一种隧道灭火系统及灭火方法与流程

本发明属于消防固定灭火技术领域，尤其是涉及一种隧道灭火系统及灭火方法。

背景技术：

随着公路、铁路、地铁等交通建设的高速发展，长大隧道不断增多。这些长大隧道在为交通运输带来便利的同时，也对隧道防灾救援提出了更高的要求。尤其是对于长大水底隧道而言，一旦发生火灾事故，不但会造成大量人员伤亡，而且会破坏隧道结构，影响交通运输。譬如，对于长度超过20km的特长铁路隧道而言，一旦列车在隧道内发生火灾事故，仅依靠残余动力难以驶出隧道，需要在隧道内进行灭火扑救。因此从保护隧道、保障人员生命和财产安全的角度考虑，应在隧道内设置高效、可靠的固定灭火设施。

目前，国内外研究和应用较多的隧道灭火技术主要是髙压细水雾灭火技术，该灭火技术主要通过冷却和隔绝氧气双重作用灭火，同时细水雾还可以起到阻隔热辐射、降温洗尘等作用，具有节水、环保等特点。但是，高压细水雾灭火技术用于隧道时存在以下不足：

（1）细水雾主要是通过物理方法灭火，且细水雾颗粒粒径小，易受隧道内通风排烟的影响，很难穿透列车火灾的火羽流，因此其用于隧道时的实际灭火效能不高；

（2）普通细水雾的灭火介质仍然是水，其润湿和渗透能力一般，因此对于隧道内固体深位火灾的灭火效果不佳，只能起到抑制火灾或控制火灾的作用，而很难完全扑灭火灾；

（3）在隧道内喷射细水雾易扰乱隧道顶部的烟气层，导致高温有毒烟气充满整个隧道，极大降低了隧道内能见度，不利于人员的逃生和安全疏散。

固定式压缩空气泡沫灭火技术是近年来逐渐发展起来的一种新型泡沫灭火技术，具有泡沫结构细腻、均匀，析液时间长，稳定性高，可长时间覆盖在保护对象的表面，对于A类火灾、B类火灾以及具有A、B类混合火特征的火灾都具备较高的灭火效能，并且用水量小，适宜在水资源匮乏的隧道内使用，因此固定式压缩空气泡沫灭火技术具备解决隧道火灾扑救技术难题的优势。现有的压缩空气泡沫灭火装备分为移动式（如压缩空气泡沫消防车）和固定式两类，其中，移动式压缩空气泡沫消防车结构复杂，需要消防部队专业人员操控灭火；现有固定式压缩空气泡沫灭火装置主要是雨淋系统，即通过泡沫喷头进行分区灭火保护，压缩空气泡沫灭火装置启动后一个分区内的所有喷头都会一起喷射，水流量及泡沫状态不能改变。此外，由于列车、地铁车厢等车辆火灾主要发生在车厢内部，而车辆的金属车体会遮挡泡沫，使泡沫难以施加到车厢内部，因此这种雨淋系统用于隧道的灭火效果不佳。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有灭火技术的不足，而提供一种灭火效能高、不破坏隧道内高温烟气层、安全可靠、灭火模式多样的隧道灭火系统及灭火方法，该系统既可以由火灾现场人员手动操控灭火，也可以自动探测和跟踪定位火灾进行有针对性灭火，也可以通过人工远程操控灭火。

本发明为实现上述目的，所采用的具体技术方案是：一种隧道灭火系统，包括压缩空气泡沫产生装置、系统控制器、压缩空气泡沫炮，其特征在于：还包括压缩空气泡沫栓箱，所述压缩空气泡沫产生装置、系统控制器设置在隧道内的设备洞室中，数个所述压缩空气泡沫栓箱、数个压缩空气泡沫炮分别设置在隧道内的两侧壁上，数个压缩空气泡沫栓箱和数个压缩空气泡沫炮分别通过泡沫管路与压缩空气泡沫产生装置连接，数个压缩空气泡沫栓箱和数个压缩空气泡沫炮分别通过信号控制线与系统控制器连接，所述压缩空气泡沫产生装置通过信号控制线与系统控制器连接。

