您好, 访客   登录/注册

固定消防系统在公路隧道中的应用

来源:用户上传      作者:

  固定消防系统是指用水作为灭火剂,或用水中掺加其他物质作为灭火剂的技术领域。这个系统的设备是公路隧道基础设施的一部分。当需要灭火时,不必增加其他设施,可从一个遥远的位置,自动、半自动或人工启动固定消防系统,把火灾控制在一定范围内。固定消防系统目前被认为是一个活跃的技术领域。当它经过适当设计、整合、安装、操作和维护,便能对保护生命财产安全发挥积极作用。
  固定消防系统具有遏制火灾发展与蔓延的潜能,有助于在自救和助救的阶段保护司机的安全和进行紧急状态的服务,减小隧道资产的火灾损失,避免和减少公路网的中断时间,因为隧道火灾后通常需要整修才能恢复。
  固定消防系统在具有完备的通风系统条件下,快速而精确的火灾探测以及固定消防系统的尽早启动,是达到最好消防效果的重要组成部分。
  固定消防系统的操作性能,最好通过系统工程评估,其中包括合适的维护、测试和培训制度。必须认真考虑这一系统在操作和维护预算方面达到的效果。
  虽然固定消防系统自上世纪50年代以来在隧道中一直可靠使用,然而它的使用范围仍不够广泛,没有成为世界上公路隧道必须安装的一个规章。这一系统能减小火灾的发展和蔓延速度,目前对它进行维护和作业整合,以保证其功能处于最优状态。使用固定消防系统的决策必须与这一系统的设计、整合、安装、操作和维护的意愿和能力结合起来。
  1 类型和特点
  1.1 喷水系统
  喷水系统是分区用水的典型问题,其特点是大水滴的数量占很大比例。这些系统的精确性能因不同隧道而不同。通常这样规定:隧道离散断面的喷水系统喷水速度(mm/min),或隧道面积上的喷水密度(l/min/m2),而不是基于水滴大小分布。
  1.2 喷雾系统
  喷雾系统的工作压力可能或高或低,然而它使用的典型压力比喷水系统高。喷雾系统一般用于需要考虑供水量、空间因素以及重力限制的场合。喷雾水滴的特点是相对细小,它的蒸发过程有助于空气的冷却,它的性能规定l/min/m3,要考虑喷雾区的隧道体积。
  1.3 两个系统的共同点
  (1)要有在质量、数量和压力方面足够可靠的水源,满足隧道设计面积所需的水速。
  (2)要有1个可靠的启动阀(或1个电磁阀),控制流入分布网的水流量,不依赖连接喷头的局部可熔的保险丝。
  (3)在预定时间内向设计火灾区输送预定的水量。
  1.4 从喷水系统转变为喷雾系统的要求
  (1)采用比喷水系统更高的压力。
  (2)采用比喷水系统直径更小的管路。
  (3)对同样的覆盖面积,采用流量较小、流速较慢的水。
  (4)由于较高的操作压力,需要采用特殊的材料和设备,诸如泵、管路和喷嘴,需要保持精细的喷嘴,清除管路中产生的任何颗粒物阻塞喷嘴的开口。为了防止堵塞可采用过滤系统。
  2 决策因素和设计考虑
  2.1 在决定是否安装任何固定消防系统时必须考虑的事项
  (1)遵守地方的规则和指南,包括法律方面的考虑。
  (2)总的指导原则和安全标准。
  (3)生命安全。
  (4)资产保护以及与此有关的可以获得的交通联系。
  (5)对诸如危险品车辆等进行处置的附加灵活性。
  (6)消防系统的启动。
  (7)具有足够的系统操作和维护能力,包括系统的作用、位置、利益攸关方的责任和操作人员培训。
  (8)安装固定消防系統的投资成本和(或)寿命周期成本,以及安装成本收益。
  (9)系统可靠性和备用部分。
  (10)可持续性(有时也是决策的一个因素)。
  2.2 一旦决定安装固定消防系统,设计过程中必须考虑的事项
  (1)火灾设计。
  (2)系统类型。
  (3)采用喷雾还是喷水系统。
  (4)水源供给,包括消防栓和储水系统。
  (5)隧道排水。
  (6)空间考虑。
  (7)火情探测及消防系统的启动。
  (8)环境。
  (9)系统的整合。
  (10)固定消防系统与通风系统的联动。
  (11)其他因素。
  3 研究与分析
  3.1 固定消防系统未能在公路隧道中广泛采用的原因
