某長距離綜合管廊工程消防滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孫圣廣

(合肥市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究，安徽 合肥 230000)

合肥地區(qū)近幾年逐步擴(kuò)大對(duì)管廊的應(yīng)用，管廊的消防工作成為重點(diǎn)，管廊內(nèi)集中設(shè)置大量高壓電纜、通信電纜、燃?xì)夤艿溃哂须娎|數(shù)量多，電壓等級(jí)高，電纜運(yùn)行發(fā)熱量大的特點(diǎn)。一旦失事，對(duì)城市運(yùn)營影響大，社會(huì)影響惡劣，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。同時(shí)，也具有救援困難，常規(guī)自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)不足以適應(yīng)管廊工程的消防滅火要求。結(jié)合成功經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，高壓細(xì)水霧系統(tǒng)作為新型高效且可以運(yùn)用于電氣火災(zāi)的特點(diǎn)，可以被運(yùn)用于管廊工程的滅火措施。

1 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)介紹

高壓細(xì)水霧系統(tǒng)是細(xì)水霧系統(tǒng)的一種，指系統(tǒng)的管網(wǎng)工作壓力大于等于3.5MPa的細(xì)水霧系統(tǒng)。其水霧噴頭利用高壓，水流以相對(duì)于周圍空氣很高的速度被釋放出來，水流與空氣的速度差，使水流被撕碎成在液滴直徑為幾百μm的細(xì)水霧；水體流碰到固定表面，因碰撞產(chǎn)生細(xì)水霧；二股水相互碰撞，形成細(xì)水霧等。此時(shí)，該水霧具有大比表面，能快速吸熱成為水蒸氣，體積急速膨脹，使點(diǎn)附近的氧氣和其他可燃?xì)怏w被排斥﹐從而難以維持燃燒而導(dǎo)致缺氧窒息，能夠達(dá)到多種滅火效果。

高壓細(xì)水霧系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)有：滅火介質(zhì)為水，易獲取，無毒無害，對(duì)人體和環(huán)境友好；既能快速滅火，也能去除火災(zāi)區(qū)域內(nèi)的煙氣，還可以承受一定限度的通風(fēng)，對(duì)防護(hù)區(qū)密閉要求相對(duì)較低；管網(wǎng)形式靈活多變，可以全淹沒方式，也可以局部應(yīng)用，泵組可以集中布置；使用年限長，后續(xù)維護(hù)簡單等特點(diǎn)。故管廊系統(tǒng)在全壽命周期內(nèi)選用高壓細(xì)水霧系統(tǒng)作為滅火措施，安全、經(jīng)濟(jì)、高效[1]。

2 工程應(yīng)用

隨著合肥地區(qū)管廊工程推進(jìn)，選擇合適管廊的滅火措施越來越重要，為了預(yù)防和撲滅管廊內(nèi)可能發(fā)生的火災(zāi)，相關(guān)規(guī)范均明確應(yīng)設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)。適合管廊自動(dòng)滅火系統(tǒng)有：氣溶膠、超細(xì)干粉、高壓細(xì)水霧等，考慮全壽命周期，高壓細(xì)水霧具有明顯的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、易維護(hù)、可要的優(yōu)點(diǎn)，管廊公司從運(yùn)營與維護(hù)角度，近年來更加傾向與高壓細(xì)水霧。

2.1 工程概況

青海路綜合管廊建設(shè)工程，位于合肥市包河區(qū)，東接大連路管廊，西接烏魯木齊路管廊，設(shè)計(jì)范圍內(nèi)綜合管廊全長約1km，設(shè)計(jì)范圍內(nèi)共分8個(gè)防火分區(qū)，消防泵站和大連路管廊合用，位于大連路管廊內(nèi)，泵站距管網(wǎng)末端最遠(yuǎn)距離約2.3km。入廊管線包含給水管、電力電纜、通信電纜等。電力倉凈尺寸為3.5m×3.0m，內(nèi)左右側(cè)布設(shè)布置220KV/ KV 110電力電纜排架5層，排架寬約1.0m，間隔0.55m，中間走道寬1.0m。綜合倉凈尺寸為3.5m×3.6m，內(nèi)右側(cè)布設(shè)布置10KV電力電纜排架8層，排架寬約0.8m，間隔0.35m，內(nèi)左側(cè)布設(shè)布置通信電排架4層，排架寬約0.7m，間隔0.30m，下方為供水管道，中間走道寬1.0m。具體標(biāo)準(zhǔn)斷面詳見下圖1。

