消防工程畢業(yè)論文.doc

氮?dú)鉁缁饎┰诜忾]空間的作用機(jī)理及其應(yīng)用的研究專業(yè)：安全技術(shù)及工程方向：消防工程摘要論文提出在建筑火災(zāi)中使用氮?dú)鉁缁饎⒏鶕?jù)氣體滅火系統(tǒng)選擇的影響因素，應(yīng)用模糊系統(tǒng)理論，建立模糊綜合評價(jià)的指標(biāo)體系和評價(jià)模型，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面分析其可行性；討論注入氮?dú)獾牟煌鲬B(tài)和燃燒消耗作用對大型封閉火區(qū)中氧濃度變化的影響,建立氮?dú)庾⑷肓?、氧濃度變化及注入時(shí)間的動(dòng)態(tài)關(guān)系；論文分析封閉火區(qū)中可燃?xì)怏w層的形成,特性及其預(yù)防措施；初步建立了固定式和移動(dòng)式氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)的設(shè)計(jì)，并對泄壓口的位置及固定系統(tǒng)的管網(wǎng)壓力損失計(jì)算進(jìn)行了探討；論文討論地下建筑火災(zāi)撲救中可能出現(xiàn)的問題，提出采用封閉注氮法滅火時(shí)的一些技術(shù)和措施；關(guān)鍵詞：哈龍?zhí)娲?；氣體滅火；氮?dú)鉁缁饎?；可行性分析；地下建筑火?zāi)ABSTRACTThisdissertationputsforwardtheapplicationofthenitrogen-extinguishingagentintheundergroundbuildingfirefighting.Thefeasibilityofnitrogenextinguishingagentisanalyzedbasedontechnicalandeconomicalindex.Itanalyzestheinfluenceofthedifferentmovingstatusoftheinjectingnitrogenandoxygen-consumingonthevariationofoxygenconcentrationinenclosurefireareas.Adynamicrelationshipamongtheamountofinjectingnitrogen,thevariationoftheoxygenconcentrationandthetimeinjectingnitrogenisestablished.Theformationandfeaturesofcombustiblegaslayerareanalyzed,andsomecontrolmeasuresarebroughtforward.Thedissertationalsodiscussestheelementarydesignmethodoffixednitrogenfire-extinguishingsystem,thelocationofpressure-decreasingorificeandthecalculatingformulationofthepipepressureloss.Somepossibleproblemsappearinginextinguishingundergroundbuildingfireandrelativetechnologiesandmeasuresarediscussed.ApplyingFuzzySystemtheory,thedissertationestablishestheassessmentindex-systemofthegasfire-extinguishingsystembasedoninvestigatingandanalyzingitsinfluencingfactors.Theexampleshowsitisreliable.KEYWORDS:HalonAlternative；GasFire-Extinguishing；NitrogenExtinguishingAgent；Feasibility-Analyzing；UndergroundBuildingFireI目錄摘要第1章緒論.11.1引言.11.2地下建筑火災(zāi)特點(diǎn)和消防難點(diǎn).21.2.1地下建筑火災(zāi)特點(diǎn).21.2.2消防難點(diǎn).31.3氣體滅火概述.41.3.1火災(zāi)類型.41.3.2有關(guān)氣體滅火的幾個(gè)基本概念.41.4國內(nèi)外滅火劑研究現(xiàn)狀.51.4.1水添加劑的發(fā)展.51.4.2泡沫滅火劑的發(fā)展.61.4.3干粉滅火劑的發(fā)展.81.4.4氣體滅火劑.91.4.5哈龍滅火劑的發(fā)展.101.5哈龍滅火劑面臨的問題及其替代品的研究現(xiàn)狀.111.5.1哈龍滅火劑面臨的問題.111.5.2哈龍?zhí)娲