煤礦井下車載水噴霧滅火系統(tǒng)

王麗威

（中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司，山西 太原030006）

防爆柴油機(jī)無軌膠輪車是煤礦井下重要的運(yùn)載設(shè)備，具有運(yùn)行數(shù)量多，使用強(qiáng)度大，路況條件差的特點(diǎn)，車輛維修保養(yǎng)較為頻繁。煤礦井下輔助運(yùn)輸巷道斷面尺寸約為20 m2,風(fēng)速最高可達(dá)8 m/s，車輛因異常原因一旦發(fā)生火情，火勢會迅速擴(kuò)大，有害氣體擴(kuò)散，造成嚴(yán)重的井下火災(zāi)事故[1-2]。依據(jù)MT/T 989—2006《礦用防爆柴油機(jī)無軌膠輪車通用技術(shù)條件》規(guī)定：防爆膠輪車應(yīng)配置自動滅火系統(tǒng)或便攜式滅火器等消防裝置；防爆柴油機(jī)功率超過70 kW時，應(yīng)配備車載滅火器或至少2 臺便攜式滅火器；車載滅火系統(tǒng)啟動，則防爆柴油機(jī)應(yīng)能自動熄火。

目前，煤礦井下自動滅火系統(tǒng)采用的火源探測機(jī)理主要有：探測電阻變化的感溫電纜/熱電偶式、探測熱輻射頻率的紅/紫外光波探測式以及常閉噴頭熔斷式；執(zhí)行滅火操作所采用的觸發(fā)元件主要有防爆電動球閥、隔爆電磁閥、氣控閥門以及手控閥門；滅火藥劑通常采用超細(xì)干粉或特制滅火溶液。這類滅火系統(tǒng)在系統(tǒng)可靠性、滅火能力、空間布置以及采購維護(hù)成本等方面尚存在問題，且無法滿足使防爆柴油停機(jī)的功能[3-4]。長期以來，我國煤礦井下防爆膠輪車僅配備便攜式干粉滅火器。

2.改革金融會計監(jiān)管模式。針對金融會計的監(jiān)督管理模式的改革，要從以下兩個方面著手：一是對企業(yè)當(dāng)中參與金融監(jiān)管的各個部門的職能都進(jìn)行明確，合理安排各個部門之間的分工，每個部門之間的信息都要進(jìn)行共享，從而使得每個部門都能對金融會計起到監(jiān)督的作用。企業(yè)根據(jù)現(xiàn)有的金融管理監(jiān)督機(jī)制，根據(jù)不同的情況和種類制定出相對應(yīng)的解決方案，充分利用資源，使得企業(yè)金融的監(jiān)管能夠發(fā)揮最大的作用。二是將監(jiān)察管理原則變更為事前、事中、事后，來對金融會計進(jìn)行監(jiān)管。方案確定之前需要仔細(xì)考量，集思廣益，對制定出的方案也要反復(fù)的檢查，方案實(shí)行之后要做一個全方位的評定，這樣才能反映出企業(yè)最真實(shí)的情況。

水噴霧滅火系統(tǒng)廣泛用于建筑、燃油發(fā)電設(shè)備、電氣設(shè)備、化工設(shè)備、地鐵車站等場所的控火滅火和防護(hù)冷卻[5]。GB 50219—2014《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》指出，水噴霧滅火系統(tǒng)可用于撲救固體火災(zāi)、丙類液體火災(zāi)、飲料酒火災(zāi)和電氣火災(zāi)，并可用于可燃?xì)怏w和甲、乙、丙類液體的生產(chǎn)、儲存裝置或裝卸設(shè)施的防護(hù)冷卻。水噴霧滅火系統(tǒng)不僅有很強(qiáng)的控滅火能力，還可遮蓋熱輻射，俘獲大量燃燒揚(yáng)起的煙塵、顆粒物，對有毒氣體有一定的洗滌作用，能改善人員的逃生環(huán)境。宋永超、謝志成等[6-11]研究認(rèn)為，水噴霧系統(tǒng)對于隧道火災(zāi)的煙氣蔓延速度、煙氣溫度、能見度及有毒氣體濃度等方面具有較好的控制效果。此外，水噴霧對設(shè)備及環(huán)境無害，耗水量小，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。結(jié)合防爆柴油機(jī)無軌膠輪車火災(zāi)特點(diǎn)，設(shè)計一種煤礦井下車載水噴霧滅火系統(tǒng)具有重要意義。

