丹东市娱乐宫消防改造中自动喷水灭火技术的应用_消防自动喷水灭火
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丹东市娱乐宫消防改造中自动喷水灭火技
术的应用
丹东市消防局建审科王强 丹东市北方消防工程公司孙勇 提要娱乐宫是六十年代建造的钢木屋架影院，对其应用自动喷水灭火技术，目的在于保护钢木结构和观众厅（观众厅采暖木屋架下有吊棚并且面棚内不采暖），经研究发现，应用湿式自动喷水灭火系统并采用补气罐充气的方法，可以使该系统更可靠、更节约、更易推广。因此，提出改造方案。
关键词干式喷水灭火系统湿式喷水灭火系统一、工程概况
娱乐宫座落于丹东市中心，邻火车站，是六十年代建造的钢木屋架结构的影院,属三级耐火等级建筑,高15米，观众厅建筑面积５５０平方米，九十年代初进行改造，观众厅一层改为舞厅，舞厅两侧设卡座和阁楼(为可燃材料和钢结构建造),二层看台改为一般仓库。九七年四月被确定为重大火险隐患建筑,因此根据公共娱乐场所消防管理规定,即公安部39号令进行消防改造设计。消防保护范围是舞厅内的包房、卡座和室内阁楼,舞厅,仓库和其上部木屋架。屋面板至木灰条吊棚间的大空间吊顶内两侧设有单层外窗，吊顶面封闭严密。在冬季使用蒸汽给舞厅供暖，吊顶内不采暖，这给保护屋架部分的消防设施可能
带来了冻害。在消防改造时，考虑到这里水源充足（附近有铁路水源干线，市政水源干线及室外消火栓），所以首选增设自动喷水灭火系统。
二、湿式自动喷水灭火系统原理分析 该系统适用于环境湿度不低于４℃和不高于70℃的场所。闭式自动喷水湿式灭火系统是在报警阀前后管道内均充满压力水的灭火系统。它由闭式喷头，管道系统，湿式报警阀，水泵，水泵结合器，高位水箱，消防水池，稳压装置等组成。稳压水泵系统保证火灾初期喷头启动并报警，以及前10分钟灭火（至少保证喷淋泵没启动，即５分钟）喷淋水泵在高压系统中使火灾报警后迅速启动，在临时高压系统中使火灾开始后５分钟内启动，并投入灭火工作。湿式报警阀主阀启动，延时器30秒后在连续水流信号经压力开关发出启动喷淋泵信号，同时水力警铃发出报警。水流指示器是测连续水流信号并发送至主控制器，显示水流信号并以此信号，当其参与联动时能减少喷淋泵误启动。
三、闭式自动喷水干式灭火系统工作原理 闭式自动喷水干式灭火系统是在报警阀的管道内充以有压气体，干式报警阀前的管道内压力水的灭火系统，它适用于环境４℃以下和７0℃以上不宜采用湿式喷水灭火系统的地方，它包括干式报警阀，充气设备和除湿式报警阀以后的所有湿式自动灭火系统的所有设备。干式自动灭火系统管理复杂，由于水压大于气压,报警阀可能向气相管道(报警阀后)漏水,需经常人工检查管网不存水和干式报警阀内盖上存水防止漏气.干式喷水灭火系统的管网容积不宜超过1500L,设有快速排气装置时,不宜
超过3000L.充气压力需求与水压匹配,空气机的启停由压力控制器来实现。并且喷头不超过２５０只充水时间不应超过了分钟。这就决定了每个干式喷水系统较小，设备多，水量大（以湿式喷水灭火多３０％），因此造价高，管理复杂，火灾初期时，闭式喷头打开先喷气，压力控制器在降压信号来到时启动空气机补气，但干式阀出口侧压力继续下降，造成干式报警阀后部分水压力大于前部气压力，干式报警阀被自动打开，压力水进入喷洒配水管网，将输水路径内剩余的压缩空气从已打开的喷头处推出，然后喷水。在干式报警阀被打开的同时，通向水力警铃和压力开关，并启动喷淋水泵加压供水。对于大于150０升容积管网，由压力开关控制启动加速排气装置让报警阀快速充水及早喷水灭火。
