课题可行性论证报告(课题四)-1015

国家科技支撑计划课题申报书项目名称：城市火灾防治关键技术研究及应用示范课题名称：清洁、高效灭火剂及固定灭火系统应用技术研究项目组织单位：公安部课题申报单位：公安部天津消防研究所课题负责人：宋波起止年限：2011年1月至2013年12月中华人民共和国科学技术部二○一○年九月2编写说明1．本申报书由课题申报单位组织编写，经单位主管部门[国务院有关部门（单位）科技司（局），地方科技厅（委、局），国资委直属公司]审核同意后上报项目组织单位。2．编写要求：（1）课题目标符合项目的课题申报指南的要求，定位准确，指标明确、可考核；（2）课题任务明确，要充分考虑经济、技术等方面的可行性；（3）课题管理与实施符合《国家科技支撑计划管理暂行办法》；（4）课题所需国拨经费按《国家科技支撑计划专项经费管理暂行办法》管理和使用，并另编制《国家科技计划课题预算申报书》一并上报；3．课题申报书A4打印，由项目组织单位确定上报份数。同时，通过科技部门户网站（）上的“国家科技计划经费预算申报中心”，将《国家科技计划课题预算申报书》报送科技部。3课题信息表项目名称城市火灾防治关键技术研究及应用示范课题名称清洁、高效灭火剂及固定灭火系统应用技术研究申报形式□投标■有限择优□指定□其他课题申报单位名称公安部天津消防研究所单位所在地天津市省（市、区）代码912通讯地址天津市南开区卫津南路110号邮编300381单位类别■事业型研究单位□大专院校□其他事业单位□转制为企业的科研院所□国有企业□集体所有制企业□合资企业□外商投资企业□港、澳、台投资企业□其他企业代码40123233-9单位主管部门公安部代码312其他主要参加单位序号单位名称1天津商业大学2湘潭大学3上海金盾消防安全设备有限公司4四川森田消防装备制造有限公司5昆山宁华消防系统有限公司课题负责人姓名宋波性别■男□女出生年1967年学历□博士■硕士□学士□其他职称■高级□中级□初级□其他联系电话[e-mail]课题组人数37人高级17人中级16人初级4人其他0人起始时间2011年1月终止时间2013年12月课题活动类型■应用基础研究■应用开发□产业化开发□其他所属技术领域2．能源□资源□环境□农业□材料□制造业2．交通运输□信息产业与现代服务业□人口与健康□城镇化与城市发展■公共安全与其他社会事业创新类型■原始创新□集成创新□引进消化吸收再创新主要研究内容(100字以内)针对典型建筑火灾防控的关键问题，建立典型场所火灾实验模型，研究高空间公共建筑及厂房自动喷水灭火系统应用技术、汽车库灭火技术及固定式压缩空气泡沫灭火系统新技术，研制清洁、高效灭火剂及新型灭火系统产品。预期成果□专利■技术标准■新产品（或农业新品种）□新工艺□新装置□新材料□计算机软件■论文论著■研究报告□其他预期知识产权获得国外发明专利0项，国内发明专利0项，其他0项。预期技术标准制定□国际标准■国家标准■行业标准□企业标准产学研联合■是□否经费预算775万元，其中国拨565万元。4课题申报书一、课题概述近年来,随着我国经济的快速发展，以剧院、体育馆、展览馆、高大厂房为代表的大体量高空间建筑和以大型汽车库为代表的功能特殊性建筑不断增加，这些典型建筑空间大、可燃物复杂，火灾风险高，出现了新的安全需求，为固定灭火技术的研究和应用提出了严峻的挑战。在这些典型场所中如何合理设置固定灭火系统，目前的设计规范尚属无明确规定。此外，如何将新型灭火技术与固定灭火系统相结合并应用在典型建筑中以不断提高建筑的火灾防护水平，也是有待解决的重大问题。在固定灭火技术研究领域，多年来一直缺少用于模拟建筑火灾对灭火系统效能进行考核的规范化火灾模型，也制约了固定灭火技术及新产品的应用和发展。另外，典型建筑内火灾形式以大规模固体火灾为主，有针对性地研究A类泡沫灭火剂、固体深位火灾灭火剂等高效清洁灭火剂产品及灭火剂应用技术的需求也日益迫切。