1 水噴霧滅火系統(tǒng)車載可行性

1.1 滅火能力及適應(yīng)性

水噴霧滅火系統(tǒng)是通過增加系統(tǒng)水壓，采用水霧噴頭，使水流在高壓作用下分解形成以噴頭為錐頂?shù)姆稚㈧F滴，粒徑小于1 mm。與噴淋水滅火系統(tǒng)相比，水噴霧滅火系統(tǒng)在相同耗水率情況下大大增加了水與燃燒物的接觸面積，通過表面冷卻作用、窒息作用、稀釋乳化作用，使用較少量水即可達(dá)到優(yōu)于噴淋水滅火系統(tǒng)的效果。

經(jīng)測算，防爆柴油機(jī)重點(diǎn)防護(hù)部位噴霧表面積S 為1.6 m2。參考60～120 ℃閃點(diǎn)的液體火災(zāi)的設(shè)計依據(jù)，保護(hù)對象設(shè)計噴水強(qiáng)度W 為20 L/（min·m2），設(shè)計噴水持續(xù)時間不少于5 min。

防爆柴油機(jī)機(jī)艙火災(zāi)的初期形式表現(xiàn)為固體物質(zhì)火災(zāi)，可燃物主要為各類粘附在殼體上的油污、維修保養(yǎng)后遺漏的棉紗、木屑及煤塵等，采用水噴霧滅火可迅速將其撲滅。若放任其火勢擴(kuò)大，造成箱體內(nèi)柴油、液壓油流淌燃燒，火勢將難以控制。因此，設(shè)計的水噴霧滅火系統(tǒng)應(yīng)具有較短的響應(yīng)時間及較強(qiáng)的噴霧強(qiáng)度。

1.2 水噴霧系統(tǒng)車載的條件

1）車載水源。防爆膠輪車一般采用礦用防爆柴油機(jī)作為動力，采用防爆水洗箱對尾氣進(jìn)行消焰及凈化，為提升車輛單次加水后的運(yùn)行里程，通常額外配置較大容積的儲水箱為防爆水洗箱進(jìn)行補(bǔ)水,儲水箱容積一般為100～300 L，防爆柴油機(jī)功率越大，配置的儲水箱容積越大。緊急情況下，儲水箱水源可用作自動水噴霧滅火系統(tǒng)的消防水源。

2）車載氣源。防爆柴油機(jī)一般采用氣馬達(dá)帶動飛輪旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行啟動。由于氣馬達(dá)啟動功率較大，車輛氣動系統(tǒng)一般標(biāo)配有容積為100～200 L 的儲氣罐，額定充氣壓力為0.8 MPa，防爆柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，機(jī)身自帶的空壓機(jī)持續(xù)為儲氣罐進(jìn)行補(bǔ)氣。當(dāng)自動滅火系統(tǒng)啟動后，防爆柴油機(jī)隨即熄火停機(jī)，儲氣罐內(nèi)的蓄能空氣可用作自動水噴霧滅火系統(tǒng)對消防水加壓的動力源。

