司 濤 濤

(鄭州市軌道交通設(shè)計研究院有限公司，河南 鄭州　450000)

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談高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在軌道交通的應(yīng)用前景

司 濤 濤

(鄭州市軌道交通設(shè)計研究院有限公司，河南 鄭州450000)

介紹了高壓細(xì)水系統(tǒng)在國內(nèi)外城市軌道交通行業(yè)的應(yīng)用背景，從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)兩個角度，將其與傳統(tǒng)氣體滅火系統(tǒng)進(jìn)行了對比分析，指出高壓細(xì)水霧具有節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢，應(yīng)用前景廣闊。

高壓細(xì)水霧系統(tǒng)，氣體滅火系統(tǒng)，軌道交通，可行性

在清潔的滅火劑中,水應(yīng)用最為廣泛，并且成本優(yōu)勢明顯。但對于電氣設(shè)備火災(zāi)來說，水作為滅火劑又有其不可消除的弊端。因此，在強弱電的設(shè)備火災(zāi)面前，水滅火劑的應(yīng)用受到極大地限制。在城市軌道交通的動照，通信以及BAS，F(xiàn)AS，環(huán)控電控室房間的滅火系統(tǒng)采用氣體滅火管網(wǎng)系統(tǒng)。但由于氣體滅火系統(tǒng)存在污染、高壓、維護(hù)管理不方便的劣勢，所以在科技不斷更新，環(huán)境受到重視的當(dāng)今社會，研制出成本低、滅火效果好、維護(hù)管理方便、安全經(jīng)濟(jì)更好的高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)意義重大。高壓細(xì)水霧系統(tǒng)作為一種節(jié)能、環(huán)保、高效的新型消防技術(shù)，因其具備氣體滅火和水滅火的雙重優(yōu)點及經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、綠色環(huán)保等方面的優(yōu)越性，得到了較大的發(fā)展。

1　高壓細(xì)水霧在國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀及范圍

1.1在國外的應(yīng)用背景

高壓細(xì)水霧在國外工程中應(yīng)用較多，主要應(yīng)用于檔案室、通訊設(shè)備室與高精度電子設(shè)備等房間[1]。如馬來西亞通信設(shè)備間、英國鐵路公司的滑鐵盧檔案館、瑞典IBM設(shè)備機房、西班牙圖書館。在城市軌道交通方面[2]：倫敦地鐵儲藏室、售貨亭等；西班牙馬德里地鐵6號線～10號線，主要用于控制中心、車輛控制室、售票廳、扶梯下部、商鋪以及電氣設(shè)備房(包括通訊、信號、低壓蓄電池室等設(shè)備房)；匈牙利布達(dá)佩斯地鐵M2應(yīng)用于電纜隧道、深層地鐵車站等自動扶梯下方區(qū)域。

1.2在國內(nèi)的應(yīng)用背景

在我國目前投入運營的城市軌道交通線路及在建的地鐵項目中，其強、弱電設(shè)備房間內(nèi)的自動滅火系統(tǒng)主要采用IG541及七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)。但通過已運營的線路車站的氣體滅火系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)，采用氣體滅火系統(tǒng)存在較多問題：儲氣瓶組長時間處于高壓狀態(tài)，基本在十幾兆帕以上，對于后期維護(hù)、瓶組更換提出了很高的安全要求。車站運營維修人員要經(jīng)過專業(yè)機構(gòu)的培訓(xùn)、考試才能上崗，勢必增加了維護(hù)成本。在氣體滅火系統(tǒng)的安裝調(diào)試中，模擬氣體釋放時，高壓氣體對管道、管件、閥門組件產(chǎn)生強大的沖擊力及噪聲，因此具有嚴(yán)重的安全隱患。在實際滅火后，需要氣體專業(yè)廠家運回進(jìn)行重新充裝、驗收、配送。到現(xiàn)場后仍需進(jìn)行安裝、組裝調(diào)試。這一系列程序?qū)I(yè)性要求極高。氣體滅火系統(tǒng)在車站大小端需要建設(shè)單獨的氣瓶間，用以放置氣瓶組，每個氣瓶間面積通常在15 m2～30 m2左右，對于寸土寸金的地鐵車站來說，勢必極大的增加了建造成本。

