防自爆型氣體滅火系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用

防自爆型氣體滅火系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用目錄一、前言 2二、地鐵氣體滅火系統(tǒng)安全問(wèn)題的分析 2三、保障氣體鋼瓶安全性的途徑 2四、地鐵現(xiàn)有氣體滅火系統(tǒng)的維護(hù)現(xiàn)狀和難題 2五、防爆型氣體滅火系統(tǒng)的原理及特點(diǎn) 2六、防爆型氣體滅火系統(tǒng)的權(quán)威證書(shū)及專利（后附具體） 2七、結(jié)語(yǔ) 2關(guān)于防（自）爆型氣體滅火系統(tǒng)的地鐵中的應(yīng)用一、前言地鐵通常是城市最大的基礎(chǔ)設(shè)施之一，也是城市客運(yùn)交通的大動(dòng)脈以及城市生命線。目前國(guó)內(nèi)很多大城市都在大力發(fā)展軌道交通，由于地鐵車(chē)站內(nèi)各類(lèi)電氣及控制設(shè)備眾多，對(duì)此類(lèi)設(shè)備的火災(zāi)，只能使用氣體滅火系統(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)地鐵常用的潔凈氣體滅火系統(tǒng)主要是，IG541混合氣體滅火系統(tǒng)，七氟丙烷滅火系統(tǒng)等。地鐵這種應(yīng)用場(chǎng)所的主要特點(diǎn)是設(shè)備昂貴，保護(hù)要求高；需要保護(hù)的區(qū)域眾多，且比較分散，距離較遠(yuǎn)；保護(hù)區(qū)域內(nèi)是有人的；每個(gè)車(chē)站都要使用氣體滅火系統(tǒng)，用量大，隨著氣體滅火系統(tǒng)在地鐵中的廣泛應(yīng)用，這種安全裝置自身的安全問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。二、地鐵氣體滅火系統(tǒng)安全問(wèn)題的分析根據(jù)國(guó)家質(zhì)監(jiān)部門(mén)的分析，對(duì)于氣體滅火系統(tǒng)自身的安全問(wèn)題主要包括兩個(gè)方面:一是壓力鋼瓶的安全問(wèn)題另一個(gè)是滅火劑氣體的安全問(wèn)題。滅火劑氣體的安全問(wèn)題主要指其中氣體誤噴，其主要原因是探測(cè)裝置與滅火控制器中存在的問(wèn)題。所以在這些設(shè)備的選型時(shí)更要注重質(zhì)量，對(duì)不穩(wěn)定、誤報(bào)頻繁、配置不完整、售后服務(wù)不及時(shí)的產(chǎn)品不能選用。要根據(jù)環(huán)境的實(shí)際情況，選擇火災(zāi)探測(cè)器的精度。另外對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)必須嚴(yán)格落實(shí)，對(duì)系統(tǒng)的絕緣情況定期認(rèn)真檢查，做好除塵、防潮措施，防止系統(tǒng)的接地、短路情況的發(fā)生。因此主觀上達(dá)到控制氣體誤噴問(wèn)題是可以解決的。但是另一個(gè)重要問(wèn)題，壓力鋼瓶的自身爆炸所帶來(lái)的后果則是不堪設(shè)想的。而對(duì)于壓力氣瓶的使用國(guó)家也頒布了《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》等相關(guān)文件及標(biāo)準(zhǔn)。雖然氣滅鋼瓶爆炸在地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程中鮮有發(fā)生，但沒(méi)有發(fā)生不代表永遠(yuǎn)不能發(fā)生，如一經(jīng)發(fā)生后果難以想像。

氣體滅火系統(tǒng)都使用了壓力鋼瓶作為其滅火劑的儲(chǔ)存容器。這些鋼瓶的使用具有以下特征：*儲(chǔ)存壓力高。其中七氟丙烷鋼瓶的儲(chǔ)存壓力為2.4—4.2MPa，而高壓二氧化碳和IG541混合氣體鋼瓶的儲(chǔ)存壓力更高達(dá)15MPa，有的產(chǎn)品甚至使用了20MPa的儲(chǔ)存壓力。鋼瓶長(zhǎng)期處于這種高壓工作狀態(tài)，其內(nèi)部會(huì)因?yàn)閼?yīng)力性腐蝕產(chǎn)生裂紋和損傷。*使用數(shù)量大。單套氣體滅火系統(tǒng)根據(jù)其滅火劑性質(zhì)和保護(hù)對(duì)象的大小，所使用的儲(chǔ)存鋼瓶數(shù)量不同。在地鐵的各站室配備數(shù)量少則幾十瓶，多的甚至達(dá)到數(shù)百瓶。目前，國(guó)內(nèi)地鐵已經(jīng)安裝的氣體滅火系統(tǒng)中使用的各類(lèi)壓力鋼瓶總數(shù)當(dāng)有數(shù)萬(wàn)之多。