鷾缁饎┑倪x擇原則.121.5.3哈龍?zhí)娲鷾缁饎┭芯楷F(xiàn)狀.121.5.4常用哈龍?zhí)娲鷾缁饎┑臏缁饳C(jī)理及其特點(diǎn).131.6課題研究的意義.161.7課題的研究內(nèi)容.171.8本章小結(jié).18第2章氮?dú)鉁缁饎┑目尚行匝芯?192.1引言.192.2氮?dú)饧捌渌娲鷾缁饎┑募夹g(shù)特性.202.2.1滅火性能.202.2.2環(huán)境保護(hù).222.2.3毒性.222.3氮?dú)夂推渌娲鷾缁饎┑木C合評價(jià).262.3.1評價(jià)的指標(biāo)體系.272.3.2綜合評價(jià)指標(biāo)集的建立.272.4定性參數(shù)的處理方法.282.4.1定性指標(biāo)特征值和權(quán)重的處理.282.4.2集值統(tǒng)計(jì)法應(yīng)用舉例.312.5多目標(biāo)多層次的模糊綜合評價(jià)模型.312.4.1最低層相對隸屬度的計(jì)算.312.4.2第i分系統(tǒng)的單排序.322.4.3上一層次的排序.34II2.6氮?dú)馀c其它氣體滅火系統(tǒng)的綜合評價(jià).342.7地下建筑火災(zāi)中使用氮?dú)夂推渌栊詺怏w特性分析.352.8結(jié)論.362.9本章小結(jié).36第3章氮?dú)鉁缁饎┰诜忾]空間的作用機(jī)理.373.1引言.373.2封閉火區(qū)中氧濃度變化的影響因素.373.3注入氮?dú)獾牟煌鲬B(tài)對火區(qū)氧濃度的影響.383.3.1紊流狀態(tài)下氧氣、氮?dú)鉂舛扰c注入時(shí)間及流量的動(dòng)態(tài)關(guān)系.383.3.2層流狀態(tài)下氧氣、氮?dú)鉂舛扰c注入時(shí)間及流量的動(dòng)態(tài)關(guān)系.403.3.3氮?dú)庠诓煌鲃?dòng)狀態(tài)下對氧濃度變化的影響比較.423.4燃燒耗氧作用對封閉火區(qū)中氧濃度的影響.432.2.1火區(qū)完全密封下燃燒消耗作用對氧濃度的影響.442.2.2不完全密封時(shí)消耗對空間中氧濃度的影響.452.2.3稀釋和消耗作用對氧濃度變化的綜合影響.463.5燃燒生成物對氧濃度的影響.473.6注入氮?dú)獬饰闪髁鲃?dòng)的條件.503.7封閉空間的溫度變化.503.10.1無氮?dú)庾⑷霑r(shí)的溫度變化.513.10.2氮?dú)庾⑷霑r(shí)的溫度變化.533.8注入氮?dú)獾牟煌鲬B(tài)對可燃?xì)怏w層的影響.553.8.1火區(qū)中的可燃?xì)怏w層.553.8.2層流中的可燃?xì)怏w層.573.8.3紊流中的可燃?xì)怏w層.573.9本章小結(jié).59第4章氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)設(shè)計(jì).604.1引言.604.2氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)的適用范圍.604.2.1適用場所.604.2.2不適應(yīng)場所.604.3氮?dú)鉁缁饎┯昧坑?jì)算.614.3.1滅火劑的設(shè)計(jì)濃度.614.3.2防護(hù)區(qū)的爆炸性.614.3.3氮?dú)獾脑O(shè)計(jì)滅火濃度.624.3.4滅火劑設(shè)計(jì)用量計(jì)算.634.3.5設(shè)計(jì)系數(shù).644.4防護(hù)區(qū)設(shè)置要求.654.4.1防護(hù)區(qū)的確定.654.4.2防護(hù)區(qū)開口.654.4.3建筑構(gòu)件的耐壓性能和防護(hù)區(qū)泄壓.664.4.4建筑構(gòu)件的耐火性能.68III4.5滅火系統(tǒng)的管網(wǎng)設(shè)計(jì).684.5.1管網(wǎng)設(shè)計(jì)的環(huán)境溫度.684.5.2設(shè)計(jì)流量計(jì)算.694.5.3管道內(nèi)徑計(jì)算.694.5.4噴咀孔口面積計(jì)算.704.5.5管網(wǎng)壓力損失計(jì)算.704.6移動(dòng)式氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)設(shè)計(jì).734.6.1制氮設(shè)備的選擇.734.6.2氮?dú)鉁缁饎┯昧坑?jì)算.754.6.3氮?dú)獾淖⑷敕绞?754.6.4輸送管道選擇.754.7本章小結(jié).76第5章氮?dú)鉁缁饎┰诘叵陆ㄖ馂?zāi)中的應(yīng)用研究.775.1引言.775.2直接滅火時(shí)的風(fēng)流紊亂現(xiàn)象、危害及控制.775.3.1煙流.775.3.2火災(zāi)產(chǎn)生的風(fēng)流紊亂現(xiàn)象.775.3.3風(fēng)流紊亂現(xiàn)象的危害.785.3.4風(fēng)流紊亂現(xiàn)象的控制.785.3直接滅火時(shí)的氣體監(jiān)測.795.4火區(qū)封閉.805.5封閉火區(qū)內(nèi)火源狀態(tài)的分析.815.5.1氣樣中被檢氣體濃度的分析判斷.815.5.2氣樣的可靠性.825.6火區(qū)啟封.825.7氮?dú)鉁缁饝?yīng)用實(shí)例.835.8本章小結(jié).86第6章結(jié)論與設(shè)想.87致謝.88參考文獻(xiàn).89攻讀博士期間從事的科研項(xiàng)目及發(fā)表的論文.