毕业论文-恒泰车库火灾烟气控制对策的应用研究

毕业论文（设计）题目恒泰车库火灾烟气控制对策的应用研究学号姓名系队专业指导教师二○○九年六月毕业论文（设计）PAGEIII恒泰车库火灾烟气控制对策的应用研究摘要随着我国城市建设的飞速发展和汽车保有量的增加，地下车库的建设越来越受到城市规划部门和开发商的重视，但同时也带来一系列安全问题，特别是火灾问题。由于地下车库是一种受限空间起火灾不仅会损坏大量车辆，而且将产生大量热和烟气，烟气是阻碍灭火行动，导致火势进一步扩大的主要原因之一。因此，车库的火灾烟气控制的研究，对于提高建筑抵御火灾的能力和保障人员安全就显得尤为重要。而建筑物内防排烟系统的合理设置，对于控制初期火灾提供了有力保障。本文以沧州恒泰车库为例，通过分析烟气的扩散途径和车库内部的固定防排烟设施，对停车场、储藏室、楼梯间及设备用房的烟气控制方式进行研究。当车库内部的固定防排烟设施不能满足烟气控制要求时，移动防排烟装备在灭火战斗中的作用将变的更加突出。通过对恒泰车库火灾烟气控制对策的应用研究，对灭火战斗提供了一定的理论指导。关键词车库；烟气控制；固定；移动ThestrategystudyoncontrollingsmokeofHengtaigarageAbstractAlongwiththefastdevelopmentofurbaneconomicalconstructionsandpossessionquantityofautomobiles，thebuildingofundergroundgarageispaidmoreandmoreattentionbythecityplanningadministrationanddevelopers,yetitbringsmoresecurityissues,especiallythoseoffire.Beingtakingplaceinalimitedspace,thefireofundergroundgaragewillresultinnotonlyvehicledamagebutalsogreatheatandfiresmoke,whichinterferewithfirefightingandbringaboutevengreaterfire.Therefore,thestudyoffumecommandcontrolofgaragesisofvitalimportanceinimprovingthefire-resistingabilityofbuildingsandpersonnelsafetyaswellassecurity.Moreover,thereasonablesettingoffumedischargesysteminsidebuildingswillprovideaneffectiveguaranteeforinitialfirefighting.TakingHengtaiGarageinCangzhouasanexample,thisarticlefocusesonthecontrollingmethodoffumesinparkinggarages,storehouses,stairwellsandtechnicalroomsbyanalyzingthevariouswaysofsmokepropagationaswellasthefixedfumedischargesysteminsidegarages.However,atthetimewhentheabovefacilitiescan’tmeetthefume-controllingrequirements,themoveablefumedischargesystemwillgiveitsfullplay.Withalltheaboveefforts,theauthorofthisthesisattemptstocarryoutanapplicationresearchonfumecommandcontrolinHengtaiGaragesoastoprovidetheoreticalreferenceforthegreatworkoffirefighting.Keywordsgarage；fumecommandcontrol；fixed；moveable目录中文摘要 I英文摘要 II目录 III1绪论 12车库的基本情况 13 车库内部各部位的烟气控制方式 23.1停车场的烟气控制方式 33.2储藏室的烟气控制方式 33.3楼梯间的烟气控制方式 43.4设备用房的烟气控制方式 44移动防排烟设施在火场上的应用 54.1停车场机械排烟技术 54.1.1排烟装备到场前 64.1.2排烟装备到场后 64.1.3排烟时注意事项 74.2密闭防烟在储藏室火灾中的应用 74.2.1在灭火战斗中的应用 74.2.2在地下物品储藏室灭火战斗中的注意事项 84.3楼梯间防烟方式的应用 94.4设备用房防排烟方式的应用 95结论 11参考文献 126致谢 13第12页共12页1绪论随着我国经济建设的发展，地下建筑逐年增多。由于地下建筑具有电气负荷大，可燃材料使用多，自然通风与自然采光条件差等特点，一旦发生火灾极易造成重大人员伤亡和经济损失，特别是地下车库起火后，烟气控制不当，会造成严重的危害，因此必须针对车库的特点和火灾规律，研究和确定地下建筑的灭火救援战法及防火控火措施显得极为重要[1]。地下车库是指建筑在地下停放机动车辆的库房或停车场。发生火灾时有如下特点：（1）可燃物多，对空间能见度影响大。车库内的典型可燃物主要为车辆，为了节约用地，一般车库内的停车间距都很小，这就为火灾的蔓延提供了便利。一辆轿车燃烧的火源功率约为3MW，并且在火灾发展初期燃烧的热释放速率增加较快，汽车内主要的可燃物包括皮革、塑料、棉布等。因此燃烧产物中生成的烟气量较大。（2）有爆炸危险性。车辆燃油（气）漏出，挥发的蒸气与空气混合，形成爆炸性气体，遇火源能引起爆炸；油箱在火焰的燃烧下，也会发生膨胀爆裂，油料喷溅，扩大火势。（3）造成连锁反应。密集停放的车辆，其中一辆起火后，猛烈的火势会迅速向周围车辆蔓延，引起连锁反应。附建式的地下车库，着火后，还可能引起地上建筑的火灾。（4）车辆疏散困难。车辆停放密集，驾驶员锁闭车门，远离车场，致使车辆不易很快疏散；燃烧浓烟影响视线，不利车辆疏散；起火车辆堵塞主要通道，妨碍其他车辆疏散。2车库的基本情况沧州市恒泰地下车库位于沧州市开发区，2009年2月建成，是开发区汽贸公司车辆的存储地点。车库共分为地上和地下两部分。地下部分为车库的主体。建筑面积3500㎡，采用钢筋混凝土结构，耐火等级为一级。车库楼板厚11cm，保护层厚度为13cm的现浇整体式梁板，耐火极限2小时。该车库采用耐高温的轴流风机[2]，风机在280℃时连续工作30分钟。排风风管的材料为不燃材料制作。排气口设置在车库的下部，排烟口设置在上部。车库主要有供车辆停靠的停车车库（以下简称停车场），储藏室、消防控制室、设备用房，安全车道（一条）、楼梯间等组成。重要部位包括停车场、储藏室、楼梯间、设备用房四部分组成。停车场主要用来停放机动车辆，面积3000㎡，空间较大。主要用于停靠小型和大型两种类型的机动车。停车场内设有自动喷水灭火系统，每个停车位的上方都设有直立型喷头。车库的北侧有50余个储藏室，主要储存机动车的燃油，汽车轮胎等物品。储藏室结构为钢筋混凝土结构，耐火性和密闭性良好。