广州地铁二号线气体灭火系统的选用及设计
时间：2017-08-26 08:55:40 来源：未知
根据收集到的资料和广州地铁二号线首期工程的实际情况,对广州地铁二号线首期工程
气体灭火系统选用INERGEN 作为灭火介质的原因作了阐述和分析,同时对地铁二号线INERGEN气体灭火系统的设计、系统的控制方式作了介绍。
1 广州地铁二号线概述
地铁是城市轨道交通的重要干线,其中主变电站、通信、信号设备室以及变配电站等一些电气用房均属于地铁车站中的重要区域,不但其中安装的设备价值昂贵,而且如果在以上区域发生火灾等意外事故,将影响整个地铁的安全运行,因此地铁重要区域消防设施的选用和设计是非常重要的。据了解,北京地铁复八线、上海地铁二号线以及希腊地铁均选用了INERGEN 气体灭火系统,而香港地铁在旧线采用的是1301 气体灭火系统,新线采用的则是预作用水喷淋灭火系统。
广州市地下铁道二号线首期工程从琶州至江夏,线路全长231265 km。全线共设车站20 座,其中地面站1 座,高架站3 座;沿线还设有车辆段、主变电站、集中冷站和控制中心等附属设施。经过方案比选,对全线各车站及沿线配套设施内部重要的电气用房和贵重的设备房,广州地铁二号线采用以美国安素公司生产的INERGEN 为灭火介质的气体保护方式。
2 气体灭火介质的选用
广州地铁一号线对车站和沿线配套设施中重要的电气用房和贵重的设备房采用了以哈龙气体(1301) 为灭火介质的气体保护方式。
从1975 年南极上空臭氧层遭到破坏,至1987年在南极上空出现臭氧洞,人类已逐步意识到哈龙产品对大气中的臭氧层和生态环境破坏的严重程度。为了防止哈龙产品对生态环境造成更严重的影响,1991 年国际上通过的“蒙特利尔公约”明确规定在全世界范围内分期禁止使用哈龙产品。然而,对于哈龙产品的永久替代物,目前国际上尚无定论,根据收集到的资料和目前国外、国内气体灭火系统普遍使用的情况,我们认为广州地铁二号线气体灭火系统的灭火介质主要从卤代烃FMO200 , INERGEN和CO2 这3 类产品中选择。以上3 类产品比较见表1 。
根据表1 我们可以知道: INERGEN 是由N2 ,Ar 和CO2 3 种气体共同组成的混合物,其气体来源于大气,所以臭氧潜能值、温室效应值和大气中的停留时间均为0 ,是一种理想的环保气体。
INERGEN 的灭火机理为:通过向固定的封闭空间内释放一定浓度的INERGEN ,从而改变封闭空间空气中21 %氧气和0103 %CO2 的正常浓度,在1 min内将氧气浓度降低至1215 % ,同时将CO2 浓度提高至4 %。
有资料表明: ①当空气中的氧气比例降至15 %时,绝大多数普通燃烧将不能维持。②空气中CO2比例的增加将会提高人的呼吸速率和人体吸氧的能力,也就是说人体受到CO2 的刺激后,呼吸将加深、加快以补偿缺氧空气的不良影响;作为国际上最早生产INERGEN 的美国安素公司,其50 年代生产的INERGEN 是作为航天技术中帮助人类在缺氧的环境中呼吸的产品使用。③INERGEN 中的Ar 将加强INERGEN 气体在保护区内的流动性,从而进一步提高灭火效率。另外,火灾时INERGEN 在降低空气中氧气、增加CO2 的同时,可以有效地减少火灾时产生的CO比例。
以上种种数据证明,若在封闭空气中释放一定浓度的INERGEN ,对位于封闭空间中的人体将不会造成伤亡事故,同时对仪器、设备等一些贵重物品也不会产生腐蚀或其他不良影响。在毒性上,INERGEN较其他产品有不可替代的优越性。其缺点是:由于INERGEN 的灭火机理为物理灭火且必须以气态的方式储存,因此INERGEN 要求的灭火浓度和储存压力都较高,分别达到3715 %和15 MPa ,以致于钢瓶数量多,占地面积大,对钢瓶和减压阀前管道和阀门的压力和安全要求都较高。
鉴于以上原因,在保证地铁的安全运营,同时保证选用的气体灭火剂灭火后不对环境产生较大影响的基础上,我们在广州地铁二号线首期工程中选用了INERGEN 作为气体灭火系统的灭火介质。
3 气体灭火系统的设计