四、娱乐宫消防自动喷水灭火工程设计
如图１．２
本工程设计采用的系统与现行规
范划分的自动喷水灭火系统类型不同,它是在湿式自动喷水灭火系统基础上,它在需要防冻的部位存气防冻,它比湿式自动喷水灭火系统设备更简单,又具有干式自动喷水灭火系统的防冻功能.本工程有防冻的必要:
娱乐宫屋面板传热系统Ｋ＝0.65kcaL/M２℃不采暖吊顶内温度，根据供热手册，临不采暖房间时，传热系数乘以0.7，当在地区极端湿度零下２８℃，室温（舞厅内）１５℃，吊棚内零下５.6℃，在室温１０℃时，吊棚内零下１.4℃，今年初丹东市达到零下２５℃，一天按室温５℃和１０℃分别计算，吊棚内分别为零下４℃和零下0.5℃。所以吊棚内管一定为存气干管，否则会冻坏喷头和管道。
屋吊顶上下可认为不同时失火: 根据上述对管道的要求，干管和支管应布置在天棚下，这样才有利于自动灭火，由于木灰条耐火极限１５分钟，在自动喷水灭火系统保护下，耐火时间远远长于１5分钟，所以吊棚内外喷头只有一部分参与自动灭火，即棚上喷头与棚下喷头，两只喷头可共用一个ＤＮ２５立管，由立管存气防冻。
本工程设计原理分析：
在稳压泵的选用上ＧＢ50045－95第7.4.8.1条规定：增压水泵出水量对单独自动喷水灭火系统不应大于1l／s,当与消火栓合用和单独消火栓稳压系统流量不应大于5l／s，但对于临时高压系统火灾初期，在１个防火分隔内一般开放３－５个喷头和一支水枪，自动喷水灭火基本无法确保喷淋泵未启动时灭火、报警阀进口压力为０.７Mpa时，总渗漏≤８０l／min（1.33l/s）时水力警铃不会报警，而分区支管的水流指示器≤１５l／min(0.25l/s)不会报警，当流经报警阀流量小于
１Ｌ／Ｓ时，不会误报火警。但末端放水或喷头开放时流经报警阀的流量大于１．３３Ｌ／Ｓ，报警阀才报警。如果经过报警阀流量在５Ｌ／Ｓ时，报警阀在３０秒内流经报警阀是不会误报警的。平时稳压经过报警阀的水量取决于其后管网启停稳压泵压差和管网积气量。如果自动喷水灭火系统和消火栓系统共用稳压系统，并且消火栓系统排净空气时，5L／s出水量将在稳压时，经气压罐或调速直接作用于自动喷水灭火系统的报警阀和水流指示器，所以在自动喷水灭火系统中有大开间并且在经常无人时，稳压泵也宜为５L／Ｓ。
根据水力计算，管网布置完管道,管表面积折成DN100管，其长度在160Ｍ，根据压力管道水压试验规定ＤN100管道长度１ＫＭ，允许渗漏率0.28l/s，此管道１天64.5升。支管最大存气量1472升，稳压泵选ISG50-160(I)功率3KW流量4.53升／秒，扬程30米水柱。电接点压力表安在湿式报警阀出口。电接点压力表设置停泵压力０0.3Mpa启泵压力0.28Mpa,此时气体积变化为９８升，稳压泵补压额定流量下时间为秒这个时间小于报警阀延时时间，不会误报警。以自动补气罐每次补气１０升，多余气体从管道排气阀排出。
控制消防喷洒泵停以湿式报警阀的压力开关为准。因为喷淋保护的范围除钢木屋架以外，其它均在火灾自动报警系统的保护之中，发现火情易于确认，所以不安装水流指示器（如果安装它必须有延时电路的水流指示器）。
消防喷淋泵为ISG100-200A,功率18.5KＷ，流量２６l/s，扬程４４米水柱。这个系统不需要加速排气阀，因为当火灾初期时，开放３－５个喷头，喷头立管内气体存气在稳压泵或管内气体
作用下最多在1.6秒排放完气体，开始喷水灭火并开启稳压泵，其它稳压泵开启后，立管气也不会膨胀进入开放喷头。在消防喷淋泵工作时不能产生破坏管道的水锤。