一种采用隧道灭火系统的灭火方法，其特征在于：步骤如下，

A）、正常情况下，系统处于带电状态，空气压缩机处于运行状态，以保证缓冲气罐和气体管路中保持有一定压力的气体，消防水泵与泡沫液泵处于待机状态；

B）、当隧道内发生火灾时，有三种系统启动模式供选择：

①现场人员就近打开一个或数个压缩空气泡沫栓箱，按下报警控制单元的启动按钮，报警信号通过信号控制线自动发送到系统控制器，系统控制器接收到信号后打开对应压缩空气泡沫栓箱的分区控制阀，并启动缩空气泡沫产生装置；

②一个或数个压缩空气泡沫炮利用自身的红外火焰探测器或紫外火焰探测器或数字图像火灾探测器自动探测和跟踪定位火灾，并将火灾报警信号通过信号控制线自动发送到系统控制器，系统控制器接收到信号后打开对应压缩空气泡沫炮的分区控制阀，并启动缩空气泡沫产生装置；

③隧道远程监控中心工作人员接到火灾报警后，可以远程启动和操控一个或数个压缩空气泡沫炮，并启动缩空气泡沫产生装置；

C）、系统控制器根据各压缩空气泡沫栓箱或各压缩空气泡沫炮反馈的信号数量，自动调整水流量至已启动的压缩空气泡沫栓箱和压缩空气泡沫炮所需的总水流量，同时泡沫液和气体流量也根据水流量自动调整，使其按照预设的泡沫溶液混合比和气液比进行混合，形成压缩空气泡沫，并通过泡沫管路输送至压缩空气泡沫栓箱或压缩空气泡沫炮；

D）、有三种灭火模式供选择：

①通过现场人员手持箱体内的泡沫枪对准着火区域喷射压缩空气泡沫，进行有针对性的灭火扑救；

②通过压缩空气泡沫炮自动跟踪对准着火区域喷射压缩空气泡沫，进行灭火；

③通过工作人员远程操控压缩空气泡沫炮对准着火区域喷射压缩空气泡沫，进行灭火；

E）、当灭火完毕后，现场人员按下压缩空气泡沫栓箱报警控制单元的停止按钮，向系统控制器发送停止信号，或者压缩空气泡沫炮探测不到火灾而自动向系统控制器发送停止信号，或者工作人员远程停止各个压缩空气泡沫炮，向系统控制器发送停止信号，系统控制器根据各压缩空气泡沫栓箱和压缩空气泡沫炮反馈的信号数量，及时调整水流量、泡沫溶液混合比和气液比，当所有报警控制单元和压缩空气泡沫炮都停止时，系统控制器自动关闭压缩空气泡沫产生装置，同时关闭压缩空气泡沫栓箱和压缩空气泡沫炮的分区控制阀，系统恢复正常情况下的初始状态。

本发明的有益效果和优点是：

1、本发明采用压缩空气泡沫栓箱与压缩空气泡沫炮相结合的灭火方法，能够根据隧道内实际火灾情况，选择三种灭火模式，综合保障隧道消防安全，即，由现场人员手动操作压缩空气泡沫栓箱灭火，或者由压缩空气泡沫炮自动寻的灭火，或者由工作人员远程操控压缩空气泡沫炮灭火，灭火模式多样，且不会破坏扰动隧道顶部高温烟气层，解决了现有隧道灭火技术灭火模式单一、灭火效能低、不利于人员安全疏散的难题。

2、本发明能够根据实际火场中使用的泡沫栓箱和泡沫炮的数量自动调节水流量，并自动精确控制泡沫液混合比和气液比，从而使产生的压缩空气泡沫状态稳定、性能好，保证了系统灭火高效性。

3、本发明采用具有操作简单、安全可靠、灭火效能高等优点，既可以用于新建的隧道，也可以在已建成的隧道中使用。

4、本发明产生的压缩空气泡沫析液时间长、稳定性高，且不同水流量下都可保持稳定的泡沫状态，可有效扑灭列车A类火灾、B类火灾以及A、B类混合火灾，尤其适宜在特长铁路隧道内的长度为450m～600m的救援站应用。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图；

