关于防爆型气体灭火在地铁的应用

0关于防（自）爆型气体灭火系统在地铁中的应用陕西微典消防技术有限公司2014年5月1目录一、前言.................................................................................................2二、地铁气体灭火系统安全问题的分析..............................................2三、保障气体钢瓶安全性的途径..........................................................5四、地铁现有气体灭火系统的维护现状和难题...................................7五、防爆型气体灭火系统的原理及特点..............................................8六、防爆型气体灭火系统的权威证书及专利（后附具体）.............11七、结语...............................................................................................112关于防（自）爆型气体灭火系统的地铁中的应用一、前言地铁通常是城市最大的基础设施之一，也是城市客运交通的大动脉以及城市生命线。目前国内很多大城市都在大力发展轨道交通，由于地铁车站内各类电气及控制设备众多，对此类设备的火灾，只能使用气体灭火系统。目前，国内地铁常用的洁净气体灭火系统主要是，IG541混合气体灭火系统，七氟丙烷灭火系统等。地铁这种应用场所的主要特点是设备昂贵，保护要求高；需要保护的区域众多，且比较分散，距离较远；保护区域内是有人的；每个车站都要使用气体灭火系统，用量大，随着气体灭火系统在地铁中的广泛应用，这种安全装置自身的安全问题越来越受到人们的关注。二、地铁气体灭火系统安全问题的分析根据国家质监部门的分析，对于气体灭火系统自身的安全问题主要包括两个方面:一是压力钢瓶的安全问题另一个是灭火剂气体的安全问题。3灭火剂气体的安全问题主要指其中气体误喷，其主要原因是探测装置与灭火控制器中存在的问题。所以在这些设备的选型时更要注重质量，对不稳定、误报频繁、配置不完整、售后服务不及时的产品不能选用。要根据环境的实际情况，选择火灾探测器的精度。另外对系统的维护保养必须严格落实，对系统的绝缘情况定期认真检查，做好除尘、防潮措施，防止系统的接地、短路情况的发生。因此主观上达到控制气体误喷问题是可以解决的。但是另一个重要问题，压力钢瓶的自身爆炸所带来的后果则是不堪设想的。而对于压力气瓶的使用国家也颁布了《气瓶安全监察规程》等相关文件及标准。虽然气灭钢瓶爆炸在地铁运营过程中鲜有发生，但没有发生不代表永远不能发生，如一经发生后果难以想像。气体灭火系统都使用了压力钢瓶作为其灭火剂的储存容器。这些钢瓶的使用具有以下特征：*储存压力高。其中七氟丙烷钢瓶的储存压力为2.4—4.2MPa，而高压二氧化碳和IG541混合气体钢瓶的储存压力更高达15MPa，有的产品甚至使用了20MPa的储存压力。钢瓶长期处于这种高压工作状态，其内部会因为应力性腐蚀产生裂纹和损伤。*使用数量大。单套气体灭火系统根据其灭火剂性质和保护对象的大小，所使用的储存钢瓶数量不同。在地铁的各站室配备数量少4则几十瓶，多的甚至达到数百瓶。目前，国内地铁已经安装的气体灭火系统中使用的各类压力钢瓶总数当有数万之多。*安装集中。每一套气体灭火系统的压力钢瓶一般都以大约每平方米两个的密度集中安装在一起，形成甚至是巍为壮观的压力钢瓶库，且灭火剂储存钢瓶一般都安装在邻近保护对象的部位。