隧道系统及隧道排烟控制方法与流程

文档序号:25992146发布日期:2021-07-23 21:04阅读:430来源:国知局
隧道系统及隧道排烟控制方法与流程

本申请涉及隧道通风排烟技术,尤其涉及一种隧道系统及隧道排烟控制方法。



背景技术:

在隧道的建造过程中,通常在隧道内设置排烟通道,并隧道沿线分段设置排烟竖井进行纵向排烟或采用重点排烟系统解决消防排烟的问题。两个排烟竖井之间的距离作为纵向排烟的排烟区段,对于公路隧道而言,纵向排烟的排烟区段需不超过5km;对于城市交通隧道而言,纵向排烟的排烟区段需不超过3km。重点排烟系统是利用隧道行车洞侧面或顶部管廊上设置排烟口,隧道两端设备用房设置排烟风机,火灾发生时通过火灾自动探测器监测启动重点排烟系统,重点排烟系统不受排烟区段的限制,火灾在哪里发生就开启着火点附近的排烟阀,以使烟气通过排烟通道排出。

受地理环境条件的制约影响,某些地域的隧道能够实施的排烟区段不能满足上述要求,只能采用重点排烟系统。但在行车洞内发生火灾时,受交通通风力和烟气自身热压的影响,烟气会朝向车行方向蔓延,导致重点系统排烟点与烟气堆积区域距离较大,导致烟气不能快速排出,难以满足人员疏散要求。具体问题如下:

(1)交通通风力降低了排烟效率。行车洞内发生火灾时,不论交通正常运行还是阻塞时,都会产生交通通风力,交通通风力带动烟气向行车方向蔓延,还会打乱热烟层,排烟口卷吸大量空气,排烟效率低甚至无法排除,烟气难以控制在规范要求的300m范围内,使重点排烟系统几乎瘫痪。

(2)为解决上述问题,需增大排烟风机的功率。由于大功率的排烟风机体积较大,需增大机房面积,进而增加土建、机电建安费。

(3)为解决上述问题,还可以加宽加高排烟通道,使其横断面增大,进而增大排烟量,但如此会导致隧道横断面加大,增加上亿土建建安费。

(4)报警及监测方法不合理。烟气往前快速移动,火灾报警系统必须具备精准监测,判断烟气堆积区域而不是着火点区域,工程中采用增加火灾自动探测器的方法,不仅增加机电建安费,更造成运维和应急管理难度大,执行火灾工况时,对着火区烟气控制情况仍然差。



技术实现要素:

为了解决上述技术缺陷之一,本申请实施例中提供了一种隧道系统及隧道排烟控制方法。

根据本申请实施例的第一个方面,提供了一种隧道系统,包括:通过隔断墙隔开的行车洞和排烟通道;隔断墙设有分别与行车洞和排烟通道连通的排烟口,所述排烟口设置常闭排风阀;

所述行车洞内设置有多个控烟隔断装置,多个控烟隔断装置沿行车洞的长度方向间隔设置,相邻两个控烟隔断装置之间设置有至少一个所述排烟口;所述控烟隔断装置在行车洞处于正常通行状态时收纳于行车洞的墙壁上;在行车洞内发生火灾时,与着火点临近的两个控烟隔断装置展开将行车洞隔断。

根据本申请实施例的第二个方面,提供了一种应用于上述隧道系统的隧道排烟控制方法,包括:

当获取到火灾信息时,所述火灾信息包含隧道内发生火灾的位置标示;

根据所述位置标示控制与所述位置标示所在区域临近的两个控烟隔断装置展开将行车洞隔断;

根据所述位置标示控制与所述位置标示所在区域临近的常闭排风阀开启进行排风。

本申请实施例提供的技术方案,通过隔断墙将隧道系统的内部空间隔开为行车洞和排烟通道,隔断墙设有分别与行车洞和排烟通道连通的排烟口,排烟口设置常闭排风阀;行车洞内设置有多个控烟隔断装置,多个控烟隔断装置沿行车洞的长度方向间隔设置,相邻两个控烟隔断装置之间设置有至少一个排烟口;控烟隔断装置在行车洞处于正常通行状态时收纳于行车洞的墙壁上;在行车洞内发生火灾时,与着火点临近的两个控烟隔断装置展开将行车洞隔断,以使烟气集中在两个展开的控烟隔断装置之间的区域,减少在行车洞内扩散,并快速通过排烟通道排出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:

图1为本申请实施例提供的隧道系统的结构示意图;

