燃?xì)忮仩t房消防控制方法的探討

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1、燃?xì)忮仩t燃料特性分析
    隨著社會進(jìn)步及經(jīng)濟發(fā)展的步伐,人類對能源的開發(fā)利用也有了新的認(rèn)識,提高人類生活質(zhì)量和改善生存環(huán)境的要求使得城鎮(zhèn)燃?xì)庾鳛橐环N高效、清潔的燃料在人們的生產(chǎn)、生活中得到了廣泛的應(yīng)用。城鎮(zhèn)燃?xì)馔ǔ7譃樘烊粴?、液化石油氣及人工煤氣三種,近年來以天然氣、人工煤氣為燃料的燃?xì)忮仩t房在高層建筑中??捎鲆?,而液化石油氣因其比重較空氣大,以此為燃料的鍋爐房不得設(shè)在半地下和地下建筑構(gòu)筑物內(nèi),故我們將對以天然氣、人工煤氣為燃料的鍋爐房進(jìn)行分析。
    1.1 天然氣成份分析,見表(一)
    物質(zhì)名稱
     體積百分?jǐn)?shù)%(V)
    甲烷CH4
     95.9494
    乙烷C2H6
     0.9075
    丙烷C3H8
     0.1367
    硫化氫H2S
     0.0002
    二氧化碳CO2
     3.000
    注: 該成份表以在西北、華北地區(qū)廣泛使用的陜甘寧地區(qū)天然氣(氣田氣)為依據(jù),四川地區(qū)的天然氣成份與上表基本相同。
    1.2 人工煤氣成人分析
    人工煤氣種類較多,成份變化很大,現(xiàn)以廣泛應(yīng)用的焦?fàn)t煤氣為例列表如下。見表(二)。
    物質(zhì)名稱
     體積百分?jǐn)?shù)%(V)
    氫氣H2
     ~60%
    甲烷CH4
     ~25%
    一氧化碳CO
     ~10%
    其它
     ~5%
    1.3 可燃單一氣體特性分析
    根據(jù)表(一)、表(二)所示,燃?xì)庵兄饕扇汲煞轂榧淄椋–H4),乙烷(C2H6),丙烷(C3H8)氫氣(H2)一氧化碳(CO)等,各成份主要特性見表(三)
    序
    號
     物質(zhì)名稱
     比重
     爆炸極限
    (體積%)
     顏色氣味
     溶水性
     低位熱值
    下限
     上限
     甲烷(CH4)
     0.55
     5.0
     15.0
     無色、微蔥臭
     難溶于水
     35.906MJ/m3
     乙烷(C2H6)
     1.04
     3.2
     15.5
     無色、無臭
     難溶于水
     64.396MJ/m3
     丙烷(C3H8)
     1.56
     2.1
     9.5
     無色
     難溶于水
     93.18MJ/m3
     氫氣(H2)
     0.07
     4.0
     75.6
     無色、無臭
     難溶于水
     10.794MJ/m3
     一氧化碳(CO)
     0.97
     12.5
     74
     無色、無臭
     難溶于水
     12.644MJ/m3
    作為混合氣體,天然氣的爆炸極限體積百分?jǐn)?shù)為下限4%,上限16%;人工煤氣的爆炸極限體積百分?jǐn)?shù)為下限5.6%,上限30.4%
    2、燃?xì)忮仩t房火災(zāi)特點
    2.1 燃?xì)忮仩t房火災(zāi)形成主要有以下幾個方面因素:
    a、輸氣管道、閥門等部件有燃?xì)庑孤┎⒎e聚至爆炸極限同時有火花或高溫條件。
    b、鍋爐爐膛或煙道內(nèi)因鍋爐點火、熄火、燃燒控制系統(tǒng)故障等因素導(dǎo)致的可燃?xì)怏w與空氣的混合物濃度達(dá)到爆炸極限并有足以點燃混合氣體的溫度。
    c、鍋爐房內(nèi)因施工或維修引發(fā)的可燃物燃燒。
    d、電氣線路因短路或漏電導(dǎo)致的火災(zāi)。