上述为气体灭火系统压力钢瓶的使用特征，全国有数以千万计的气体灭火系统储气钢瓶，随着使用时间的增加，发生爆炸的风险会越来越大，气体灭火系统本身的安全性问题已经成为国内消防领域的一大难题，同时也成为公共安全的一大隐患。虽然钢瓶爆炸事故极为罕见，但一旦发生后果则不堪设想。其实在其它行业中近几年已经有不少气体灭火钢瓶爆炸的案例，例如，2007年1月至今，某消防设备公司供给江苏移动的的IG-541气体灭火设备先后三次发生钢瓶爆炸事故，所幸无人员伤亡。但所供1400多钢瓶均面临更换；2010年浙江杭州档案馆六楼一堆放近百个气瓶的钢瓶间发生爆炸，所幸无人员伤亡，但给建筑及装修物带来难以恢复的破坏；2014年5月24日晚，北京国贸大厦七层钢瓶间IG541钢瓶（西安新竹、北京天海钢瓶，2007年安装）发生爆炸，由于一只钢瓶爆炸引发起另一支钢瓶倒地瓶头阀脱落，使周围爆炸物飞出到长安街引起四车追尾。这些案例的发生使得气体灭火系统的设计者、建设者、使用者和监督管理者在考虑和感受到其所带来的防火安全的同时，不得不对这样的严重后果感到忧心忡忡。我们开始关注真正的系统安全应该是一种综合了内5部各种因素的全面安全，或称整体安全。三、保障气体钢瓶安全性的途径首先，我们采用事故树的方法，对可能产生钢瓶爆炸的原因和条件进行分析。参见下图。图一、钢瓶爆炸事故的事故树图中：T1—单只钢瓶爆炸X3—因压力指示装置失灵导致初期充装压力(或质量)超高M1—钢瓶压力超高X4—安全阀失效M2—钢瓶壁厚减薄X5—瓶内介质腐蚀6M3—外力破坏X6—外部大气腐蚀M4—钢瓶本体的制造质量问题X7—相邻钢瓶爆炸M5—外部遇热X8—其他外物撞击M6—初期充压过高X9—钢瓶本体缺陷X1—阳光辐射X10—后期制造过程造成损坏X2—火焰烘烤由图一可见，可能引起钢瓶爆炸的原因有以下四种：1、因压力指示装置失灵或温度超高等造成钢瓶超压，同时伴随安全阀失效的故障。2、因瓶内介质的腐蚀性或外部大气腐蚀造成钢瓶壁面的减薄。3、外力破坏。4、钢瓶的质量问题。根据上述原因定性分析可以看出，保证产品的制造质量和对在用钢瓶的严格的管理对于气体灭火设施的安全是十分重要的。如果我们确保产品的制造质量，如果我们采取有效的管理措施，定期对在用钢瓶进行全面的安全检测和监控，确保钢瓶及其相关部件（包括安全阀等）7始终处于良好的安全状态，及时发现和更换失效的钢瓶，就可以使钢瓶爆炸事故发生的可能性或几率大大降低。对此国家颁布的《气体灭火系统实施及验收规范》中明确规定充装有CO2的钢质无缝气瓶每两年进行一次定期检验，充装有七氟炳烷气体灭火剂的钢质焊接气瓶每三年进行一次定期检验。四、地铁现有气体灭火系统的维护现状和难题地铁做为重要的安全保障场所，对于设备的管理及维护程序是非常严格与科学的。但地铁各站所用钢瓶数量少则几十支，多则上百支，而且使用年限较长，存在的安全隐患较多（据了解北京地铁在用钢瓶的使用时间有的已经长达十多年之久），这些数量庞大的钢瓶在维护与检测时无疑会给地铁的正常运营带来许多难题：1、摘卸钢瓶时现场作业安全问题，如摘卸不当可以引起许多危险情况，如钢瓶瓶头阀的损坏或者直接面临爆炸。2、钢瓶的运输搬运过程中的安全性，钢瓶在搬运过程中的人员未必是专业维修人员对钢瓶的结构并非了解，大量的钢瓶在搬运中存在因野蛮搬运而造成的瓶头阀受损，或钢瓶因外力破坏而引起爆炸隐患。3、检测其间备用瓶的替代问题，检测时需要将在用钢瓶摘下，面临没有替代钢瓶，为检测期间的消防系统带来较大的隐患。4、在用钢瓶进行检测周期的时效性，检测一只钢瓶所用的时间排除8运输时间，大概需要两到三天，这么长的时间将面临钢瓶间空置，一旦发生火灾将无法实现灭火。5、检测过程中消耗的灭火剂带来的额外损失，检测时需放掉瓶内的灭火剂，造成很大的经济浪费。6、检测钢瓶过程中对钢瓶所带来的二次损伤，例如瓶头阀的摘缷时不可避免的损伤，钢瓶的烘干时的水份残留引起的钢瓶内壁腐蚀、二次打压对钢瓶本体材质造成的损害等。