錯(cuò)誤!未定義書簽。第1章緒論1第1章緒論1.1引言隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及大型城市的發(fā)展，現(xiàn)代地下工程迅速發(fā)展，現(xiàn)代地下空間的利用，在本世紀(jì)60和70年代達(dá)到了空前的規(guī)模，包括平戰(zhàn)結(jié)合的地下居住和公共建筑、地鐵、隧道、地下商業(yè)街、節(jié)約能源型的中小型地下建筑、地下公用設(shè)施和服務(wù)設(shè)施等。在許多國家，公路和鐵路隧道是一種非常便利的運(yùn)輸通道，因而世界范圍的隧道數(shù)量和建立增長都在不斷增加。截止1997年，我國的鐵路隧道總長度已有2457.89km1。隨之而來的是由于隧道設(shè)計(jì)的不合理，以及不斷增加的隧道負(fù)載，使得隧道火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)也不斷加大2。由于地下建筑的特殊性，其火災(zāi)特點(diǎn)使得撲救非常困難。1985年8月19日，西安紅安公司發(fā)生一起地下建筑火災(zāi)，這起火災(zāi)連續(xù)燃燒了5天多。滅火的措施主要是用水，經(jīng)過幾次強(qiáng)攻后，火勢仍然沒有得到遏制，最后使用沙袋封堵所有出入口和通風(fēng)洞，采用窒息滅火，才將大火撲滅，這次火災(zāi)的直接損失達(dá)38萬元。我國地下建筑火災(zāi)延燒時(shí)間最長的一次有41天，這次火災(zāi)造成4名救火人員死亡，80多人受傷3。1990年7月3日，四川達(dá)縣附近的梨子園鐵路隧道一列軍用油罐車爆炸燃燒，使這條鐵路大動(dòng)脈停運(yùn)22天。1993年6月12日，一列原油列車行至藺家川隧道發(fā)生爆炸燃燒，消防隊(duì)員奮勇?lián)渚攘?5個(gè)日夜才把火災(zāi)撲滅4。列車在鐵路隧道內(nèi)著火成災(zāi)的事故后果極為嚴(yán)重。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅50年來國內(nèi)外客貨車在隧道內(nèi)發(fā)生的火災(zāi)事故已達(dá)30多起，我國自1976年以來，在鐵路隧道內(nèi)已經(jīng)發(fā)生了列車事故7起（其中油罐列車火災(zāi)6起），不僅燒毀車輛、運(yùn)輸物資、隧道設(shè)施與線路，而且造成了百余人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失近2000萬元，累計(jì)中斷行車時(shí)間為1800小時(shí)以上，間接經(jīng)濟(jì)損失難于估計(jì)，并且造成不良的社會(huì)影響4。1988年9月，南昌市福山地下貿(mào)易中心發(fā)生大火災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)148.7萬元。2003年2月韓國大邱地鐵發(fā)生火災(zāi)，至少造成196人死亡，直接損失達(dá)40億韓元。這些火災(zāi)的發(fā)生引起了世界各國對隧道、地鐵和地下商業(yè)街等地下建筑物火災(zāi)的高度重視，紛紛成立專門的機(jī)構(gòu)并投入大量的資金進(jìn)行防滅火研究5-7，并規(guī)定在新建隧道、地鐵、地下商業(yè)街等地下建筑中增加消防設(shè)計(jì)，以及盡可能地在原有的地下建筑中增加消防系統(tǒng)8-11。我國也成立了專門的課題對隧道火災(zāi)報(bào)警和消防方法進(jìn)行研究12。由于絕大部分隧道都是遠(yuǎn)離城市的山嶺隧道，而且交通部門沒有專門的消防隊(duì)伍和現(xiàn)代化的消防設(shè)施，因此，即使有著良好的隧道研發(fā)13和重要的預(yù)防設(shè)計(jì)措施，海底隧道火災(zāi)仍然具有極大的破壞性14，15。國內(nèi)的幾次隧道列車火災(zāi)事故，大部分是采用封堵窒息法滅火4?；馂?zāi)發(fā)生初期，主要依靠自動(dòng)噴淋和全淹沒式氣體滅火系統(tǒng)，可采用的方案較多，固定式氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)是其中的一種。