手動按鈕,那么系統將不經過延時而被直接啟動,向保護區釋放INER2GEN 氣體。
413  機械應急操作
當自動控制和手動控制均失靈時,需要采用機械應急操作來啟動系統。在鋼瓶組件的釋放閥和選擇閥上均設有手動啟動器,工作人員可通過操作設在鋼瓶間中的鋼瓶釋放閥和區域選擇閥上的手動啟動器來啟動整個氣體滅火系統。
 
5  結束語
INERGEN 氣體取自于大自然,作為哈龍的一種替代產品, INERGEN 在環保方面較其他產品具有較大優勢。但由于INERGEN 的滅火性能為物理滅火,由此而造成的INERGEN 滅火濃度和儲存壓力高的缺點對INERGEN 進一步的推廣和使用帶來了一些困難。應該說,在人類尚未開發出環保和滅火性能均能滿足社會要求的滅火劑之前, INERGEN仍不失為一種較好的哈龍替代物。我們相信:在科學技術高速發展的今天,在不久的將來,一定會有更多更優于INERGEN 性能,同時也更能滿足人類使用要求的滅火劑供建設單位和設計部門選用。

 

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