7、数额巨大的检测费用，据统计平均每只钢瓶检测中保守估计需要花费2500元人民币，这当中还不包括重新充装过程中的药剂损耗。五、防爆型气体灭火系统的原理及特点获得多项国家专利技术生产的防爆型气体灭火系统有效解决消防行业、压力容器行业共同面对的难题，即压力容器自身的爆炸安全问题。这一技术成果，不但破解了困扰国家《钢质无缝气瓶定期检验与评定》标准有规定难执行的现实问题，也解决了消防气瓶在使用中不能检测与评定的问题。工作原理：防爆型钢质气体由传统钢瓶和气体灭火系统在线检测防爆装置组成。气体灭火系统在线检测防爆装置包括：检测单元、集中报警单元、驱动放气单元。检测单元包含变形量传感器和转换盒；集中报警单元包含输入模块和报警控制器；驱动放气单元包含驱动器和放气阀。其工作原理是：当钢瓶在储存灭火剂发生应力腐蚀，并发生塑性变形时，9变形量传感器一直在线监测钢瓶的变形量；当钢瓶的变形量超过设定的变形量时，变形量传感动作，将报警信号通过转换盒传给报警控制器，此时声光报警及驱动器动作，放气阀泄压，减少瓶内压力，防止钢瓶爆破。系统优点：安全：当消防钢瓶的裂纹或破损严重到即将引起钢瓶爆炸时，防爆型钢瓶会自动报警泄压，从而保障钢瓶的自身安全和公共安全，避免了钢瓶四周工作人员的意外伤亡。另外，钢瓶瓶头阀独特的不锈钢材质的运用是原传统型铜合金材质抗冲击力的三倍，保证钢瓶在运输及施工中的安全性。（附图）需将专业依据(有色金属力学性能表)黑色金属材料的力学性能材料名称材料牌号材料状态抗剪强度/MPa抗拉强度b/MPa伸长率S(%)弹性模量E/MPa不锈钢1Cr18Ni19经过热处理的460~520580~64035200000黄铜H62硬42042010—10高效：（可以帮助地铁由计划修到状态修的维护工作的推进）采用防爆型钢瓶的气体灭火系统可以免除对钢瓶的传统方式的检测，降低了钢瓶的检修维护难度。通过查看防爆监控模块、防爆报警监控盘，对钢瓶的实时状态一目了然，极大提高了检修维护效率，从而帮助地铁公司实现对设备从计划修到状态修的维护工作的改进。节约：使钢瓶能够在确保自身安全的情况下充分发挥其潜在的长达三十余年的理论寿命（防爆钢瓶主要组成是钢质瓶体、铜合金金属丝、环氧树脂胶，其中钢瓶、金属丝没有保质期，环氧树脂的保质期保守为50年）。而且由于不需要放气便可对钢瓶进行实时检测，节约了气体灭火系统的药剂重新充装成本，降低了钢瓶的使用及检修维护费用。现在一个车站40套钢瓶为例进行测算。如原先使用的IG541系统或七氟炳烷系统以最长检测周期三年为周期，见表如下：项目名称一次性投入（40套钢瓶）资金30年内的钢瓶检测费用（以三年为一个检测周期）防爆型IG541气体灭火系统90万0元11传统型IG541气体灭火系统80万按平均2500元/只/三年钢瓶检测单价。2500*40*10=100万元六、防爆型气体灭火系统的权威证书及专利（后附具体）1、国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心的IG541混合气体灭火系统检验报告2、国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心的七氟丙烷气体灭火系统检验报告3、陕西省产品质量监督检验所的防爆型钢质气瓶的检验报告4、陕西微典消防技术有限公司防爆型钢质气瓶的企业标准5、防爆型钢质气瓶核心专利所有权证书6、地铁专家论证会的认定（资料来源于北京市地铁昌平线二期D版专家评审意见）七、结语随着地铁建设的迅速发展，近几年，地铁关于安全的罕见性事件时有12发生，做为地地铁这样一个人群密集性的场所是坚决要杜绝恶性安全事故的发生，因此保证在地铁里大量应用的气体灭火设备系统的整体安全性尤为重要。在考虑设备安装与运营的整体经济性也将成为关注的焦点。文献引用：1、国家质监总局《安全评价》