在储藏室的北侧有5个楼梯间，其楼梯间的封闭门采用乙级防火门，是通向地上办公室的疏散通道，若地下车库发生火灾，该楼梯间也是烟气向地上办公层蔓延的重要途径，对楼梯间进行烟气控制是非常必要的。地下车库具体情况如图1所示。 图1恒泰车库通风系统地上部分是公司的办公场所，建筑面积500㎡，可通过地下五个楼梯间通往地上。车库内部各部位的烟气控制方式烟气的危害性极大。大量的实例表明，火灾中大部分人员伤亡均因烟气所致。因此防排烟是地下车库防火设计的一项重要内容。通过对该车库内部设计的体会，试对该车库的烟气控制做进一步探讨。3.1停车场的烟气控制方式停车场的面积为2500㎡，内部设有机械排烟系统[3]，有一个轴流式风机，两个单层百叶风口和两个双层百叶风口组成。它按照防烟分区来设置排风（排烟）管道，既能满足平时的排风需要，也能满足火灾时的排烟需要。支管的排烟口，平时关闭，火灾时开启，以满足较大的排烟量的需要。火灾发生时，排风机继续运转、关闭非着火防烟分区的阀门、集中对着火防烟分区排烟，送风系统继续补风，使气流由非着火区向着火区流动。当烟气蔓延至相邻防烟分区，该防烟分区风口打开，当烟气温度超过280℃时，重力式防火阀关闭，停止对该防烟分区的排烟。该车库设有排烟和排风兼用的机械排烟系统，由于平时排风与火灾时排烟兼容于一个系统，共用一套风管，因此排烟口和排风口的控制变得比较3.2储藏室的烟气控制方式《建筑设计防火规范》中对储存物品的火灾危险性分类表规定：丁、戊类主要储存难燃和不燃物品，丙类储存的物品主要是指闪点≥60℃的液体和可燃固体。具体情况如表1所示。《人民防空工程设计防火规范》规定丙、丁、戊类地下物品储藏室可采用密闭防烟措施[4]。由于恒泰车库地下储藏室围护结构的密闭性能做到：第一，储藏室的顶棚、楼板与墙壁的交角接缝处，没有缝隙，防止了发生火灾时所产生的烟气从这些缝隙泄漏到与其毗邻的非着火储藏室中去；第二，处在防火分区或防烟分区之间的房间隔墙及楼板做成了防火隔烟形式，同时有效避免了各种管道穿越这些构件。在非穿越不可时，管道本身不但要采取了一定的防火防烟措施，还在穿越处的间隙都用非燃材料填塞严密[5]。储藏室采用钢筋混凝土结构，里面存储供汽车使用的导热油，汽车轮胎（属于丙类品），因此可采用密闭防烟方式。当该储藏室发生火灾时，由于可燃物的燃烧，会产生大量的烟和热，并形成炽热的烟气流。由于高温烟气和周围常温空气密度不同，产生的浮力使烟气在空间处于流动状态。此时将着火房间封闭起来，杜绝新鲜空气流入，使之缺氧窒息而熄灭，以达到防烟的目的储藏室类别项别储存物品的火灾危险特征丙12闪点大于等于60℃可燃固体丁难燃烧物品戊不燃烧物品表1储存物品的火灾危险性分类3.3楼梯间的烟气控制方式储藏室发生火灾时，楼梯间是烟气从地下蔓延到地上办公场所的重要途径。为了防止火灾沿着楼梯间蔓延到地上，把烟气控制到一定的范围内，要求保持疏散楼梯间和地下储藏室和走廊（储藏室之间的通道）之间保持一定的压差。即：疏散楼梯间空气压力>储藏室外走廊烟气的压力>周围空气压力，维持这种压差，就要采用加压送风系统来提供有效正压，在楼梯防火门开启时防止烟气进入楼梯间。该车库内部防烟楼梯间及其前室的加压送风口采用自垂式百叶风口并单独分开设置，五个楼梯间分别设置一个送风口，采用一台风机通过竖井上开设的送风口的集中送风。当发生火灾时，应该立刻开启风机通过风口向防烟楼梯间及其前室送风，加大其内在压力，阻止走道内的烟气进入，可达到防烟的目的。在加压送风时，应注意防烟楼梯间及其前室内的压力，压力不能过大。楼梯间应保持40-50pa的压力，前室保持25-30pa左右正压较为合适。3.4设备用房的烟气控制方式该车库的两个设备用房用于存储汽车的零配件以及一些电器设备。