  1999年出版了“控制公路隧道中的火灾和烟雾”指南,但未曾提出在公路隧道中安装固定消防系统的建议,人们担心在公路隧道中安装固定消防系统会产生不利情况,存在以下疑虑与猜想:
  (1)如果水中不加适当的掺加剂,会引起汽油或其他化学物质的爆炸;
  (2)虽然火被扑灭了,但可燃性气体仍会产生爆炸;
  (3)蒸发的水蒸汽会对人造成损害;
  (4)对于车辆内的灭火效率不高;
  (5)烟雾层冷却、不分层,以致充满整个隧道,导致人员死亡;
  (6)维护费用高;
  (7)能见度降低。
  3.2 公路隧道火灾试验计划
  在2001年~2013年间,进行了一系列公路隧道火灾试验计划(表1)。
  3.3 试验结果
  在完成的大量试验中没有发生由固定消防设备引起的爆炸;可燃性气体没有燃烧,也没有发生爆炸;没有产生大量水蒸汽构成威胁。通过热管理检查,余火还是被扑灭了。
  试验表明,刚一启动固定消防系统,烟雾没有分层,在固定消防系统应用范围内能见度降低,但如果尽早启动固定消防系统,能限制热量的释放速度。通过遥控操作固定消防系统,在消防队到达之前能控制早期火灾。   4 从实际发生的火灾中汲取教训
  固定消防系统既定的目标和优点,在2008年3月澳大利亚墨尔本Burnley公路隧道火灾中充分显示出来。在车流高峰期间1辆重载车辆突然转向,与邻车道的车辆发生碰撞,立即爆炸起火。喷水系统和通风系统立即启动,虽然没有完全扑灭火灾,但减小了火灾的蔓延速度,争取了时间,使消防队赶到事故现场,有人在事故中受伤,但火灾没有蔓延,对隧道没有损害。经过短时间的处理,隧道恢复使用。
  5 结论
  多次公路隧道火灾事故表明,事故的严重后果影响隧道用户,影响隧道基础设施,并对公路网络造成强烈冲击,对隧道火灾风险及其后果的管理与改进形成了巨大的压力。固定消防系统是一种可以对隧道用户生命安全、对隧道基础设施提供保护的一种方法。然而基于经济、技术、政治和社会各种原因,固定消防系统没有得到广泛应用。因此,论文提供了在采用固定消防系统之前进行决策的指南,也提供了设计和付诸实施的指南。
  广泛的试验已经表明,固定消防系统有能力减小火灾范围,防止火灾荷载达到它的最高值。气体的高温度可能仍会达到,影响火灾邻近的结构和基础设施。这与固定消防系统设计中正确选择热量释放速度直接有关,与发生火灾事故尽早启动系统的方法有关。
  如果安装、维护和操作得当,固定消防系统对延长疏散与撤离时间是有正面作用的。这对于车辆上游是纵向通风隧道、火灾两侧是横向通风隧道的情况是有利的。
  隧道车行道被固有消防系统覆盖的长度,受到可获得的水源供应和隧道宽度的影响。固定消防系统的运作会降低一定范围内司机的能见度,然而在消防系统启动后大多数车辆应停止运行。而且,应实行管理交通和操作隧道内有关系统的特殊办法,使司机免受意外伤害。这意味着固定消防系统的操作必须可靠,消除误启动的可能性。
  固定消防系统如今已被人們视为一项积极的技术,用以管理隧道资产和隧道用户的火灾风险。
  6 结束语
  交通隧道中的火灾问题通常受到人们的高度关注,因为隧道中的空间狭小,外部消防队的消防灭火在时间上难以达到十分及时,如果隧道内没有起码的自救的消防系统,定将错失时机,火灾在早期没有得到遏制,蔓延开来将造成人员伤亡和隧道基础设施的巨大损失,甚至影响交通网的正常使用。虽然这里介绍的是公路隧道中固定消防系统的应用,但是这里谈到的一些基本原则,应予考虑的主要因素,对于铁路隧道、地铁隧道及其他地下结构,具有参考价值。
  参考文献
  [1] Bruce Dandie, Norris Harvey. Application of fixed fire fighting systems in road tunnels[J]. Tunnels and Tunnelling International,2017(3):21-23.
  
  邵根大 编译
  收稿日期 2018-05-09
  责任编辑 冒一平
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14846159.htm