图2为本申请实施例提供的隧道系统的断面视图;

图3为本申请实施例提供的另一隧道系统的断面视图;

图4为本申请实施例提供的隧道系统中控烟隔断装置处于展开状态的结构示意图;

图5为图4的左视图。

附图标记:

11-行车洞;12-排烟通道;13-排烟风井;14-排烟风机;15-风阀;16-电缆通道;17-安全通道;

2-常闭排烟阀;

3-控烟隔断装置;31-滚筒电机;32-电机支架;33-混凝土结构板;34-膨胀螺栓;35-挡烟布;36-配重底座;37-控制箱;38-电缆线;39-按钮;

41-风速风量传感器;42-二氧化碳传感器。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明,显然,所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例,而不是所有实施例的穷举。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1为本申请实施例提供的隧道系统的结构示意图。如图1所示,本实施例提供一种隧道系统,隧道系统的内部空间通过隔断墙隔开为行车洞11和排烟通道12,行车洞11和排烟通道12均沿隧道的长度方向延伸。隔断墙设有排烟口,排烟口分别与行车洞11和排烟通道12连通,排烟口处设置有常闭排烟阀2。在隧道正常行车时,常闭排烟阀2处于关闭状态,隔断行车洞11与排烟通道12;当行车洞11内发生火灾时,将常闭排烟阀2打开,使行车洞11内的烟气从排烟口进入排烟通道12。

在隧道的两端分别设置有排烟风井13,其内部设置有排烟风机14和风阀15。打开排烟风机14和风阀15,使排烟通道12内形成负压,则烟气沿着排烟通道12流动,从排烟风井13排出。

在行车洞11内设置有多个控烟隔断装置3,多个控烟隔断装置3沿行车洞11的长度方向间隔设置,相邻两个控烟隔断装置3之间设置有至少一个排烟口。在行车洞11处于正常通行状态时,控烟隔断装置3收纳于行车洞11的墙壁上;在行车洞11内发生火灾时,与着火点临近的两个控烟隔断装置3展开将行车洞11隔断,以使烟气集中在展开的两个控烟隔断装置3之间的区域内,减少向外扩散,并打开两个控烟隔断装置3之间的常闭排烟阀2、隧道端部的排烟风机14和风阀15,使该部分区域的烟气尽快从排烟通道12排出。

本实施例提供的技术方案,通过隔断墙将隧道系统的内部空间隔开为行车洞和排烟通道,隔断墙设有分别与行车洞和排烟通道连通的排烟口,排烟口设置常闭排风阀;行车洞内设置有多个控烟隔断装置,多个控烟隔断装置沿行车洞的长度方向间隔设置,相邻两个控烟隔断装置之间设置有至少一个排烟口;控烟隔断装置在行车洞处于正常通行状态时收纳于行车洞的墙壁上;在行车洞内发生火灾时,与着火点临近的两个控烟隔断装置展开将行车洞隔断,以使烟气集中在两个展开的控烟隔断装置之间的区域,减少向外扩散,并快速通过排烟通道排出。

本实施例所提供的上述控烟隔断装置可以应用于多种形式的隧道中。例如:图2为本申请实施例提供的隧道系统的断面视图。如图2所示,对于矩形隧道,行车洞11的数量为两个,位于排烟通道12的两侧。排烟通道12的下方依次设置有电缆通道16和安全通道17,安全通道17与行车洞11之间的墙壁开设安全门,人员可从安全门进入安全通道17进行撤离。排烟口设置在排烟通道12两侧的竖向墙壁上,行车洞11中的烟气可从侧面的排烟口进入排烟通道12。

图3为本申请实施例提供的另一隧道系统的断面视图。如图3所示,对于圆形隧道,行车洞11的数量为一个,位于排烟通道12的下方。排烟口设置在排烟通道12下方的横向墙壁上,行车洞11中的烟气可向上经排烟口进入排烟通道12。行车洞11的下方还可以设置安全通道、电缆通道、排水通道等。

在上述技术方案的基础上,本实施例提供一种控烟隔断装置3的实现方式:

控烟隔断装置包括:驱动器和挡烟机构。其中,驱动器固定至行车洞11的墙壁上,挡烟机构的一端与驱动器相连,另一端可相对于驱动器展开或收回。挡烟机构的形状及尺寸可根据行车洞11的横断面形状及尺寸进行设定,形状及尺寸尽量保持一致,能够减少烟气泄露。

