水電站煙氣流動(dòng)及機(jī)械排煙模式的應(yīng)用分析

王培培

【摘要】在社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的背景下，為了進(jìn)一步滿足社會(huì)用電需求，并落實(shí)節(jié)能環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的內(nèi)在要求，我國(guó)逐漸加大了對(duì)水電資源的開(kāi)發(fā)建設(shè)力度。在此過(guò)程中，對(duì)于水電站地下洞室以及主要的作業(yè)場(chǎng)所而言，因作業(yè)換進(jìn)的特殊性使得火災(zāi)安全問(wèn)題隨之凸顯，一旦發(fā)生火災(zāi)將帶來(lái)嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失與人員傷亡?；诖?，本文針對(duì)水電站主變洞這一火災(zāi)高發(fā)區(qū)下相應(yīng)煙氣流動(dòng)特與機(jī)械排煙模式的運(yùn)用問(wèn)題進(jìn)行了探討，并提出了對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】水電站；煙氣流動(dòng)；機(jī)械排煙模式；應(yīng)用；分析

前言

在地下水電站工程中，相應(yīng)的建筑物類型較多，通常包括了主廠房、主變洞、母線洞以及排風(fēng)洞等，在實(shí)際踐行的過(guò)程中，因工藝技術(shù)落實(shí)不到位，以及防火安全意識(shí)理念的淡薄，致使存在著較大的火災(zāi)安全隱患。而從歷年來(lái)地下水電站所發(fā)生的火災(zāi)情況看，主變洞是火災(zāi)隱患發(fā)生的重點(diǎn)區(qū)域，要想實(shí)現(xiàn)對(duì)這一安全風(fēng)險(xiǎn)隱患問(wèn)題的有效控制與規(guī)避，就需要在明確相應(yīng)排煙特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)機(jī)械排煙模式的科學(xué)合理搭建，因此，針對(duì)這一課題展開(kāi)研究現(xiàn)實(shí)意義凸顯。

1、水電站排煙特征與所帶來(lái)的危害

在地下水電站中，相應(yīng)工作環(huán)境呈現(xiàn)出了明顯的濕熱性特點(diǎn)，與城市地下空間建筑相比而言，在防火安全方面存在著很大的差異性，具體而言，表現(xiàn)為：第一，在整個(gè)地下水電站中，空間體積大，同時(shí)，相應(yīng)火災(zāi)排煙量極大，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明排煙量需求大概在幾十萬(wàn)立方米/小時(shí)，所以在設(shè)計(jì)送風(fēng)與排煙系統(tǒng)的過(guò)程中難度較大。第二，在水電站內(nèi)部，因相應(yīng)設(shè)備布局的限制，如采用傳統(tǒng)的火災(zāi)排煙通過(guò)氣流組織方式，則相應(yīng)的排煙效率極低。第三，地下水電站在整個(gè)的構(gòu)造上形式較為復(fù)雜，且布置的設(shè)備都是用于發(fā)電的，基于這一特點(diǎn)下，使得火災(zāi)呈現(xiàn)出了多樣性特征。第四，地面存在著大量的補(bǔ)風(fēng)，且在相應(yīng)補(bǔ)風(fēng)模式上也存在著較大的差異性，進(jìn)而對(duì)相應(yīng)的排煙系統(tǒng)造成了一定的影響。

基于如上特點(diǎn)下，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，大量的熱氣與煙氣難以實(shí)現(xiàn)有效排出，加上傳統(tǒng)防火隔離分區(qū)的設(shè)置難度大，且使用常規(guī)的滅火設(shè)備難以達(dá)到有效滅火的目的，而在人員疏散上的難度極大，進(jìn)而埋下了嚴(yán)重的生命安全隱患，同時(shí)也帶來(lái)的巨大的損失與影響。因此，結(jié)合水電站發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙氣流動(dòng)的特點(diǎn)與排煙的特征，需要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)排煙模式的優(yōu)化與完善。

2、水電站煙氣流動(dòng)與機(jī)械排煙模式的具體運(yùn)用

2.1 1：2模型試驗(yàn)與FDS數(shù)值模擬

為了明確在不同排煙量下，相應(yīng)火災(zāi)產(chǎn)生的溢流煙氣在搬運(yùn)道內(nèi)的排煙過(guò)程，本文借助1：2模型試驗(yàn)與FDS數(shù)值模擬相結(jié)合的方法進(jìn)行了研究，并得出：在搬運(yùn)道內(nèi)，相應(yīng)的排煙系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)溢出煙氣高度的控制，基于相應(yīng)規(guī)范的要求下進(jìn)行計(jì)算，得出在搬運(yùn)道機(jī)械排煙中，主變室火災(zāi)的熱釋放速率為0.5MW/1MW/2MW時(shí)，相應(yīng)煙氣高度的有效控制范圍在6.6m/6m/5m。