3）集成式火源探測器。為實(shí)現(xiàn)火災(zāi)探測和自動滅火的功能，采用一種熔斷后可觸發(fā)滅火系統(tǒng)啟動滅火機(jī)制的集成式火源探測器。集成式火源探測器結(jié)構(gòu)如圖1，玻璃泡爆裂溫度182 ℃，響應(yīng)速度為RTI 12?；鹪刺綔y器攜帶的壓縮氣體為CO2，容積為10 mL，額定壓力20 MPa，一次性元件，觸發(fā)后即需要更換。集成式火源探測器具有結(jié)構(gòu)緊湊，抗震能力強(qiáng)，可靠性高的特點(diǎn)?；鹪刺綔y器動作機(jī)理為：正常狀態(tài)時，鎖定錐在玻璃泡及鋼珠的支撐下保持固定，鋼珠在受到鎖定錐、彈簧及殼體3 個方向的擠壓力的作用下保持平衡。當(dāng)玻璃泡中的液體溫度升高至極限溫度時，玻璃泡爆裂，鎖定錐在鋼珠的擠壓作用下向撞針一側(cè)移動，鋼珠同時向鎖定錐軸心移動，彈簧力完全作用在活塞上，推動活塞向氣瓶加速，使撞針插入氣瓶頸部的封蓋中，氣瓶內(nèi)儲存的壓縮氣體迅速排入觸發(fā)管路，使觸發(fā)管路氣壓升高至0.25 MPa 以上，氣控?fù)Q向閥實(shí)現(xiàn)換向。

圖1 集成式火源探測器結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of integrated fire source detector

2 滅火系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)組成及原理

常壓干式管網(wǎng)自動噴霧滅火系統(tǒng)組成及原理如圖2。儲水箱是消防用水的儲水容器，儲氣罐是消防水加壓的動力源，火源探測器同時作為火災(zāi)的探測元件及系統(tǒng)啟動元件。

老人們一說到“可憐的愛米麗”，就交頭接耳開了。他們彼此說:“你當(dāng)真認(rèn)為是那么回事嗎?”“當(dāng)然是啰。還能是別的什么事?……”而這句話他們是用手捂住嘴輕輕地說的；輕快的馬蹄得得駛?cè)サ臅r候，關(guān)上了遮擋星期日午后驕陽的百葉窗，還可聽出綢緞的窸窣聲:“可憐的愛米麗?！?/p>

圖2 自動噴霧滅火系統(tǒng)組成及原理Fig.2 Composition and principle of automatic water spray fire extinguishing system

式中：q 為水霧噴頭的流量，L/min；p 為噴頭的工作壓力，MPa；k 為水霧噴頭的流量系數(shù)。

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，火源探測器熔斷并觸發(fā)氣控?fù)Q向閥換向，氣控?fù)Q向閥鎖止在接通位置；儲氣罐壓縮空氣迅速控制柴油切斷缸及風(fēng)門切斷缸動作，迫使防爆柴油機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；壓縮空氣經(jīng)減壓閥減壓后進(jìn)入儲水箱，儲水箱加壓至0.2 MPa 時軸閥開啟；加壓水通過軸閥進(jìn)入滅火管網(wǎng)，從水霧噴頭噴出，滅火系統(tǒng)響應(yīng)時間小于10 s。手動緊急按鈕與氣控?fù)Q向閥并聯(lián)設(shè)計，當(dāng)人員首先發(fā)現(xiàn)火情并按下緊急按鈕時，系統(tǒng)執(zhí)行同樣的滅火動作。

完成滅火過程后，手動復(fù)位氣控?fù)Q向閥，同時更換熔斷的火源探測器。滅火系統(tǒng)流程如圖3。

1.1.3 主要儀器 鼓風(fēng)干燥箱(DHG-9123A，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)、分析天平(TP-214，美國DENVER公司)、分光光度計(T6，新世紀(jì)北京普析通用儀器公司)、錘式旋風(fēng)磨(JXFM110，杭州大吉光電儀器有限公司),超聲清洗機(jī)(DL400B，上海之信儀器有限公司)

2.2 系統(tǒng)元部件配置

減壓閥組由單向閥、安全閥、減壓閥及氣壓表組成。單向閥可防止水倒流回控制管路，造成管路結(jié)冰或換向閥損壞。安全閥開啟壓力設(shè)定為0.5 MPa，可避免儲水箱因壓力過大而損壞。減壓閥帶調(diào)節(jié)旋鈕及氣壓表，通過調(diào)節(jié)對儲水箱的壓力實(shí)現(xiàn)對噴水流量的控制，調(diào)節(jié)范圍為0.2～0.5 MPa。