图2是本发明压缩空气泡沫产生装置的结构示意图；

图3是本发明单泡沫枪压缩空气泡沫栓箱的结构示意图；

图4是本发明双泡沫枪压缩空气泡沫栓箱的结构原理图；

图5是本发明安装有两个压缩空气泡沫炮的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步说明本发明。

如图1所示，一种隧道灭火系统，包括压缩空气泡沫产生装置1、系统控制器2、压缩空气泡沫炮6，还包括压缩空气泡沫栓箱5。

将压缩空气泡沫产生装置1、系统控制器2设置在隧道内的设备洞室中，将数个压缩空气泡沫栓箱5按照相同间距交替固定安装在隧道的两侧壁上，即一侧的隧道壁上按照相同间距布设数个压缩空气泡沫栓箱5，在每两个压缩空气泡沫栓箱5之间中间位置所对应的另一侧的隧道壁上布设一个压缩空气泡沫栓箱5，同一侧的两个相邻压缩空气泡沫栓箱5之间的距离为30m～60m，每个压缩空气泡沫栓箱5距地面0.5m～1.5m。

在每个压缩空气泡沫栓箱5的上方安装一个压缩空气泡沫炮6，压缩空气泡沫炮6距地面3m～6m。

数个压缩空气泡沫栓箱5和数个压缩空气泡沫炮6分别通过泡沫管路3与压缩空气泡沫产生装置1连接，压缩空气泡沫产生装置1产生的压缩空气泡沫经泡沫管路3输送至各个压缩空气泡沫栓箱5和压缩空气泡沫炮6，数个压缩空气泡沫栓箱5和数个压缩空气泡沫炮6分别通过信号控制线4与系统控制器2连接，压缩空气泡沫产生装置1通过信号控制线4与系统控制器2连接。

系统控制器2通过信号控制线与隧道远程监控中心连接，工作人员接到火灾报警后，可以远程启动和操控各压缩空气泡沫炮6，进行人工喷射灭火。

如图2所示，压缩空气泡沫产生装置1，包括消防水泵1-4、泡沫液罐1-5、泡沫液泵1-8、空气压缩机1-12、缓冲气罐1-13、泡沫产生器1-17，还包括水罐1-1、截止阀Ⅰ1-2、过滤器Ⅰ1-3、截止阀Ⅱ1-6、过滤器Ⅱ1-7、单向阀Ⅰ1-9、水流量调节阀1-10、水流量计1-11、气体流量计1-14、气体流量调节阀1-15、单向阀Ⅱ1-16、泡沫干管1-18，所述水罐1-1出口依次通过截止阀Ⅰ1-2、过滤器Ⅰ1-3与消防水泵1-4的入口连接，所述消防水泵1-4出口通过水流量调节阀1-10、水流量计1-11与泡沫产生器1-17的水流进口连接，所述泡沫液罐1-5出口依次通过截止阀Ⅱ1-6、过滤器Ⅱ1-7、泡沫液泵1-8、单向阀Ⅰ1-9与水流量调节阀1-10和水流量计1-11之间的管路连接，所述空气压缩机1-12出口依次通过缓冲气罐1-13、气体流量计1-14、气体流量调节阀1-15、单向阀Ⅱ1-16与泡沫产生器1-17的气体进口连接；所述系统控制器2通过信号控制线分别与气体流量计1-14的输出信号端、泡沫液泵1-8的流量控制输入端、水流量调节阀1-10的控制输入端、水流量计1-11的信号输出端、气体流量调节阀1-15的控制输入端连接；泡沫产生器1-17的泡沫出口通过泡沫干管1-18与泡沫管路3相连通。

如图3、图4所示，压缩空气泡沫栓箱5包括单泡沫枪压缩空气泡沫栓箱5-1和双泡沫枪压缩空气泡沫栓箱5-2。

单泡沫枪压缩空气泡沫栓箱5-1包括在箱体5-11内安装有一套压缩空气泡沫栓，一套压缩空气泡沫栓包括活动铰接头5-12、泡沫支管5-13、报警控制单元5-14、侧臂5-15、分区控制阀5-16、消防软管卷盘5-17、消防软管5-18、泡沫枪5-19。