在墙的上部设有机械排烟口。设备用房发生火灾产生的高温烟气，其密度要比冷空气小，同时，由于受到浮力作用向上升起，遇到水平楼板或顶棚时，改为水平方向继续流动，这就形成了烟气的水平扩散[6]。这时，如果高温烟气的温度不降低的话，那么，上层将是高温烟气，而下层则是常温空气，形成明显分离的两个层流流动。图2设备用房火灾烟气流动状态实际上，烟气在流动扩散过程中，一方面总有冷空气参混，另一方面受到楼板、顶棚等建筑维护结构的冷却，温度逐渐下降。沿水平方向流动扩散的烟气碰到四周维护结构时，进一步被冷却并向下流动。逐渐冷却的烟气和冷空气流向燃烧区，形成了室内的自然对流流动[7]，火越烧越旺，如图2所示。此时启动机械排烟系统，对着火房间进行机械排烟。该设备用房采用负压机械排烟方式[8]，如图3所示。排烟机运转，将室内内产生的高温气体排至室外。图3设备用房排烟移动防排烟设施在火场上的应用车库内部固定的防排烟设施有机械加压送风设施、机械排烟设施。当车库发生火灾时，这些固定的防排烟设施能很好的在火灾初期控制烟气的扩散[9]，为消防战斗人员进行灭火救援以及人员的自救提供了很好的条件。但是，固定防排烟设施具有许多不稳定的因素，比如：（1）发生火灾时，电气设备、管道等容易受到损坏，导致车库内部防排烟设施的不能用；（2）当温度高于280。C时，机械排烟系统在30分钟后将自动关闭[10]；（3）固定的防排烟设施在防排烟时不灵活。由此可以看出，利用内部的固定防排烟设施并不能对烟气实行长期、有效的控制，这就需要用到移动的防排烟设施进行烟气控制，移动式的防排烟方式具有灵活、机动、持久等优点，可以对烟气进行很好的控制[11]。4.1停车场机械排烟技术停车场发生火灾后，积极有效的排出火场烟雾，可提高火场能见度，降低库室温度，有利于尽早展开灭火，缩短施救时间。利用配置的排烟机、排烟车实施移动式排烟，方式上是确定一个远离火源的通道，即对没有作为进攻的通道实施排烟，或者是在距火源较近的通道，对进攻的通道实施送风。这可以通过其它出口驱散烟雾，为内攻人员送上新鲜空气，作为抢险人员轮换休息地带。在实施移动排烟时，输出口要尽可能放在车库外，送风时吸风口必须吸到新风，所以在纵深距离长的条件下排烟，可采用移动式排烟机、排烟车接力，效果更好。4.1.1排烟装备到场前排烟装备到场前，消防队员应该根据现场的实际情况进行火场侦查，找出最为科学合理的排烟位置，并设置警示标志，以便排烟装备到达后迅速进行火场排烟，同时应注意车库的出入口位置数量和当时气候环境，以及排烟装备所配备的排烟机类型，准确定位排烟装备的排烟位置，避免反复换位，贻误战机。4.1.2排烟装备到场后排烟装备到场后，应该停放在需要进行排烟的排烟口处，对于排烟车来讲车头向外，确保安全排烟，排烟车是采用机械送风、抽排烟雾的方式，对火灾部位强制抽风排烟。进行排烟时，要以下风口作为排烟口，与主风机相接，其他出入口采用自然通风或送风机送风[12]。在排烟时要保证一个出入口作为进风口，另一个作为排烟口，可以利用消防移动排烟装备的正压送风和负压排烟方式相结合进行排烟。但在使用移动式排烟装备进行正压送风方式时，一定要在确认地下车库不会因送风而发生爆燃的情况下才可以实施，对火场情况不明，底数不清，不能确保排烟车安全时，不得使用此法。若车库内有大量可燃易爆气体，最好采用水力排消烟机，防止因产生电火花或静电而导致灾情进一步扩大。它利用消防压力水作为动力，驱动水轮机转动，从而带动风机转动。排消烟机上装有水雾喷头，排烟机工作时既可以排烟，又可利用喷出的水雾粒子与烟气中的固体粒子结合降落起到消烟功能，如图4所示。图4水力排消烟机水力排消烟机将大量的新鲜空气以及水雾输送到火灾现场除了具有排烟功能以外，还具有降低周围的温度，对火灾现场起到冷却降温的作用，同时水力排消烟机工作时形成一道屏障，阻挡热量蔓延，具有良好的隔热效果。