而在FDS軟件的運(yùn)用下，實(shí)現(xiàn)了基于主變室火災(zāi)時(shí)，相應(yīng)搬運(yùn)道機(jī)械排煙過(guò)程的模擬，進(jìn)而針對(duì)在0.5MW-5MW下，相應(yīng)主變室火災(zāi)在不同排煙量下，相應(yīng)搬運(yùn)道內(nèi)煙氣控制效果，得出的結(jié)果為：基于相應(yīng)規(guī)范的要求下，在進(jìn)行排煙的過(guò)程中，基于搬運(yùn)道的排煙系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣層高度的有效控制，因此呈現(xiàn)出了良好的排煙效果，同時(shí)補(bǔ)風(fēng)作用凸顯，并經(jīng)過(guò)計(jì)算得出在主變室發(fā)生火災(zāi)時(shí)，搬運(yùn)道內(nèi)的煙氣溫度在180℃以內(nèi)，因此，能夠作為逃生通道進(jìn)行使用。而基于可見(jiàn)度下，在搬運(yùn)道內(nèi)，2m以下的區(qū)域相應(yīng)可見(jiàn)度能夠達(dá)到10m以上，所以按照相應(yīng)規(guī)定，120m3/（h·m）能夠滿足逃生之需。因此在實(shí)際針對(duì)機(jī)械排煙進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可按照這一理論規(guī)范進(jìn)行優(yōu)化與完善，以促使相應(yīng)的額排煙模式能夠?yàn)闈M足火災(zāi)逃生之需奠定基礎(chǔ)。

2.2 基于2DPIV激光粒子實(shí)驗(yàn)研究

針對(duì)水電站地下主變洞火災(zāi)煙氣流動(dòng)以及機(jī)械排煙進(jìn)行研究的過(guò)程中，還采用了2DPIV激光粒子實(shí)驗(yàn)這一方法，并得出如下結(jié)論：第一，在地下水電站的主變室空間中，屬于受限空間的典型代表，所以，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，基于浮力驅(qū)動(dòng)下的煙羽流會(huì)將周圍的空氣不斷卷吸，此種情況下，相應(yīng)空間尺的環(huán)流運(yùn)行速度逐漸放緩，而在補(bǔ)風(fēng)口位于主變室上下部位時(shí)，基于補(bǔ)風(fēng)的作用下，會(huì)在主變室內(nèi)的不同位置上形成漩渦，相應(yīng)空氣流速在0.1m/s，所以這就意味著基于不同補(bǔ)風(fēng)口位置下，對(duì)相應(yīng)煙氣流動(dòng)速度的影響并不大。第二，借助2DPIV進(jìn)行拍攝，能夠看出相應(yīng)的搬運(yùn)道排煙口所處于的截面，和FDS模擬下所形成的速度場(chǎng)相比，比較相似，且在排煙口以及補(bǔ)風(fēng)處這兩個(gè)位置上，相應(yīng)煙氣速度要比其他的位置大，進(jìn)而致使形成了漩渦現(xiàn)象，而此種情況下，則能夠?yàn)橄鄳?yīng)人員首先有效逃生奠定基礎(chǔ)。

3、總結(jié)

在地下水電站中，主變洞是火災(zāi)的高發(fā)區(qū)，也是進(jìn)行機(jī)械排煙設(shè)計(jì)的難點(diǎn)所在，而一旦相應(yīng)排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)將帶來(lái)嚴(yán)重的影響與損失。因此，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械排煙模式的完善運(yùn)用，本文在明確水電站排煙特征以及所存在的安全威脅隱患的基礎(chǔ)上，借助1：2模型試驗(yàn)與FDS數(shù)值模擬的方式以及2DPIV激光粒子實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究，在此過(guò)程中為實(shí)現(xiàn)機(jī)械排煙模式的完善設(shè)計(jì)與運(yùn)用提供了相對(duì)科學(xué)的理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]武曄秋.水電站地下主變洞火災(zāi)煙氣流動(dòng)及機(jī)械排煙模式研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2013.

[2]郭張.地下水電站主變洞搬運(yùn)道火災(zāi)煙氣流動(dòng)與控制[D].西安建筑科技大學(xué)，2012.

[3]馬江燕，李安桂，武曄秋，胡江，肖斌，張鵬，丁季芳，楊志剛.地下水電站主廠房母線層端部火災(zāi)煙氣流動(dòng)與機(jī)械排煙模擬[J].暖通空調(diào)，2011，02：99-103+22.