消防软管卷盘5-17通过侧臂5-15和活动铰接头5-12固定在箱体5-11内，消防软管卷盘5-17上设有消防软管5-18，消防软管5-18的一端连接泡沫枪5-19，消防软管5-18的另一端通过分区控制阀5-16与固定在箱体5-11上的泡沫支管5-13出口连接，泡沫支管5-13入口伸出箱体5-11外与系统的泡沫管路3连通，报警控制单元5-14固定在箱体5-11内，报警控制单元5-14的第一信号输出端与分区控制阀5-16连接，第二信号输出端通过信号控制线4与系统控制器2连接。

如图4所示，双泡沫枪压缩空气泡沫栓箱5-2的构成，是在一个箱体5-11内安装两套独立的结构相同的压缩空气泡沫栓。这样不但可以避免因其中一套出现故障而整个栓箱失效，保障系统的安全可靠性，而且可以降低单个泡沫枪的泡沫流量，使之更易于操控。

上述消防水泵1-4采用消防离心泵或变频水泵，出水压力为0.4 ～1.6Mpa。

如图5所示，在每个压缩空气泡沫栓箱5的上方，以压缩空气泡沫栓箱5为中心对称安装两个压缩空气泡沫炮6，两个压缩空气泡沫炮6之间的距离为同一侧的两个相邻压缩空气泡沫栓箱5之间距离的一半，压缩空气泡沫炮6固定在隧道壁上，距地面3m～6m。例如，当同一侧的两个相邻压缩空气泡沫栓箱5之间的距离d为60m时，则以某个压缩空气泡沫栓箱5为中心对称安装的两个压缩空气泡沫炮6之间的距离为d/2=30m。

上述泡沫液泵1-8采用齿轮泵或隔膜泵或柱塞泵或计量泵，泡沫液压力为0.4～2.5Mpa。

上述空气压缩机1-12采用螺杆式空气压缩机或滑片式空气压缩机，供气压力范围为0.4～1.6Mpa。

上述水流量计1-11采用液体涡轮流量计或电磁流量计或涡街流量计。

上述气体流量计1-14采用涡街流量计或涡轮流量计。

上述水流量调节阀采用电动计量控制阀，如381LSA型电动计量控制阀。

上述气体流量调节阀采用电动计量控制阀，如381LSB型电动计量控制阀。

上述分区控制阀5-16采用电控阀门。

上述消防软管卷盘5-17上设有的消防软管5-18的长度为10m～40m。

上述压缩空气泡沫炮6采用现有技术，如专利号为201510183844.9中的压缩空气泡沫智能炮或压缩空气泡沫自动寻的炮，其工作原理如下：压缩空气泡沫炮6利用自身的红外火焰探测器、紫外火焰探测器和数字图像火灾探测器等对隧道内早期火灾自动探测和跟踪定位，并将报警信号通过信号控制线自动发送到系统控制器2，由系统控制器2控制其分区控制阀的启闭以及压缩空气泡沫产生装置1的启停。

此外，各压缩空气泡沫炮6及系统控制器2通过信号控制线与隧道远程监控中心连接，工作人员接到火灾报警后，可以远程启动和操控各压缩空气泡沫炮6，进行人工喷射灭火。

上述系统控制器2采用工业上成熟的PLC控制技术，如欧姆龙公司的CP1H型PLC。

系统控制器2将报警信号、分区控制阀、水流量、泡沫液流量和气体流量等基本参数进行编程预设，系统控制器2根据各压缩空气泡沫栓箱5和压缩空气泡沫炮6反馈的报警信号数量，自动打开各压缩空气泡沫栓箱5和压缩空气泡沫炮6对应的分区控制阀，启动压缩空气泡沫产生装置1，并自动调节消防水泵1-4的转速或者水流量调节阀1-10的开度，调整水流量至已启动的压缩空气泡沫栓箱5和压缩空气泡沫炮6所需的总水流量；同时，系统控制器2根据水流量变化情况实时调节泡沫液泵1-8转速，自动调整泡沫液流量，使之按照预设的泡沫溶液混合比注入泡沫液，与此同时，系统控制器2也根据水流量变化情况实时调节气体流量调节阀1-15的开度，自动调整气体流量，使之按照预设的气液比注入压缩空气，气液充分混合后产生压缩空气泡沫，通过泡沫管路输送至各压缩空气泡沫栓箱5和压缩空气泡沫炮6，进行喷射灭火。