如果车库内没有易燃易爆气体，但烟雾浓烈，烟气很难排至地面时可采用多种消防装备相结合的方法，灵活运用。（1）排烟车与小型排烟机联用，在找到烟源而停车场内部结构复杂不利于烟气的流动和控制时，可由战斗员在内部放置小型机动排烟机，向已控制的排烟口传导烟气，外部由消防排烟车连续排烟，从而加快排烟速度，为救援行动赢得宝贵时间[13]。（2）水罐消防车与排烟装备的配合使用，火灾现场主要任务是灭火、排烟、救助，排烟装备与水罐车到达现场，一般都是同步工作，边灭火边排烟，根据火场的情况，先利用水罐车出枪控制火势，防止蔓延扩大，同时，将排烟装备放在排烟处进行排烟，此时应注意避免水枪溅射到排烟机内部造成机械故障。（3）消防照明车与排烟装备的配合使用[7]，照明车到达现场打开照明灯，确定排烟区域和火灾现场情况，排烟装备进入排烟区启动排烟机实施排烟工作，在烟气得以控制或减小时开始派战斗员进行内攻和搜救活动，注意照明车的照明角度，减少死角，为排烟救助提供有利保障。4.1.3排烟时注意事项地下车库火场排烟难度大，要求高，且潜在着火势蔓延的危险性，排烟时，应注意正确选择时机、方法及部位，以防止因排烟改变火势蔓延的方向和扩展速度，对灭火工作造成新的困难，因此必须注意以下问题：（1）排烟时，做好射水准备，防止爆燃或火势蔓延：在开启门窗进行排烟时，应以开花、雾状水流掩护防止爆燃的发生；为防止高温烟气排出时，在途经处造成火势蔓延，在这些部位要作好射水准备；（2）根据空气受热膨胀产生浮力的道理，冷空气留在下面，热空气悬浮在上面的规律，排烟口宜设在靠近火点的下风侧，排烟效果的最好位置是距离顶部下表面高度1m以内的范围，排烟装备应该尽量布置得要高；（3）固定式机械排烟只适用于火灾初期，在火灾进入猛烈发展阶段，排烟的效果可能会大大降低；（4）当地下车库正压送风和负压排烟相结合时，送风排烟不适用于地下车库气体火灾扑救，强制送风的结果可能会导致可燃气体发生爆炸；（5）使用时，要防止排烟口的热气流引燃邻近建筑及可燃物，造成二次灾害事故，因此要考虑着火部位周围的情况，烟火有无蔓延的可能，根据现场情况选择安全地段，必要时部署必要的防御力量，防止火灾蔓延扩大；（6）还应注意送风机出口的送风管应伸入到远离地下车库出入口的尽头下部，排烟机的吸入口则应设置在地下车库出入口内侧上部。4.2密闭防烟在储藏室火灾中的应用4.2.1在灭火战斗中的应用火灾发生时，因储藏室物资储存相对集中，燃烧速度快，中心温度可达1000℃以上，火势猛烈，而且储藏室围护结构呈封闭状态。火灾时烟气难以向室外扩散，火烟温度高，成堆物资燃烧塌坍后堵塞通道，灭火人员难以靠近火点，火灾扑救困难。有统计资料分析表明，地下场所中储藏室是易发生火灾的地方，而且后果十分严重，火灾发生不但引发人身伤亡、物资毁坏、储藏室密闭防烟方式就是当此类储藏室发生火灾时，根据其结构呈封闭状态，烟气量大的特性，在火灾初起阶段，消防人员未到以前，可依靠单位内部人员来控制火势。也就是说，火灾发生时采取关闭通道上的房门等措施达到火区内外隔断，让火情由于缺氧而自行熄灭的一种方法[8]，对于储藏室进入的人员较少又不长时间停留，发生火灾时人员能比较容易疏散出去，应采取密闭防烟这种方法。这对于初起火灾的扑救，一则避免火灾的扩大，二是减少火灾损失，所以具有十分重要的意义。在最不利的条件下，地下物品储藏室初期火灾失去控制而发展成为中期火灾。由于消防人员进攻路线缺乏，很难接近火源，加之能见度差、空间小、操作受阻、烟雾高温等诸多因素的强烈影响，进攻储藏室内灭火几乎是不可能的。此时最好采用密闭防烟。