*安裝集中。每一套氣體滅火系統(tǒng)的壓力鋼瓶一般都以大約每平方米兩個(gè)的密度集中安裝在一起，形成甚至是巍為壯觀的壓力鋼瓶庫(kù)，且滅火劑儲(chǔ)存鋼瓶一般都安裝在鄰近保護(hù)對(duì)象的部位。上述為氣體滅火系統(tǒng)壓力鋼瓶的使用特征，全國(guó)有數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的氣體滅火系統(tǒng)儲(chǔ)氣鋼瓶，隨著使用時(shí)間的增加，發(fā)生爆炸的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)越來(lái)越大，氣體滅火系統(tǒng)本身的安全性問(wèn)題已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)消防領(lǐng)域的一大難題，同時(shí)也成為公共安全的一大隱患。雖然鋼瓶爆炸事故極為罕見(jiàn)，但一旦發(fā)生后果則不堪設(shè)想。其實(shí)在其它行業(yè)中近幾年已經(jīng)有不少氣體滅火鋼瓶爆炸的案例，例如，2007年1月至今，某消防設(shè)備公司供給江蘇移動(dòng)的的IG-541氣體滅火設(shè)備先后三次發(fā)生鋼瓶爆炸事故，所幸無(wú)人員傷亡。但所供1400多鋼瓶均面臨更換；2010年浙江杭州檔案館六樓一堆放近百個(gè)氣瓶的鋼瓶間發(fā)生爆炸，所幸無(wú)人員傷亡，但給建筑及裝修物帶來(lái)難以恢復(fù)的破壞；2014年5月24日晚，北京國(guó)貿(mào)大廈七層鋼瓶間IG541鋼瓶（西安新竹、北京天海鋼瓶，2007年安裝）發(fā)生爆炸，由于一只鋼瓶爆炸引發(fā)起另一支鋼瓶倒地瓶頭閥脫落，使周?chē)ㄎ镲w出到長(zhǎng)安街引起四車(chē)追尾。這些案例的發(fā)生使得氣體滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者、建設(shè)者、使用者和監(jiān)督管理者在考慮和感受到其所帶來(lái)的防火安全的同時(shí)，不得不對(duì)這樣的嚴(yán)重后果感到憂心忡忡。我們開(kāi)始關(guān)注真正的系統(tǒng)安全應(yīng)該是一種綜合了內(nèi)部各種因素的全面安全，或稱整體安全。三、保障氣體鋼瓶安全性的途徑首先，我們采用事故樹(shù)的方法，對(duì)可能產(chǎn)生鋼瓶爆炸的原因和條件進(jìn)行分析。參見(jiàn)下圖。圖一、鋼瓶爆炸事故的事故樹(shù)