为解决上述问题和需求，本课题以典型场所灭火技术研究为主线，突出清洁、高效、适用等灭火技术需求，研究对典型场所火灾防控能力提升具有整体指导作用的关键方法和共性技术。本课题将重点开展典型场所火灾实验模型、高空间公共建筑、高大厂房等典型场所自动喷水灭火系统应用技术，汽车库灭火技术及固定式压缩空气泡沫灭火系统新技术的研究，清洁高效灭火剂开发及应用关键技术研究。本课题的实施和完成，将在火灾实验模型规范化、典型场所固定灭火系统应用技术、新型固定灭火设备及清洁高效灭火剂产品研发及应用示范等方面取得突破，提升固定灭火系统效能及新产品的自主研发能力，提高建筑火灾防控能力。5本课题的经费预算为775万元，其中申请国拨资金565万元，承担单位自筹210万元。二、课题的目标与任务1.项目确定的课题目标与任务需求分析项目为本课题确定了五个方面的研究目标和任务：（1）典型场所火灾实验模型的研究为有效解决大体量高空间建筑等典型场所消防保护问题，国内外各消防研究机构都在进行该领域的探索，并通过开展实体火实验研究探寻保护该类场所的消防设置方案和工程应用参数。在实体火实验研究中，火灾实验模型的建立是实验进行的物质基础和重要组成部分，国内针对建筑内可燃物燃烧特性的研究通常都是进行定性的分析，没有建立相应的火灾试验模型，实体火实验通常采用燃烧实物的方法，由于燃烧物性能的差异，往往会造成火灾研究数据波动大，实验结果缺乏可比性和再现性。有必要以解决典型场所火灾防控问题为立足点，突破火灾模型规范化这一瓶颈性技术难题，开展相关实验研究。本课题针对重点针对剧院、体育馆、展览馆及高大厂房等典型高大净空场所内实际可燃物，以热释放速率为衡量指标对其燃烧特性进行分析研究，定量地预测出建筑物内火灾的规模，并选择具有通用性的标准燃烧物，建立与之对应的火灾实验模型并应用在实体火实验中，为后续研究此类场所的消防保护提供物质基础。此外，建立必需洒水密度RDD测试系统，开展标准燃烧物的RDD试验研究，为自动喷水灭火系统的灭火效能提供评价依据，并起草《用于灭火系统灭火试验的标准火源》国家标准。（2）高空间公共建筑及厂房自动喷水灭火系统关键技术应用研究6当前，我国各地竞相涌现一些大体量、高空间的建筑，如剧院、体育馆、展览馆、航站楼、火车站、地铁站和有顶商业街等规模宏大的公共建筑，以及棉织品加工类、电子元器件加工类、烟草行业等的工业厂房。这些场所内部高大宽敞，空气流通好，并且功能复杂、可燃物荷载大且摆放较为集中，一旦发生火灾造成的损失巨大。国家标准《建筑设计防火规范》规定了应设置自动喷水灭火系统的高空间公共建筑及工业厂房，如剧院、体育馆、展览建筑、棉纺厂、木器厂房及高层丙类厂房等。现行《自动喷水灭火系统设计规范》仅规定了净空高度不超过12m的公共建筑及净空高度不超过8m的工业厂房设置自动喷水灭火系统的基本设计参数。由于高空间公共建筑及厂房内可燃物复杂、场景多样且缺少必要的试验平台，我国对高空间公共建筑及厂房主动灭火系统的研究较少。此外，现行《自动喷水灭火系统设计规范》对于厂房采用自动喷水灭火系统仅规定三组设计参数，缺乏对不同类型、功能厂房内可燃物燃烧特性、布置方式等的考虑，缺乏科学性及经济性。另外，目前我国各地均大量兴建外商投资项目，这些项目大多投保于境外的保险公司，在自动喷水灭火系统设计时，普遍存在着无法参照国内规范，以及国内规范与国外规范不协调等问题。本课题针对上述典型高空间公共建筑及厂房缺乏相应的工程设计参数以及现实迫切需要等现状，解决很长一段时间在我国普遍存在的问题。通过本课题的研究，确定高空间公共建筑及厂房采用自动喷水灭火系统的基本性能参数、适用场所和工程设计参数，起草《非仓库类高大净空场所洒水喷头》国家标准，并为相关规范的制修订提供技术支撑。（3）汽车库关键灭火技术研究随着我国汽车保有量不断提高，各类场所的车库数量也越来越7多，由于汽车火灾蔓延速度比较快，热释放速率高，加之汽车库在空间上的特殊性，一旦发生火灾，将给人们的生命和财产安全造成巨大威胁。如2004年7月14日，台北一立体车库火灾殃及了217辆车。为此，该类场所的消防安全亟待研究提高。