关于喷头内口结霜问题。结霜是由于蒸发产生的。按平均结霜计算，喷头内口结霜量，在使用范围内蒸发量Ｆ＝0.022（P２－Ｐ１），其中：Ｆ蒸发量:千克／平方米〃小时；P２液面饱和水蒸气分压力:千克／平方米〃毫米汞柱。Ｐ１ 空气液面饱和水蒸气分压力:千克／平方米〃毫米汞柱。（按棚内湿度－５℃），经计算，蒸发量35.2g/m２
d（８小时）立管蒸发量0.9mg/d-0.45mg/d.经计算，每天喷头内口结霜量0.3mg/d（８小时）而实际上是夜间营业后，不供汽暖降温后开始结霜，白天再营业前供汽暖溶霜蒸发，喷头内口霜很少，火灾初期辅射对流传热，使喷头在６８℃±２℃开启，同时喷头内口传热也将少量结霜溶化，因此结霜对自动喷水灭火系统影响基本不存在。达到３分钟充水喷水灭火更没什么问题。当然，这个问题是这种系统稍不同于干式系统的一个方向。
五、此种自动灭火系统应用拓展 这种系统也可替代那些在临高压工作的干式系统，由于干式系统除采暖或不超温部分允许存水，所以要使用自动补气式稳压罐并经旁路气体实现稳压时，不存水水管不进水，如图３。假设有一个这样的干式自动喷水灭火系统，存气量1.5m３，气压0.26Mpa，水压0.6Mpa（喷淋泵水压）稳压泵停泵压力0.29Mpa,开泵压力0.4MＰa,气压罐存气量为200升,高低启泵压差气体体积变量为115升,为保证气相管道不见水是安全余量85升,气压罐大小为Ф600mm和1m高，罐和湿式报警阀造价小于干式报警阀，稳压泵一备一用２台,ISG50-160A.功率3KW。4.22L/S0.26Mpa流量3.25L/S扬程0.28Mpa2.28L/S0.29Mpa
每次稳压泵启泵稳压时间131.5秒,将2/3流量旁通时,1/3流量经湿式报警阀时,只有20秒内流量大到启动报警阀,以后因流量逐渐减少而不能启动报警阀,利用延时器使稳压时不启动报警.当报警阀后侧1个喷头开放时90秒至少喷气180升,而稳压罐入为74升,当大流量达到报警阀报警时,补入水量减喷头喷水量为第30秒补入51升并继续开泵直至报警.可以看出旁通流量,用孔板调整容量达到技术要求.系统管道相当于455米DN100管线渗漏量183升/日,补气状态,按泵房内5℃,空气密度ρ3干=1.27KG/M每次补气V=0.049 M3,每次补气增加结霜量F=ρ干V(d1-d2)其中: d1室内空气含湿量-g/kg, d2管内结霜时-5℃,空气含量-g/kg,F=0.14 g/次,实际上渗漏主要来自上回分渗,设渗漏量为实际2倍,每天补气为2×183/49=7.5次,按系统在我国最寒冷地那区考查,全年200天全天均低于0℃,系统干管内表面积(可结霜面积)162M2并喷头内口平面容霜0.75mg/年个,这与干式报警阀同样系统喷头内口平面容霜能多0.13 mg/年个喷头开启时间晚几秒,经实验,如果影响喷头开放,可使用干燥方法解决,估计可以达到GB50261-96规范对喷头对3分钟要求的喷水要求,详细数据可行性还会因地区,因工程在差异,还需科学试验来确定.5、运行结果(结语)
该系统经过设备单体调试后,开启末
端放水试验阀放水,试验阀来水压0.22MPA,出水压0.2MPA,量杯测流量2升/秒,放水36秒后稳压泵工作一次,1分钟时再响铃22秒,启动喷淋主泵,稳压泵022MPA开泵,0.24MPA停泵,运行20秒后,从0.22MPA达到0.24MPA,据误报警,每天运行稳压泵4次.1月份丹东室外气温度至-25℃两天,设备正常运行,没有冻坏设备情况.经一个月运行证明,该系统能达到干式喷水灭火系统的防冻要求,也具有湿式系统的高速反应的特点,可以推广,这种灭火系统有利于我国消防工程建设.