20世紀(jì)90年代末，我國才開始高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的開發(fā)、研究工作，當(dāng)時是國家重點科技攻關(guān)項目。我國也相繼開發(fā)出了各種細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，已成功應(yīng)用于各種場所如上海世博園地下變電站所、上海地鐵6號線控制中心、11號線地下車站、浙江電力調(diào)度大樓、中國銀行信息中心等。上海世博變電站變壓器室、電抗器室、站用變室、電纜終端油箱等重要部位都采用了高壓細(xì)水霧系統(tǒng)。杭州地鐵建立了車站軌行區(qū)高壓細(xì)水霧專用系統(tǒng)，實現(xiàn)了對地鐵車站密集人員的疏散安全保護(hù)；首次通過全尺度試驗，驗證了高壓細(xì)水霧系統(tǒng)良好電氣絕緣性，實現(xiàn)了高壓細(xì)水霧替代氣體系統(tǒng)對電氣設(shè)備間保護(hù)的論證。研究成果形成了地鐵高壓細(xì)水霧防火防災(zāi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并成功應(yīng)用到上海地鐵，其他城市如廣州、杭州、武漢、無錫等也相繼實施。給高壓細(xì)水霧系統(tǒng)在城市軌道交通行業(yè)的推廣奠定了良好的基礎(chǔ)，產(chǎn)生了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益[3]。

2　高壓細(xì)水霧系統(tǒng)概述

細(xì)水霧的定義為：在最低設(shè)計工作壓力下，經(jīng)噴頭噴出并在噴頭軸線下方1 m處的平面上形成的霧滴粒徑，微粒直徑Dv0.5<200 μm，Dv0.99<400 μm的水霧滴[4]。高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，通過特殊噴嘴使水劑形成細(xì)小微粒。其作用原理有吸熱冷卻、隔氧窒息、輻射熱阻隔、浸濕等。

高壓細(xì)水霧的滅火機理表現(xiàn)如下：吸熱冷卻：細(xì)小水滴受熱汽化，在氣、液相態(tài)變化過程中，產(chǎn)生較大的作用表面積，吸收大量的熱量，物質(zhì)表面溫度迅速降低后，破壞燃料的熱循環(huán)，冷卻火焰表面，熱分解中斷，燃燒終止，大大提高滅火效率。隔氧窒息作用：霧滴在受熱汽化后形成原體積1 700倍的水蒸氣，最大限度的阻礙火場空氣，使燃燒物質(zhì)周圍的含氧量減小，燃燒會因缺氧是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)而終止，有效的控制了熱輻射。系統(tǒng)運行后，窒息形成的滅火效果更明顯。熱輻射阻隔：水蒸氣對火焰的輻射熱具有極佳的阻隔能力，能夠明顯地阻礙輻射熱引燃周圍其他物品，達(dá)到防止火焰?zhèn)鞑サ男Ч?/p>

3　細(xì)水霧在軌道交通項目技術(shù)應(yīng)用的可行性分析

根據(jù)公安部制定的《公安消防科學(xué)技術(shù)：“十一五”發(fā)展規(guī)劃》，其中明確指出高壓細(xì)水霧是一種“節(jié)水、高效、環(huán)?！钡臏缁鸺夹g(shù)，高壓細(xì)水霧作為一種綠色高效的滅火系統(tǒng)，在一定適用場所下，其環(huán)境影響、滅火效果、二次效應(yīng)、維護(hù)適用等方面與其他氣體滅火系統(tǒng)相比有一定的優(yōu)勢。軌道交通火災(zāi)以濃煙為主要特征，夾雜有CO、氰化物等有毒氣體，煙氣微粒對電氣設(shè)備表面有侵蝕危害，尤其對精密電氣設(shè)備危害極大，一旦污染，導(dǎo)致設(shè)備不可再用。氣體滅火系統(tǒng)對煙氣粉塵的擴(kuò)散抑制作用幾乎沒有。豐皓,董里等[5]針對典型地鐵站臺煙氣的運動規(guī)律試驗結(jié)果表明:細(xì)水霧幕有效地抑制了火災(zāi)煙氣蔓延。施加細(xì)水霧幕可以將煙氣溫度降低75%，細(xì)水霧對火災(zāi)煙氣擴(kuò)散有較好的抑制作用,尤其細(xì)水霧對地下車站空間煙氣、毒物的抑制、煙氣降溫效果顯著。

高壓細(xì)水霧系統(tǒng)噴霧時水呈不連續(xù)性，所以細(xì)水霧有較好的電絕緣性能。公安部天津消防研究所委托的細(xì)水霧噴頭噴射霧束交流電耐壓性能試驗表明，不發(fā)生工頻交流閃絡(luò)。國外開展了大量具體的滅火試驗，用以評價細(xì)水霧滅火系統(tǒng)對電氣設(shè)備損害大小的可行性研究，試驗表明細(xì)水霧滅火系統(tǒng)對于電氣設(shè)備的正常工作影響甚微。通過模擬試驗，在沒有火災(zāi)熱源狀態(tài)下，鑒于細(xì)水霧顆粒相當(dāng)微小，不影響電氣設(shè)備的正常工作運行。然而在連續(xù)的噴霧動作下，電阻值會不斷下降，由于長時間噴方產(chǎn)生水漬，對電氣設(shè)備存在一定的危害。根據(jù)ABB Stromberg 研究中心的試驗結(jié)果[6]：電氣開關(guān)柜帶電噴放細(xì)水霧試驗細(xì)水霧具有良好的電氣絕緣性，噴放過程中，帶電工作的電氣設(shè)備工作正常。上海申通地鐵報告結(jié)論[7]：高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在地鐵電氣設(shè)備帶電運行狀態(tài)，火災(zāi)狀態(tài)下具有良好的電氣絕緣性能及滅火性能，可替代氣體滅火系統(tǒng)用于地鐵設(shè)備用房的消防保護(hù)。