當(dāng)這些建筑火災(zāi)規(guī)模進(jìn)一步發(fā)展，使用直接滅火措施不能完全滅火時(shí)，就需要采用封堵窒息法滅火。水是天然的滅火劑，因而其使用范圍也最為廣泛，封堵注水滅火理所當(dāng)然地成為首選。但是用水滅火也存在許多缺點(diǎn)：（1）水滅火可能對地下建筑造成損害；（2）在偏遠(yuǎn)地區(qū)，水量嚴(yán)重不足，滿足不了滅火的用水需求；（3）許多類型的火災(zāi)不能使用水滅火。在全淹沒式氣體滅火系統(tǒng)方面，隨著哈龍?zhí)娲鷾缁饻缁饎┭芯康倪M(jìn)展，人們開始進(jìn)一步深入研究惰性氣體滅火劑的相關(guān)性能和特性。氮中國礦業(yè)大學(xué)（北京校區(qū)）博士學(xué)位論文2氣是一種惰性氣體，具有不導(dǎo)電、無污染、為天然氣體等特性，是真正清潔滅火氣體，它對于撲救A、B、C和D類火災(zāi)都有較好的效果。氮?dú)鉁缁饎┛蓱?yīng)用于地下建筑、地下商業(yè)街、地鐵、隧道、控制室、計(jì)算機(jī)房、圖書館、通訊設(shè)備、變電站、重點(diǎn)文物保護(hù)區(qū)等場所的火災(zāi)。由于具有這些優(yōu)點(diǎn)，國外對它進(jìn)行了大量的研究16，17，希望它能成為一種良好的哈龍?zhí)娲鷾缁饎?，目前國外已出現(xiàn)了商業(yè)化的氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)IG100，但是氮?dú)獾臏缁饾舛雀撸A存壓力大，影響了它的應(yīng)用和推廣，目前只在少數(shù)國家開始使用。氮?dú)獬丝蓱?yīng)用于固定式系統(tǒng)外，還可以作為移動(dòng)式滅火系統(tǒng)應(yīng)用，多年的礦井火災(zāi)防治為此提供最有力的證明18-21。使用移動(dòng)式氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)可以很好地解決用水撲救封閉火區(qū)中存在的問題。因此，采用封閉窒息滅火時(shí)，氮?dú)鉁缁饎└怯兄薮蟮膬?yōu)勢。由于礦井火災(zāi)與地下建筑火災(zāi)的存在許多相同的特點(diǎn)，對氮?dú)鉁缁饎┰诜忾]空間中的作用機(jī)理的研究，將有助于利用在礦井地下火災(zāi)撲救中行之有效的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，使用移動(dòng)式氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)來撲救地下建筑火災(zāi)。此外，在行之有效的哈龍?zhí)娲鷾缁饎┏霈F(xiàn)之前，對固定式氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)的應(yīng)用可行性、以及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，在我國氣體滅火系統(tǒng)的研究中具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。上面提及礦井與地下建筑具有許多相同的特點(diǎn)，但它們究竟有哪些相同的特點(diǎn)呢？下面就對它們的一些共同特點(diǎn)和消防難點(diǎn)進(jìn)行分析。1.2地下建筑火災(zāi)特點(diǎn)和消防難點(diǎn)1.2.1地下建筑火災(zāi)特點(diǎn)地下建筑由于其自身建筑的特點(diǎn)，發(fā)生火災(zāi)的主要特點(diǎn)是：1.煙霧多，易于積聚大多數(shù)地下建筑只有很少的通道與外部進(jìn)行連接，建筑的出口有限，近似于半密閉狀態(tài)，建筑物內(nèi)的空氣與外部交換也少，平時(shí)通過通風(fēng)或空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行供風(fēng)，氧的供應(yīng)比較少。發(fā)生火災(zāi)后，燃燒消耗大量的氧氣，降低了空間中的氧含量，但空氣中的氧含量仍可以維持物質(zhì)的燃燒。在供氧不足條件下，物質(zhì)燃燒不完全，產(chǎn)生大量煙霧；火災(zāi)發(fā)生后，通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)常常因?yàn)殡娫辞袛喽ヅ艧熥饔?，地下建筑的自然通風(fēng)條件比較差，自然排煙的數(shù)量少，有大量濃煙在地下空間蓄積。地下建筑散熱條件差，空間里的溫度會(huì)迅速上升，燃燒會(huì)形成火風(fēng)壓，導(dǎo)致空間中地下建筑內(nèi)的氣壓增高。