目前，相关规范对车库消防系统的设置规定缺乏科学依据，由于设置自动喷水系统的投资相对较低，国内汽车库一般设置自动喷水灭火系统，只有浙江等部分发达地区设置了泡沫—水喷淋系统。用自动喷水灭火系统扑救汽车火灾一直存在较大争议。如美国NFPA502认为喷水不仅无效，而且有助于火灾的传播或加重火灾的危害，将其有利条件转化为不利条件。修订中的《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB50067）尽管试图修订此方面的规定，但苦于没有试验研究依据，仍旧保持了原有规定。另外，报批中的国家标准《泡沫灭火系统设计规范》也因没有试验研究依据，对其中泡沫—水喷淋系统的相关设计参数未进行明确规定。因此，汽车库火灾发展规律，设置何种灭火系统适宜，系统设计参数如何选取，国内外尚缺乏系统研究，相关规范的规定也缺乏科学的试验依据，难以给设计人员提供具体指导，该类场所的消防安全存在较多隐患。为给该类场所提供切实有效的灭火技术、提高消防安全水平，迫切需要对汽车库关键灭火技术开展深入研究。（4）固定式压缩空气泡沫灭火关键技术研究压缩空气泡沫灭火技术是一种新型灭火技术，目前主要应用于消防车等移动灭火设备中。通过公安部天津消防研究所“十一五”科技支撑计划项目对此项技术初步研究发现，相比传统泡沫产生方式，其特点是通过直接充气方式在管路中形成可远距离输送的空气泡沫，大大降低现有泡沫灭火系统由于输送泡沫溶液所产生的压力损失，具备在高层建筑等典型场所应用的可行性。而对于石油化工8储罐火灾的防护，油罐液下喷射灭火方式虽然相比液上喷射方式更为安全可靠，但是经常面临泡沫产生器出口高背压的难题，压缩空气泡沫灭火技术，以其在管路中输送带有一定压力的灭火泡沫的特点，具有解决上述问题的潜力。因此，有必要在前期研究的基础上开展固定式压缩空气泡沫灭火系统技术研究。本课题研究在综合考虑某些典型场所火灾防控需求以及前期研究的基础上，以建立压缩空气泡沫灭火性能标准试验模型及方法、科学评估其灭火性能为基础，开展固定式压缩空气泡沫灭火技术应用于泡沫喷淋、油罐液上及液下喷射方式的关键技术研究，并针对典型场所开展固定式压缩空气泡沫灭火系统整体优化设计，开发系统样机，为系统在高大建筑等典型场所的工程应用奠定基础。(5)清洁、高效灭火剂的开发与灭火剂应用关键技术研究灭火设备性能优势的发挥往往与灭火剂性能、灭火剂与灭火设备的协同优化息息相关。城市高大建筑等典型场所火灾形式以大规模A类火灾（固体火灾）为主，并因其体量大、内部可燃物形式种类复杂而带来较大扑救难度，大量水渍损失带来的次生灾害现象也时有发生，急需开发A类泡沫灭火剂等高效灭火剂产品。同样为高效发挥灭火剂的性能优势，需要开展有针对性的研究。此外，清洁环保灭火剂产品的开发与应用，同样是灭火剂技术领域的发展趋势和重要需求，《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》这一强制性国际公约已对水成膜泡沫灭火剂中常用全氟辛烷磺酸盐类（简称PFOS）组分提出了限用要求，开发A类泡沫灭火剂等替代产品是目前面临的紧迫问题。本课题研究的主要任务是以环保、高效为原则，通过关键性能指标测试方法的综合运用，研制A类泡沫灭火剂等清洁、高效灭火剂产品，明确其与典型灭火设备相结合的应用关键特征参数。同时9在确保灭火剂性能发挥的关键共性技术方面开展有针对性的深入研究，探索扑救典型可燃性液体火灾适宜使用的泡沫灭火剂及关键灭火技术,形成面向实际应用的灭火剂适用性评价手段及关键性能快速检测技术方法及工具装备。并通过产品、技术的应用、技术示范等推广手段，使先进成果在更大的范围内发挥应有作用。本课题中研究内容的提出均来源于我国建筑火灾和自动灭火技术及消防安全防范的现实需要，是公共安全工作的重大科技需求和任务，具有很强的针对性、必要性和实用性。它的实施和相关成果的推广应用，将为城市典型建筑提供有效的防灭火手段，有效地遏制和减少火灾发生、人员伤亡及财产损失