從中國成品油市場發(fā)展的階段和現(xiàn)狀看，中國成品油市場化改革的條件基本具備，改革的核心是實(shí)現(xiàn)成品油價格全面市場化，真正實(shí)現(xiàn)市場決定價格，這將對成品油企業(yè)和行業(yè)的發(fā)展以及國家能源安全起到積極作用。

圖3 自動噴霧滅火系統(tǒng)工作流程Fig.3 Work flow of automatic water spray fire extinguishing system

軸閥為氣控常閉式，開啟壓力為0.2 MPa；氣控?fù)Q向閥具有閥芯定位及手動復(fù)位功能，當(dāng)控制管路壓力大于0.2 MPa 時，氣控?fù)Q向閥換向并鎖止在開啟位置，使儲氣罐的壓縮空氣持續(xù)進(jìn)入進(jìn)氣切斷缸、柴油切斷缸、儲水箱以及軸閥等處。進(jìn)氣切斷缸和柴油切斷缸動作時，可使防爆柴油機(jī)立即停機(jī)，車輛自動執(zhí)行緩速制動。

式中：S 為受保護(hù)面積，m2；W 為設(shè)計噴水強(qiáng)度,L/（min·m2）。

根據(jù)“預(yù)防為主，消防結(jié)合”的方針，設(shè)計噴水強(qiáng)度及持續(xù)時間應(yīng)立足于有效控制車輛初期火災(zāi)。防爆柴油機(jī)車輛作為煤礦井下長距離運(yùn)輸車輛，若按地面建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計較長的滅火持續(xù)時間，必然要求攜帶大量的消防用水，影響車輛運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。對水噴霧滅火的持續(xù)時間作為一個工程判斷問題處理。采用較短的響應(yīng)時間及大流量水噴霧進(jìn)行覆蓋式滅火的方案具有可行性。

3 關(guān)鍵參數(shù)

3.1 噴水強(qiáng)度

滅火管網(wǎng)為常壓干式管網(wǎng)，為便于布置，管路采用抗干燒的撓性金屬管。干式管網(wǎng)最大的優(yōu)點(diǎn)在于，其管路中儲存的為高壓空氣，具有耐寒、耐熱的特點(diǎn)，適用于溫度低于4 ℃和高于70 ℃的工作環(huán)境。在準(zhǔn)工作狀態(tài)時，管路內(nèi)常壓、無水，任意拆解管路不會導(dǎo)致系統(tǒng)誤動作，便于車輛的維修保養(yǎng)。

防爆柴油機(jī)機(jī)艙是車輛火災(zāi)的重點(diǎn)防控區(qū)域，起火點(diǎn)一般位于空壓機(jī)、增壓器及排氣管等位置。與道路車輛用柴油機(jī)相比，煤礦用防爆柴油機(jī)的高溫排氣通道以及空壓機(jī)殼體等元部件均采用水套式冷卻方式，柴油機(jī)表面正常工作溫度均小于150℃，對其外殼采用水噴霧滅火的方式不會造成元部件損壞。

3.2 噴頭參數(shù)

采用ZSTW B10/90 型霧化噴頭，額定工作壓力為0.35 MPa，噴頭的流量系數(shù)為10，噴頭的流量計算公式為：

本文擬通過介紹生物質(zhì)顆粒燃料及其特性，綜述國內(nèi)外生物質(zhì)顆粒燃料成型機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀，對比分析國內(nèi)環(huán)模顆粒成型機(jī)和平模顆粒成型機(jī)的性能和應(yīng)用，探討國內(nèi)外生物質(zhì)顆粒燃料成型技術(shù)及設(shè)備存在的問題，并提出我國生物質(zhì)顆粒燃料設(shè)備及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方向。