但需要考虑如下因素：此储藏室的耐火等级一般不应低于二级，而且储藏室内部空间的密闭性要好，保证空气不能自由流通。这就是说随着火势的增大，氧气逐渐减少，可燃物的燃烧将由于供氧不足而减弱。当氧气低于12%之后，燃烧逐渐熄灭。应根据现场情况在外围出水保护场所结构，防止燃烧变形坍塌。恒泰车库储藏室发生火灾，消防排烟装备无法将烟气排除时，可采密闭防烟的方法，首先关闭储藏室的防火门，停止空调系统风机运转，当防火门损坏时，可在国道内修筑临时防火墙，可用草袋上沙土垒筑。在防火墙的上、中、下三个部位插入直径为35～50mm的铁管，作为采取气样、检查温度之用。铁管外用木塞堵住。定期监测和分析封闭区内的温度与空气成分，如符合下列条件时，可判定火灾已熄灭。气体温度降至30℃以下，一氧化碳浓度持续稳定在0.001%以下，氧气浓度低于2%。之后采取启封措施，启封前先在封闭墙外修筑一个带门的临时防火墙。拆除封闭墙时，先把临时防火墙的门关闭，阻止新鲜空气的流入，防止火灾蔓延甚至发生爆炸，在水墙的保护下启封。4.2.2在地下物品储藏室灭火战斗中的注意事项（1）查明起火部位，是丙类物品起火，还是其他物品起火。（2）查明燃烧的物品，是可燃固体燃烧，还是其他物质燃烧。（3）查明燃烧的状态，是阴燃、猛烈燃烧，还是有爆炸危险。（4）查明地下物品储藏室的平面布局。（5）查明地下物品储藏室周围的道路、水源及结构情况。（6）搞好安全防护凡是侦察或灭火的人员，均应佩带氧(空)气呼吸器，并于使用前按规定进行检查。（7）合理应用手段需要采取密闭防烟灭火措施时，要迅速关闭储藏室密闭门。在有条件的情况下，可往灌注液氮、二氧化碳等来惰化或稀释火区空气，使氧浓度下降，并迅速降低火场温度达到冷却灭火。（8）防止火源复燃地下物品储藏室火势被窒息熄灭后，要认真检查是否还有阴燃火源。尤其是可燃固体阴燃火灾，难燃和不燃物品释放的烟气。要慎重处理，灭火后留出一定力量监护火场，一有复燃征兆(冒烟等)，立即采取措施。4.3楼梯间防烟方式的应用楼梯间一般来说可燃物较少，大多数情况下都不是起火部位，但很容易受到烟气的扩散蔓延的影响，且蔓延速度较快。作为人员逃生的必经之路，保证楼梯间良好的呼吸环境，是尤为重要的。 正压送风通常能改善楼梯间，至少是在楼梯间的某一特定部分的情况。为帮助消防队员接近着火点，可在办公室通往地下储藏室的入口处布置水枪阵地来控制烟气，消防队员可在喷雾水的保护下实施内功灭火。4.4设备用房防排烟方式的应用设备用房发生火灾，要根据现场燃烧状态灵活的对烟气进行控制。若房门开启，室内处于稳定燃烧阶段，可在有水枪保护的情况下，开启屋顶排风口，用风机直接向室内送风。这样虽然使燃烧物的燃烧速率增大。但从灭火时间上来看，在采取有效的灭火措施情况下进行送风，将有助于缩短灭火时间，大大减少财物损失。送风时，送风机位置不易靠近排烟口，以防所排烟气重新被吹入房间，其位置最好能与排烟口成直线型，以达到最理想的效果[14]。另外，应尽量使送风机从未着火部位向着火部位送风，以防可能发生火势蔓延。在房间内没有人员被困的情况下，最有效的方法是将风机设在门道内，并封闭门道的其余部分，这将最大限度地增加隔间内的压力或通过隔间的空气流量。若房门关闭，氧气供给不充足，且排烟口损坏，室内火灾处于阴燃状态，室内的烟气向屋顶聚集，救援人员到达现场后，打开房门必定引起轰然[9]。此时可采用破拆和喷雾水相结合的方法疏散烟气。笔者认为应首先对着火房间的门进行破拆[10]，破拆位置应选择在门的下部。破拆前应设好水枪阵地，在喷雾水的保护下进行破拆，破拆完成后，喷雾水向室内射水。待火势得到控制后，可对设备用房的顶部进行破拆。消防指挥人员决定凿孔排烟前，应就火场情形及灭火计划做通盘考虑。破拆排烟口的选择设置一般要考虑建筑物的类型、燃烧部位、暴露物