圖中：

T1—單只鋼瓶爆炸X3—因壓力指示裝置失靈導(dǎo)致初期充裝壓力(或質(zhì)量)超高

M1—鋼瓶壓力超高X4—安全閥失效

M2—鋼瓶壁厚減薄X5—瓶?jī)?nèi)介質(zhì)腐蝕

M3—外力破壞X6—外部大氣腐蝕

M4—鋼瓶本體的制造質(zhì)量問(wèn)題X7—相鄰鋼瓶爆炸

M5—外部遇熱X8—其他外物撞擊

M6—初期充壓過(guò)高X9—鋼瓶本體缺陷

X1—陽(yáng)光輻射X10—后期制造過(guò)程造成損壞

X2—火焰烘烤

由圖一可見(jiàn)，可能引起鋼瓶爆炸的原因有以下四種：

1、因壓力指示裝置失靈或溫度超高等造成鋼瓶超壓，同時(shí)伴隨安全閥失效的故障。

2、因瓶?jī)?nèi)介質(zhì)的腐蝕性或外部大氣腐蝕造成鋼瓶壁面的減薄。

3、外力破壞。

4、鋼瓶的質(zhì)量問(wèn)題。根據(jù)上述原因定性分析可以看出，保證產(chǎn)品的制造質(zhì)量和對(duì)在用鋼瓶的嚴(yán)格的管理對(duì)于氣體滅火設(shè)施的安全是十分重要的。如果我們確保產(chǎn)品的制造質(zhì)量，如果我們采取有效的管理措施，定期對(duì)在用鋼瓶進(jìn)行全面的安全檢測(cè)和監(jiān)控，確保鋼瓶及其相關(guān)部件（包括安全閥等）始終處于良好的安全狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和更換失效的鋼瓶，就可以使鋼瓶爆炸事故發(fā)生的可能性或幾率大大降低。對(duì)此國(guó)家頒布的《氣體滅火系統(tǒng)實(shí)施及驗(yàn)收規(guī)范》中明確規(guī)定充裝有CO2的鋼質(zhì)無(wú)縫氣瓶每?jī)赡赀M(jìn)行一次定期檢驗(yàn)，充裝有七氟炳烷氣體滅火劑的鋼質(zhì)焊接氣瓶每三年進(jìn)行一次定期檢驗(yàn)。四、地鐵現(xiàn)有氣體滅火系統(tǒng)的維護(hù)現(xiàn)狀和難題地鐵做為重要的安全保障場(chǎng)所，對(duì)于設(shè)備的管理及維護(hù)程序是非常嚴(yán)格與科學(xué)的。但地鐵各站所用鋼瓶數(shù)量少則幾十支，多則上百支，而且使用年限較長(zhǎng)，存在的安全隱患較多（據(jù)了解北京地鐵在用鋼瓶的使用時(shí)間有的已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)十多年之久），這些數(shù)量龐大的鋼瓶在維護(hù)與檢測(cè)時(shí)無(wú)疑會(huì)給地鐵的正常運(yùn)營(yíng)帶來(lái)許多難題：摘卸鋼瓶時(shí)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全問(wèn)題，如摘卸不當(dāng)可以引起許多危險(xiǎn)情況，如鋼瓶瓶頭閥的損壞或者直接面臨爆炸。鋼瓶的運(yùn)輸搬運(yùn)過(guò)程中的安全性，鋼瓶在搬運(yùn)過(guò)程中的人員未必是專業(yè)維修人員對(duì)鋼瓶的結(jié)構(gòu)并非了解，大量的鋼瓶在搬運(yùn)中存在因野蠻搬運(yùn)而造成的瓶頭閥受損，或鋼瓶因外力破壞而引起爆炸隱患。檢測(cè)其間備用瓶的替代問(wèn)題，檢測(cè)時(shí)需要將在用鋼瓶摘下，面臨沒(méi)有替代鋼瓶，為檢測(cè)期間的消防系統(tǒng)帶來(lái)較大的隱患。在用鋼瓶進(jìn)行檢測(cè)周期的時(shí)效性，檢測(cè)一只鋼瓶所用的時(shí)間排除運(yùn)輸時(shí)間，大概需要兩到三天，這么長(zhǎng)的時(shí)間將面臨鋼瓶間空置，一旦發(fā)生火災(zāi)將無(wú)法實(shí)現(xiàn)滅火。檢測(cè)過(guò)程中消耗的滅火劑帶來(lái)的額外損失，檢測(cè)時(shí)需放掉瓶?jī)?nèi)的滅火劑，造成很大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。檢測(cè)鋼瓶過(guò)程中對(duì)鋼瓶所帶來(lái)的二次損傷，例如瓶頭閥的摘缷時(shí)不可避免的損傷，鋼瓶的烘干時(shí)的水份殘留引起的鋼瓶?jī)?nèi)壁腐蝕、二次打壓對(duì)鋼瓶本體材質(zhì)造成的損害等。數(shù)額巨大的檢測(cè)費(fèi)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)平均每只鋼瓶檢測(cè)中保守估計(jì)需要花費(fèi)2500元人民幣，這當(dāng)中還不包括重新充裝過(guò)程中的藥劑損耗。五、防爆型氣體滅火系統(tǒng)的原理及特點(diǎn)獲得多項(xiàng)國(guó)家專利技術(shù)生產(chǎn)的防爆型氣體滅火系統(tǒng)有效解決消防行業(yè)、壓力容器行業(yè)共同面對(duì)的難題，即壓力容器自身的爆炸安全問(wèn)題。這一技術(shù)成果，不但破解了困擾國(guó)家《鋼質(zhì)無(wú)縫氣瓶定期檢驗(yàn)與評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)有規(guī)定難執(zhí)行的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，也解決了消防氣瓶在使用中不能檢測(cè)與評(píng)定的問(wèn)題。工作原理：防爆型鋼質(zhì)氣體由傳統(tǒng)鋼瓶和氣體滅火系統(tǒng)在線檢測(cè)防爆裝置組成。氣體滅火系統(tǒng)在線檢測(cè)防爆裝置包括：檢測(cè)單元、集中報(bào)警單元、驅(qū)動(dòng)放氣單元。檢測(cè)單元包含變形量傳感器和轉(zhuǎn)換盒；集中報(bào)警單元包含輸入模塊和報(bào)警控制器；驅(qū)動(dòng)放氣單元包含驅(qū)動(dòng)器和放氣閥。其工作原理是：當(dāng)鋼瓶在儲(chǔ)存滅火劑發(fā)生應(yīng)力腐蝕，并發(fā)生塑性變形時(shí)，變形量傳感器一直在線監(jiān)測(cè)鋼瓶的變形量；當(dāng)鋼瓶的變形量超過(guò)設(shè)定的變形量時(shí)，變形量傳感動(dòng)作，將報(bào)警信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換盒傳給報(bào)警控制器，此時(shí)聲光報(bào)警及驅(qū)動(dòng)器動(dòng)作，放氣閥泄壓，減少瓶?jī)?nèi)壓力，防止鋼瓶爆破。系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：安全：當(dāng)消防鋼瓶的裂紋或破損嚴(yán)重到即將引起鋼瓶爆炸時(shí)，防爆型鋼瓶會(huì)自動(dòng)報(bào)警泄壓，從而保障鋼瓶的自身安全和公共安全，避免了鋼瓶四周工作人員的意外傷亡。另外，鋼瓶瓶頭閥獨(dú)特的不銹鋼材質(zhì)的運(yùn)用是原傳統(tǒng)型銅合金材質(zhì)抗沖擊力的三倍，保證鋼瓶在運(yùn)輸及施工中的安全性。（附圖）需將專業(yè)依據(jù)(有色金屬力學(xué)性能表)黑色金屬材料的力學(xué)性能材料名稱材料牌號(hào)材料狀態(tài)抗剪強(qiáng)度/MPa