一种隧道灭火系统的灭火方法，步骤如下：

A）、正常情况下，系统处于带电状态，空气压缩机1-12处于运行状态，以保证缓冲气罐1-13和气体管路中保持有一定压力的气体，消防水泵1-4与泡沫液泵1-8处于待机状态。

B）、当隧道内发生火灾时，有三种系统启动模式供选择：

①现场人员就近打开一个或数个压缩空气泡沫栓箱5，按下报警控制单元5-14的启动按钮，报警信号通过信号控制线自动发送到系统控制器2，系统控制器2接收到信号后打开对应压缩空气泡沫栓箱5的分区控制阀5-16，并启动缩空气泡沫产生装置1。

②一个或数个压缩空气泡沫炮6利用自身的红外火焰探测器或紫外火焰探测器或数字图像火灾探测器自动探测和跟踪定位火灾，并将火灾报警信号通过信号控制线自动发送到系统控制器2，系统控制器2接收到信号后打开对应压缩空气泡沫炮6的分区控制阀，并启动缩空气泡沫产生装置1。

③隧道远程监控中心工作人员接到火灾报警后，可以远程启动和操控一个或数个压缩空气泡沫炮6，并启动缩空气泡沫产生装置1。

C）、系统控制器2根据各压缩空气泡沫栓箱5或各压缩空气泡沫炮6反馈的信号数量，自动调整水流量至已启动的压缩空气泡沫栓箱5和压缩空气泡沫炮6所需的总水流量，同时泡沫液和气体流量也根据水流量自动调整，使其按照预设的泡沫溶液混合比和气液比进行混合，形成压缩空气泡沫，并通过泡沫管路3输送至压缩空气泡沫栓箱5或压缩空气泡沫炮6。

D）、有三种灭火模式供选择：

①通过现场人员手持箱体5-11内的泡沫枪5-19对准着火区域喷射压缩空气泡沫，进行有针对性的灭火扑救。

②通过压缩空气泡沫炮6自动跟踪对准着火区域喷射压缩空气泡沫，进行灭火。

③通过工作人员远程操控压缩空气泡沫炮6对准着火区域喷射压缩空气泡沫，进行灭火。

E）、当灭火完毕后，现场人员按下压缩空气泡沫栓箱5报警控制单元5-14的停止按钮，向系统控制器2发送停止信号，或者压缩空气泡沫炮6探测不到火灾而自动向系统控制器2发送停止信号，或者工作人员远程停止各个压缩空气泡沫炮6，向系统控制器2发送停止信号，系统控制器2根据各压缩空气泡沫栓箱5和压缩空气泡沫炮6反馈的信号数量，及时调整水流量、泡沫溶液混合比和气液比，当所有报警控制单元5-14和压缩空气泡沫炮6都停止时，系统控制器2自动关闭压缩空气泡沫产生装置1，同时关闭压缩空气泡沫栓箱5和压缩空气泡沫炮6的分区控制阀，系统恢复正常情况下的初始状态。

上述实施例，压缩空气泡沫产生装置1根据系统控制器2反馈的启动信号数量，采用分级模式控制水流量，即系统控制器2根据启动的压缩空气泡沫栓箱5泡沫枪5-19及压缩空气泡沫炮6的数量，自动调整压缩空气泡沫产生装置1的各项基本参数，如表1，

例1，当实际火灾中启动两个压缩空气泡沫栓箱5时，系统控制器2根据压缩空气泡沫栓箱5报警控制单元5-14控制按钮反馈回来的信号数量为2时，自动将液体流量调整至480L/min，同时按照1%混合比和12:1气液比供泡沫液和空气，产生压缩空气泡沫，并通过泡沫管路输送至压缩空气泡沫栓箱5，以满足两个压缩空气泡沫栓箱5的使用需求。

例2，当实际火灾中启动八个压缩空气泡沫栓箱5时，系统控制器2根据压缩空气泡沫栓箱5报警控制单元5-4控制按钮反馈回来的信号数量为8时，自动将液体流量调整至1920L/min，同时按照1%混合比和12:1气液比供泡沫液和空气，产生压缩空气泡沫，并通过泡沫管路输送至压缩空气泡沫栓箱5，以满足八个压缩空气泡沫栓箱5的使用需求。