4　在地鐵項目上經(jīng)濟(jì)應(yīng)用的可行性分析

從經(jīng)濟(jì)上分析，與氣體滅火系統(tǒng)對比，高壓細(xì)水霧系統(tǒng)間接效益更可觀：節(jié)約設(shè)備占用空間造價、運營維護(hù)費低、系統(tǒng)恢復(fù)成本低、減少煙氣對電氣設(shè)備的二次損失、保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場設(shè)備。對施工和維護(hù)方面，細(xì)水霧滅火系統(tǒng)有較大的優(yōu)勢。正常細(xì)水霧滅火系統(tǒng)與氣體滅火系統(tǒng)之間的維護(hù)費之比為1∶(5～15)倍(見表1)。

表1　高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)與IG541氣體滅火系統(tǒng)的差異性分析[8]

5　結(jié)語

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)替代傳統(tǒng)氣體滅火系統(tǒng)，在不增加土建成本，系統(tǒng)接口上，并且在系統(tǒng)后期運營維護(hù)管理上以及經(jīng)濟(jì)性方面，理論上高壓細(xì)水霧系統(tǒng)有較明顯的優(yōu)勢。但高壓細(xì)水霧的實際滅火效果受各種因素的影響，比如火災(zāi)現(xiàn)場環(huán)境溫度及噴霧強度，霧化效果，電氣設(shè)備安全性等條件的制約，需要由實際的火災(zāi)模擬試驗來進(jìn)一步實踐驗證。不管是從技術(shù)規(guī)程上升到國家規(guī)范層面，還是高壓細(xì)水霧撲救電氣火災(zāi)對于廣大工程技術(shù)人員及甲方的接受程度上，仍需要漫長的驗證和推廣過程。尤其對一條線路眾多車站樣式，以及火災(zāi)多樣化來說，有待實際考證。今后設(shè)計的車站可選站點進(jìn)行理論研究，聯(lián)合廠家進(jìn)行實際研究探討。從業(yè)主投資、運行維護(hù)角度及節(jié)省成本上考慮，在滿足技術(shù)安全可靠的前提下，降低系統(tǒng)投入成本、維護(hù)保養(yǎng)成本是大勢所趨，可以考慮在先期線路選擇站點進(jìn)行研究對比分析，為后期線路的應(yīng)用做好經(jīng)驗總結(jié)。從國家角度考慮應(yīng)鼓勵新技術(shù)的研究、積極促進(jìn)規(guī)范的出臺、完善、修訂，進(jìn)行資金及技術(shù)的投入，以解除企業(yè)的后顧之憂。

[1]沈滟.高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在地鐵設(shè)備用房的應(yīng)用[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2011(1):49-51.

[2]叢北華，費波，錢宗秋.高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在地鐵防災(zāi)中的應(yīng)用[J].給水排水，2011，37(7):85-88.

[3]毛澤晨.高壓細(xì)水霧系統(tǒng)在地鐵軌行區(qū)防災(zāi)中的應(yīng)用研究[J].城市軌道交通研究,2014(9)：16-17.

[4]DBJ 41/T074—2013,高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計、施工及驗收規(guī)范(備案號J12532-2014)[S].

[5]豐皓,董里.地鐵站臺細(xì)水霧抑制煙氣有效性模擬實驗[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2010(7)：67-68.

[6]戴睿，余廣鹓.高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在電子信息系統(tǒng)機房中的應(yīng)用[J].中國給水排水,2014(14)：39-42.

[7]申通地鐵高壓細(xì)水霧冷噴帶電整流變壓器試驗報告[R].

[8]雷軍匯,么達(dá),郝愛玲.細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析[J].消防科學(xué)與技術(shù),2007(5)：28-30.

On application prospect of high-pressure water mist fire extinguishing system in rail traffic

Si Taotao

(ZhengzhouRailTrafficDesignInstituteCo.,Ltd,Zhengzhou450000,China)

The paper introduces the application background of the high-pressure water mist fire extinguishing system in urban rail traffic, undertakes the comparative analysis of the technique and common gas extinguishing system from the technique and economical aspects, and points out the technique is featured with the energy-saving, environment-friendly and economical advantages, has a broad application prospect.

high-pressure water mist fire extinguishing system, gas fire extinguishing system, rail traffic, feasibility

1009-6825(2016)21-0133-03

2016-05-14

司濤濤(1983- )，男，工程師

TU998.132

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