    其中a、b兩條是燃?xì)忮仩t房所特有的火災(zāi)危險,一旦形成此等條件極易引發(fā)快速燃燒或爆炸,將對人員及財產(chǎn)造成巨大的危害。故爾各鍋爐制造廠在燃燒器等部件的設(shè)計制造中采取了較多的保護措施,通常在以下諸方面設(shè)保護或控制:爐膛吹掃控制;自動點火控制;安全運行聯(lián)鎖保護;閥門密封性檢測保護;停爐或熄火保護。根據(jù)已有運行經(jīng)驗,鍋爐房常在點火、熄火、烘爐階段易發(fā)生因控制失效或操作不當(dāng)引發(fā)的燃?xì)馀c空氣混合物爆事故,隨著技術(shù)進(jìn)步與操作規(guī)范化的實現(xiàn),由鍋爐燃燒系統(tǒng)引發(fā)的燃爆危險會被控制到盡量低的水平。
    2.2 燃?xì)忮仩t火災(zāi)的特點及應(yīng)對措施
    a、由于燃?xì)忮仩t的燃料為甲類火災(zāi)危險物品,該物品具有易泄漏、易燃爆、危害大的特點,當(dāng)有爐外燃?xì)庑孤r應(yīng)采取有效的報警及通風(fēng)措施,及時降低可燃?xì)怏w濃度至安全水平并排除隱患。
    b、當(dāng)鍋爐爐膛或煙道中因故障可能形成可燃?xì)怏w與空氣混合物的氣氛時,燃燒器及鍋爐控制系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)檢測結(jié)果依據(jù)預(yù)定程序?qū)崿F(xiàn)斷氣、熄火、通風(fēng)的保護措施。
    c、當(dāng)鍋爐房發(fā)生火災(zāi)時,鍋爐熱力系統(tǒng)、燃?xì)廨斔拖到y(tǒng)及建筑物、人員將面臨巨大的危險,此時應(yīng)有可靠的火災(zāi)報警及有效的滅火措施,保證鍋爐房內(nèi)滅火或?qū)崿F(xiàn)可控制燃燒以避免火災(zāi)危害擴大。
    3、燃?xì)忮仩t房消防系統(tǒng)控制方法
    3.1 燃?xì)忮仩t房常采用的消防系統(tǒng)為水噴霧滅火系統(tǒng)和機械通風(fēng)系統(tǒng)。
    3.2 依據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045-95(2001年版)的要求,高層建筑內(nèi)的燃?xì)忮仩t房應(yīng)設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)。水噴霧系統(tǒng)可用以撲救固體火災(zāi),閃點高于60℃的液體火災(zāi)和電氣火災(zāi)。并可用于可燃?xì)怏w和甲、乙、丙類液體的生產(chǎn)、儲存裝置或裝卸設(shè)施的防護冷卻。文獻(xiàn)4中對水噴霧的滅火機理有明確的描述,當(dāng)水以細(xì)小的水霧滴噴射到正在燃燒的物質(zhì)表面時產(chǎn)生以下作用:
    a、表面冷卻。當(dāng)水霧滴噴射到燃燒表面時,因換熱面積大而會吸收大量的熱迅速汽化,使燃燒物質(zhì)表面溫度迅速降到物質(zhì)熱分解所需要的溫度以下,使熱分解中斷,燃燒即中止。對于氣體火災(zāi),表面冷卻是無效的。
    b、窒息。水霧滴受熱后汽化形成原體積1680倍的水蒸氣可使燃燒物質(zhì)周圍空氣中的氧含量降低,燃燒將會因缺氧而受抑制或中斷。
    c、乳化。只適用于不溶于水的可燃液體。
    d、稀釋。只適用于水溶性液體火災(zāi)。
    由此可見在燃?xì)忮仩t房中水噴霧滅火的主要功能是窒息滅火和冷卻防護。
    3.3 依據(jù)《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB50058-92的規(guī)定,燃?xì)忮仩t房內(nèi)鍋爐間存在第二級釋放源,其爆炸危險區(qū)域?qū)儆?區(qū)。該空間通常設(shè)防爆型機械通風(fēng)裝置,當(dāng)可燃?xì)怏w泄漏時,通風(fēng)裝置應(yīng)能使可燃?xì)怏w很快稀釋到爆炸下限值的25%以下。
    3.4.1 鍋爐房火災(zāi)自動報警及聯(lián)動控制是整個建筑物消防的一個組成部分?;馂?zāi)探測器可選用電子差定溫(或定溫)感溫探測器、感溫感煙復(fù)合探測器或閉式噴頭。聯(lián)動控制系統(tǒng)應(yīng)具備下列功能:
    a、選擇控制方式。
    b、重復(fù)顯示保護對象狀態(tài)。
    c、監(jiān)控消防水泵啟、停狀態(tài)。
    d、監(jiān)控雨淋閥啟、閉狀態(tài)。
    e、臨控主、備用電源自動切換。
    聯(lián)動控制系統(tǒng)中水噴霧系統(tǒng)控制方式分為三種。第一種為自動控制。即當(dāng)火災(zāi)探測器探測到火情并被報警系統(tǒng)確認(rèn)后,控制器打開水噴霧系統(tǒng)的電磁閥,此時雨淋閥在其入口水壓作用下開啟,雨淋閥的開啟信號返回至控制器,聯(lián)動啟動水噴霧泵進(jìn)行滅火。當(dāng)采用閉式噴頭作火災(zāi)探測器時,傳動管的降壓動作導(dǎo)致雨淋閥開啟,雨淋閥的開啟信號返回至控制器聯(lián)動啟動水噴霧泵進(jìn)行滅火。第二種方式為手動控制,包括遠(yuǎn)距離機械、壓縮空氣、水壓力及消防控制室人為操作。其中消防控制室手動控制模式可以通過總線制手動控制電磁閥及水噴霧泵的啟、停,也可以通過多線制控制盤控制電磁閥及水噴霧泵的啟、停。第三種方式為應(yīng)急操作。該方式即由人在現(xiàn)場操縱供水設(shè)備、雨淋閥組件等系統(tǒng)組件。同時規(guī)范規(guī)定,當(dāng)自動控制響應(yīng)時間大于60S時,可采用手動控制和應(yīng)急操作方式。
    3.4.2 當(dāng)燃?xì)忮仩t房內(nèi)發(fā)生燃?xì)庑孤r,在可能形成爆炸性氣體混合物的區(qū)域可設(shè)置可燃?xì)怏w報警及機械通風(fēng)裝置。燃?xì)忮仩t房內(nèi)常用的氣體檢測器為高、低兩級設(shè)定的開關(guān)量檢測器,它與多點報警控制器配套使用實現(xiàn)報警及聯(lián)動控制。當(dāng)可燃?xì)怏w濃度達(dá)到爆炸下限值的25%時發(fā)出報警并聯(lián)動開啟通風(fēng)機;當(dāng)可燃?xì)怏w濃度達(dá)到爆炸下限的50%時,應(yīng)發(fā)出報警并切斷燃?xì)饪傞y或關(guān)斷鍋爐房內(nèi)工藝用電電源。
    4、工程實踐中應(yīng)注意的問題
    4.1 在文獻(xiàn)7中,作者提出了當(dāng)可燃?xì)怏w濃度達(dá)到爆炸下限50%時應(yīng)啟動水噴霧系統(tǒng),此控制條件在當(dāng)前的工程設(shè)計中還常有設(shè)計人員提出。通過前面對水噴霧滅火機理的分析可以看出非火災(zāi)情況下,水噴霧系統(tǒng)對可燃?xì)怏w的濃度降低并無效果。所以對燃?xì)忮仩t房消防系統(tǒng)的控制應(yīng)根據(jù)火災(zāi)危險程度予以區(qū)別:當(dāng)有可燃?xì)怏w泄漏時應(yīng)開啟通風(fēng)系統(tǒng)或關(guān)斷燃?xì)夤?yīng)及減少電氣火花危險,據(jù)此達(dá)到降低火災(zāi)危險的目的,水噴霧系統(tǒng)不應(yīng)啟動;當(dāng)火災(zāi)形成時及時開啟水噴霧滅火系統(tǒng)以達(dá)到滅火及冷卻保護的目的,此時也應(yīng)及時自動或人工切斷燃?xì)夤?yīng)。
    4.2 個別工程對水噴霧系統(tǒng)中電磁閥的手動控制有遺漏:消防控制系統(tǒng)在多線控制模式下無法開啟電磁閥。
    4.3 可燃?xì)怏w報警器的報警及控制狀態(tài)(無源接點)應(yīng)通過輸入模塊接至火災(zāi)報警控制器,這樣有利于消防控制室對鍋爐房狀態(tài)的監(jiān)視。
    4.4 在燃?xì)庑孤r如要關(guān)斷鍋爐系統(tǒng)供電時,應(yīng)持慎重態(tài)度。對于強制循環(huán)的熱水鍋爐在突然停電時,鍋爐水易因汽化而產(chǎn)生嚴(yán)重事故。
    5、結(jié)束語
    水噴霧滅火系統(tǒng)作為一種有效的消防措施應(yīng)用日趨廣泛,在不同場所的設(shè)置及控制也有值得深入學(xué)習(xí)探討的必要,本文限于水平,有不當(dāng)之處敬請指正。