圖1 綜合管廊布設(shè)

2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)選擇

依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范：《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50838—2015)；《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016—2014)(2018年版)；《細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(GB 50898—2013)；《安徽省細(xì)水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工與驗(yàn)收規(guī)范》DB34—T 5019—2015等。綜合管廊火災(zāi)等級(jí)、類別詳見下表1。

表1 綜合管廊火災(zāi)等級(jí)

本工程易發(fā)生火災(zāi)的管線主要為電力電纜，為可燃固體，A、E類火災(zāi)，艙室火災(zāi)危險(xiǎn)類別為丙類。

2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》GB 50838—2015規(guī)范第7.1.9條，在管廊綜合艙及電力艙設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)，自動(dòng)滅火系統(tǒng)采用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。考慮本項(xiàng)目的火災(zāi)類型及火災(zāi)特點(diǎn)，本項(xiàng)目采用開式全淹沒高壓細(xì)水霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)。

1)設(shè)計(jì)主要參數(shù)選用：系統(tǒng)火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為30min，最高最遠(yuǎn)點(diǎn)設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度不≥1.0L/min.m2，計(jì)算消防水泵揚(yáng)程時(shí)，最高最遠(yuǎn)點(diǎn)控制壓力按≥10MPa設(shè)計(jì)，消防水質(zhì)需按《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》控制。

2)系統(tǒng)設(shè)計(jì)泵組選型設(shè)計(jì)按照青海路管廊防火分區(qū)1為最大分區(qū)計(jì)算，分區(qū)長166m，共布置64只噴頭，最大分區(qū)流量Q=10L/minx64=640L/min，選用高壓細(xì)水霧泵組XSW-BZ 672/14-6x1，Q=672L/min，H=14MPa，N=180KW。其中，單臺(tái)高壓泵Q=112L/min，H=14MPa，W=30KW，六用一備；單臺(tái)穩(wěn)壓泵流量Q=3.5L/min，H=1.4Mpa，W=0.25kw，一用一備。

為保證火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)持續(xù)供水需求，設(shè)計(jì)304不銹鋼水箱1座，水箱有效容積≥672L/minx30min=20.16m3，系統(tǒng)選用公稱容積32m3不銹鋼水箱1座，有效容積21m3，水箱進(jìn)水口需配套自動(dòng)補(bǔ)水過濾裝置保證水質(zhì)，過濾器過濾孔徑應(yīng)≤10μm，為保證高壓細(xì)水霧儲(chǔ)水系統(tǒng)使用年限更長久，可在水箱外結(jié)構(gòu)增加混凝土保護(hù)結(jié)構(gòu)[2]。

2.4 系統(tǒng)控制

參考《安徽省細(xì)水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工與驗(yàn)收規(guī)范》，高壓細(xì)水霧系統(tǒng)為開式系統(tǒng)，應(yīng)具有自動(dòng)、手動(dòng)啟動(dòng)和機(jī)械應(yīng)急操作啟動(dòng)功能，關(guān)閉閥門應(yīng)采用手動(dòng)操作方式。在正常狀態(tài)下，從消防供水泵到分區(qū)控制閥之間的管道充滿有壓水。分區(qū)控制閥后的配水管網(wǎng)保持空管狀態(tài)。當(dāng)現(xiàn)場發(fā)生火災(zāi)，先由火災(zāi)探測器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，發(fā)生火情分區(qū)對(duì)應(yīng)的分區(qū)控制閥和消防泵接收火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制器發(fā)來報(bào)警信號(hào)后，自動(dòng)運(yùn)行，發(fā)生火情分區(qū)內(nèi)所有噴頭同時(shí)啟動(dòng)噴灑細(xì)水霧，進(jìn)行滅火；或手動(dòng)啟動(dòng)，即由工作人員現(xiàn)場手動(dòng)打開對(duì)應(yīng)的區(qū)域控制閥，管道壓力下降到消防泵自動(dòng)起泵壓力以下，消防泵啟動(dòng)，噴頭噴灑細(xì)水霧滅火，經(jīng)工作人員確認(rèn)滅火后，關(guān)閉消防泵和控制閥，整個(gè)消防系統(tǒng)復(fù)位[3]。控制原理詳見圖2。