當(dāng)系統(tǒng)處于準(zhǔn)工作狀態(tài)時，緊急按鈕、氣控?fù)Q向閥及軸閥均處于斷開位置；儲氣罐保持額定工作壓力0.8 MPa；進(jìn)氣切斷缸及柴油切斷缸處于接通位置，防爆柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

為保證噴霧能夠通過火焰直達(dá)燃燒中心，根據(jù)水霧噴頭的噴霧曲線，噴頭與被防護(hù)部位的距離定為0.5 m。噴頭數(shù)量N 計算公式為：

緊急按鈕供人員手動緊急滅火時使用，閥芯帶定位功能，人員拍下緊急按鈕后可迅速撤離，該功能對于井下巷道人員逃生具有重要意義。

根據(jù)噴頭數(shù)量及流量可知，儲水箱容積Q 應(yīng)至少保證168 L 的消防用水容積。

3.3 儲氣罐壓降

儲氣罐應(yīng)維持滅火系統(tǒng)啟動全過程中的管網(wǎng)壓力，最低噴水壓力不得小于0.35 MPa。儲氣罐設(shè)計容積V1為140 L，額定工作壓力p1為0.8 MPa。將消防水全部噴完后儲氣罐剩余壓力為p2，壓力平衡公式為：

(3)教學(xué)層次性和組織性較強(qiáng)。同步在線教育課堂更具層次性和組織性。教師根據(jù)學(xué)生留言或彈幕問題，調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和知識點(diǎn)，盡可能地將學(xué)生注意力集中在疑難問題上，并在上課時間將問題解決。缺點(diǎn)則是教學(xué)氛圍和節(jié)奏不易控制；一次性反饋過多，不利于突出難點(diǎn)。

1.6.2 質(zhì)譜條件。大氣壓電噴霧離子源(ESI)；正離子模式；氣簾氣CUR 241.3 kPa；碰撞氣CAD：中等；噴霧電壓IS：5 500 (ESI)；霧化溫度TEM：550 ℃；霧化氣GS1：379.2 kPa；輔助氣GS2：379.2 kPa；檢測方式：MRM監(jiān)測。定性離子對、定量離子對、去簇電壓、碰撞能量等離子檢測條件見表2。

根據(jù)式（3），可得出儲氣罐壓降曲線。隨著噴水量逐漸增加，儲氣罐壓力逐漸下降，當(dāng)消防用水全部噴完時，儲氣罐剩余壓力約為0.35 MPa，仍然滿足水霧噴頭工作所需壓力。

研究中所納入的14例（14髖）患者術(shù)后影像學(xué)資料均顯示翻修后的髖關(guān)節(jié)假體位置優(yōu)良，較健側(cè)旋轉(zhuǎn)中心和偏心距解剖重建。患者髖關(guān)節(jié)功能評分顯著提升、患者主觀感受較好。但本研究納入病例較少，隨訪最長時間較短，遠(yuǎn)期療效需進(jìn)一步擴(kuò)大例數(shù)并長期隨訪觀察。

4 結(jié) 語

設(shè)計的車載水噴霧滅火系統(tǒng)采用原有車載氣源、水源，采用氣動控制，不含電氣元件，可靠性高，可以手動觸發(fā)及終止，采用常壓干式管網(wǎng)，具有氣源蓄能能力大、儲水箱蓄水能力大、控制簡單可靠，轉(zhuǎn)換迅速的特點(diǎn)，能在惡劣環(huán)境下長期處于備用狀態(tài)。

采用水作為滅火介質(zhì)不僅可以解決維護(hù)保養(yǎng)更換的問題，操作簡單，大大降低了使用維護(hù)成本及故障率，保障了車輛井下安全運(yùn)行。采用水噴霧對環(huán)境、保護(hù)對象，保護(hù)區(qū)人員沒有影響，減少干粉滅火器等帶來的各種不易處理的后果。該系統(tǒng)還可用于車輛內(nèi)部進(jìn)行定期噴霧清洗，防止發(fā)動機(jī)及其它部件表面粉塵堆積影響散熱，造成安全隱患。