广州地铁二号线INERGEN 气体灭火系统以美国消防标准NFPA2001 为设计标准。在设计中均采用了全淹没式的组合分配式系统,每套组合分配系统中气体保护区数量一般按不超过8 个考虑,否则应考虑备用量。
INERGEN 气体灭火系统主要由烟、温感探测系统、钢瓶组件(包括释放阀等) 、集流管、止回阀、选择阀、减压孔板、管道、喷头、报警装置和控制盘等部分组成。
3.1 设计参数
INERGEN 气体灭火系统的最小设计灭火浓度3715 %( 16 ℃时) , 最大设计灭火浓度为4218 %(32 ℃时) 。
3.2 灭火剂设计用量的计算
采用组合分配式的气体灭火系统,应按最大的一个保护区进行计算。
3.3 系统设计基本条件
系统管网计算采用专业软件计算,但应满足以下要求: ①环境设计温度按21 ℃考虑; ②在60 s 以内,系统应喷射出90 %的设计用量; ③钢瓶充装压力采用1513 MPa ; ④灭火剂的浸渍时间不小于10min。
3.4 泄压口面积的计算
对密闭性良好的保护区应设置泄压口,泄压口应设置在保护区室内净高2/ 3 高度以上,且应高于保护对象。一般来说,若保护区设有外开门弹性闭门器或弹簧门,如果其开口面积不小于泄压口的计算面积,该保护区可不另设泄压口。泄压口面积计算如下:
3.5 系统对保护区围护结构及门窗的要求(1) 保护区围护结构的耐火极限不应低于1 h ,门窗的耐火极限不应低于016 h ,吊顶的耐火极限不应低于0125 h 。
(2) 围护结构及门窗的允许压强不应低于1.2kPa 。
(3) 保护区不宜开口。保护区内与其他空间相通的开口,除泄压口外,应能在灭火剂喷放前自动关闭;否则应将保护区扩大至与之相通的空间或采取防止或补偿灭火剂流失的措施。
4 系统的控制方式
4.1 自动控制
每个保护区内都设有火灾自动报警系统,包括烟感探测器和温感探测器等。当一个保护区发生火灾时,设置于该保护区内烟感或温感探测器两个区域中任一区域向控制盘报警后,设在该保护区域内外的蜂鸣器、闪灯和疏散指示灯等报警装置将动作;当烟感或温感探测器两个区域都报警后,设在该保护区域外的警铃将动作,同时控制盘将关闭设置在保护区内的防火阀和其他通风设。
延时30 s 后,控制盘将启动INERGEN 钢瓶组件上释放阀的电磁启动器和对应保护区域的区域选择阀,使INERGEN 气体沿管道和喷头输送到对应的指定的保护区灭火。INERGEN 气体释放的同时,系统将气体释放信号送至消防控制中心,同时保护区外的气体释放指示灯将动作。
当气体灭火系统处于30 s 延时阶段时,若工作人员发现火灾报警为系统误动作,或确有火灾发生但仅使用手提式灭火器和其它移动式灭火设备即可扑灭火灾的情况下,工作人员可按下设置在保护区门外的紧急停止开关,可使系统暂时停止释放药剂。如需继续开启INERGEN 气体灭火系统,只需松开紧急停止开关即可。
4.2 手动控制
手动控制仍为一种电气控制的方式。在保护区发生的火灾被工作人员及时发现,而此时烟感探测器和温感探测器尚未报警的情况下,工作人员可以直接拉下设置于控制盘上的手动按钮,那么系统将不经过延时而被直接启动,向保护区释放INER2GEN 气体。
413 机械应急操作
当自动控制和手动控制均失灵时,需要采用机械应急操作来启动系统。在钢瓶组件的释放阀和选择阀上均设有手动启动器,工作人员可通过操作设在钢瓶间中的钢瓶释放阀和区域选择阀上的手动启动器来启动整个气体灭火系统。
5 结束语
INERGEN 气体取自于大自然,作为哈龙的一种替代产品, INERGEN 在环保方面较其他产品具有较大优势。但由于INERGEN 的灭火性能为物理灭火,由此而造成的INERGEN 灭火浓度和储存压力高的缺点对INERGEN 进一步的推广和使用带来了一些困难。应该说,在人类尚未开发出环保和灭火性能均能满足社会要求的灭火剂之前, INERGEN仍不失为一种较好的哈龙替代物。我们相信:在科学技术高速发展的今天,在不久的将来,一定会有更多更优于INERGEN 性能,同时也更能满足人类使用要求的灭火剂供建设单位和设计部门选用。