抗拉強(qiáng)度b/MPa伸長(zhǎng)率S(%)彈性模量E/MPa

不銹鋼1Cr18Ni19

經(jīng)過(guò)熱處理的460~520

580~64035200000黃銅H62硬42042010—

高效：（可以幫助地鐵由計(jì)劃修到狀態(tài)修的維護(hù)工作的推進(jìn)）采用防爆型鋼瓶的氣體滅火系統(tǒng)可以免除對(duì)鋼瓶的傳統(tǒng)方式的檢測(cè)，降低了鋼瓶的檢修維護(hù)難度。通過(guò)查看防爆監(jiān)控模塊、防爆報(bào)警監(jiān)控盤(pán)，對(duì)鋼瓶的實(shí)時(shí)狀態(tài)一目了然，極大提高了檢修維護(hù)效率，從而幫助地鐵公司實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備從計(jì)劃修到狀態(tài)修的維護(hù)工作的改進(jìn)。節(jié)約：使鋼瓶能夠在確保自身安全的情況下充分發(fā)揮其潛在的長(zhǎng)達(dá)三十余年的理論壽命（防爆鋼瓶主要組成是鋼質(zhì)瓶體、銅合金金屬絲、環(huán)氧樹(shù)脂膠，其中鋼瓶、金屬絲沒(méi)有保質(zhì)期，環(huán)氧樹(shù)脂的保質(zhì)期保守為50年）。而且由于不需要放氣便可對(duì)鋼瓶進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，節(jié)約了氣體滅火系統(tǒng)的藥劑重新充裝成本，降低了鋼瓶的使用及檢修維護(hù)費(fèi)用?，F(xiàn)在一個(gè)車(chē)站40套鋼瓶為例進(jìn)行測(cè)算。如原先使用的IG541系統(tǒng)或七氟炳烷系統(tǒng)以最長(zhǎng)檢測(cè)周期三年為周期，見(jiàn)表如下：項(xiàng)目名稱一次性投入（40套鋼瓶）資金30年內(nèi)的鋼瓶檢測(cè)費(fèi)用（以三年為一個(gè)檢測(cè)周期）防爆型IG541氣體滅火系統(tǒng)90萬(wàn)0元傳統(tǒng)型IG541氣體滅火系統(tǒng)80萬(wàn)按平均2500元/只/三年鋼瓶檢測(cè)單價(jià)。2500*40*10=100萬(wàn)元六、防爆型氣體滅火系統(tǒng)的權(quán)威證書(shū)及專利（后附具體）國(guó)家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的IG541混合氣體滅火系統(tǒng)檢驗(yàn)報(bào)告國(guó)家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)檢驗(yàn)報(bào)告陜西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所的防爆型鋼質(zhì)氣瓶的檢驗(yàn)報(bào)