自動(dòng)控制：依據(jù)規(guī)范要求，高壓細(xì)水霧系統(tǒng)作為開式系統(tǒng)，從系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)到噴頭噴灑水霧，時(shí)間不允許超過30s，同時(shí)將報(bào)警信號(hào)反饋至消防控制室。在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，同一個(gè)防護(hù)分區(qū)內(nèi)有兩路信號(hào)發(fā)出。一路為火災(zāi)探測器監(jiān)測到火災(zāi)信號(hào)后，發(fā)出此防護(hù)分區(qū)內(nèi)聲光報(bào)警器報(bào)警；另外一路火災(zāi)探測器監(jiān)測到火災(zāi)信號(hào)后，啟動(dòng)分區(qū)控制閥和消防泵，點(diǎn)亮噴灑指示燈，防護(hù)分區(qū)內(nèi)所有噴頭開始噴灑細(xì)水霧進(jìn)行滅火。

手動(dòng)控制：現(xiàn)場工作人員發(fā)現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，可以就地啟動(dòng)對(duì)應(yīng)防護(hù)區(qū)的分區(qū)控制閥箱內(nèi)啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)分區(qū)控制閥，配水管道充水，噴頭開始噴灑細(xì)水霧進(jìn)行滅火，整個(gè)管道壓力下降，消防穩(wěn)壓泵啟動(dòng)，在15s內(nèi)，管道壓力達(dá)不到1.2MPa時(shí)，消防主泵啟動(dòng)，消防穩(wěn)壓泵停泵，噴頭開始在工作壓力下噴灑細(xì)水霧進(jìn)行滅火，整個(gè)動(dòng)作信號(hào)需反饋至消防控制室。另外，也可以啟動(dòng)對(duì)應(yīng)防護(hù)區(qū)門口處的緊急啟停按鈕，消防控制室接收到報(bào)警信號(hào)，火災(zāi)報(bào)警控制器啟動(dòng)該防護(hù)分區(qū)的分區(qū)控制閥和消防水泵，點(diǎn)亮噴灑指示燈，防護(hù)區(qū)內(nèi)防護(hù)分區(qū)內(nèi)所有噴頭開始噴灑細(xì)水霧進(jìn)行滅火。

機(jī)械應(yīng)急控制：主要是通過機(jī)械應(yīng)急扳手打開相應(yīng)分區(qū)控制閥，在系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)下，配水管網(wǎng)充水，噴頭開始噴灑水霧滅火，管網(wǎng)壓力隨之下降，消防穩(wěn)壓泵啟動(dòng)，在15s內(nèi)，管道壓力達(dá)不到1.2MPa時(shí)，消防主泵啟動(dòng)，消防穩(wěn)壓泵停泵，噴頭開始在工作壓力下噴灑細(xì)水霧進(jìn)行滅火，同時(shí)將狀態(tài)信號(hào)反饋至消防控制中心[4]。

圖2 消防控制系統(tǒng)

2.5 管網(wǎng)設(shè)計(jì)

高壓細(xì)水霧系統(tǒng)管道承壓較高，對(duì)管路壓降有一定要求，設(shè)計(jì)選用奧氏體不銹鋼無縫鋼管作為主供水管道，管徑DN80，可以滿足系統(tǒng)各種工況下壓力要求。系統(tǒng)管道連接件的材質(zhì)應(yīng)與管道相同，可以采用專用法蘭或接頭，也可以采用采用氬弧焊焊接，焊縫不能處于套管中。管廊內(nèi)各個(gè)防火分區(qū)防火墻，樓板等處，管道在穿越時(shí)必需安裝阻火圈或防火套管，縫隙需采用防火材料填塞密實(shí)。管廊過長，管道在通過結(jié)構(gòu)沉降縫、伸縮縫時(shí)需設(shè)計(jì)補(bǔ)充裝置。分區(qū)控制閥箱需安裝在防護(hù)區(qū)外，便于操作的位置安裝，閥門箱開門方向距離障礙物不小于1.00m，閥門箱底需高于地面1.20m，所在處環(huán)境溫度為4°C～50°C之間，空氣濕度不得超過90%。管道安裝前，需對(duì)管道進(jìn)行嚴(yán)格沖洗達(dá)標(biāo)[5]。高壓細(xì)水霧系統(tǒng)管道原理詳見圖3。

3 結(jié)語

管廊檢修通道狹窄，內(nèi)部管線類型多，環(huán)境密閉，救援困難，在對(duì)滅火措施選擇上需綜合考慮。管廊選擇高壓細(xì)水霧最為滅火措施，雖然前期工程投資較大，但在全壽命周期評(píng)估，具有技術(shù)可靠，維護(hù)、運(yùn)營費(fèi)用低，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，適宜在較長管廊內(nèi)推廣使用。