挡烟机构可以参照伸缩门的结构进行设置,并在伸缩门的一侧设置挡烟板。或者,也可以采用如下方案:驱动器可以设置在行车洞11顶部的墙壁上,以使挡烟机构向下展开;或者设置在行车洞11左右两侧的墙壁上,以使挡烟机构向左或向右展开。

图4为本申请实施例提供的隧道系统中控烟隔断装置处于展开状态的结构示意图,图5为图4的左视图。如图4和图5所示,控烟隔断装置包括:驱动器和挡烟机构,其中,驱动器为滚筒电机31,滚筒电机31的外壳通过电机支架32固定于行车洞11顶部的墙壁上。当顶部墙壁为混凝土结构板33时,采用膨胀螺栓34将电机支架32固定于混凝土结构板33上。

挡烟机构包括挡烟布35和配重底座36。挡烟布35的顶端与滚筒电机31相连。当滚筒电机31沿第一方向转动(例如:正转)时,挡烟布35卷绕入滚筒电机31内进行收纳;当滚筒电机31沿第二方向转动(例如:反转)时,挡烟布35从滚筒电机31中伸出向下垂落。配重底座36连接至挡烟布35的底端,配重底座36具有一定的重量,能够带动挡烟布35向下垂落到达隧道地面。

挡烟布35可采用防火材料、耐热材料制成,或者也可以采用普通的针织布并在其两侧表面涂覆防火耐热材料层,使其具有一定的防火能力及耐高温能力。

如图5所示,配重底座36为长条形的结构,长度与挡烟布35的宽度相匹配。配重底座36包括沿水平方向延伸的主体部及突出设置在主体部顶面的连接部,连接部与挡烟布35相连。配重底座36的截面形状为t字形。

进一步的,控烟隔断装置还包括:控制箱37、电缆线38和按钮39。控制箱37设置在行车洞11的墙壁上,控制箱37内设置有电源及电控设备,电控设备包括控制器、断路器、继电器、熔断器、接线端子等。按钮39设置在控制箱37上,与电控设备电连接。电缆线38的一端与电控设备连接,另一端与上述滚筒电机31相连。

当按钮39的设置位置与控制箱37有一定距离时,按钮39与控制箱37之间也可以通过电缆线38相连。按钮39可供人工操作,位于行车洞11内的人员可手动按下按钮39,启动控烟隔断装置展开。

或者,电控设备还包括:通信模块,用于与隧道火灾报警系统进行数据通信,由隧道火灾报警系统控制控烟隔断装置启动。

进一步的,采用风速风量传感器41用于对行车洞11内的风速风量进行检测,风速风量传感器41设置在常闭排风阀2外围的墙壁上。还可以采用二氧化碳传感器42对行车洞11内的二氧化碳含量进行检测,二氧化碳传感器42设置在常闭排风阀2外围的墙壁上。

对于图2所示的矩形隧道,风速风量传感器41、二氧化碳传感器42可设置在排烟通道12两侧的竖向墙壁上,且位于行车洞11的一侧。

对于图3所示的圆形隧道,风速风量传感器41、二氧化碳传感器42可设置在排烟通道12下方的横向墙壁上,且位于行车洞11的一侧。

上述风速风量传感器41、二氧化碳传感器42、常闭排风阀2分别与隧道火灾报警系统电连接。隧道火灾报警系统根据风速风量传感器41、二氧化碳传感器42检测到的数据进行处理和分析,根据分析结果及时控制常闭排风阀2、控烟隔断装置3启动进行排烟。例如:当风速风量过大时,会加速烟气扩散;或者当二氧化碳浓度过高时,会危及人员生命安全,则需要提高排烟风机14的功率,并将外围几个常闭排烟阀2也打开,增大排烟速度。

进一步的,隧道内还设置有烟感探测器,具体包括:双波长火焰自动探测器和分布式感温光缆探测器。其中,双波长火焰自动探测器从隧道入口起开始布置,与隧道内的消防栓同一位置对侧布置。多个双波长火焰自动探测器沿行车洞的长度方向依次间隔设置在行车洞11的墙壁上,相邻两个双波长火焰自动探测器之间的距离为40m-50m。

分布式感温光缆探测器至少从距隧道洞口处10m开始在隧道顶部铺设,沿隧道长度方向延伸,相当于分布式感温光缆探测器的端部与隧道洞口的距离小于或等于10m。主线隧道每个行车洞11的顶部设2根光缆,匝道隧道行车洞11的顶部设1根光缆,主线隧道纵向电缆通道的顶部设1根光缆,主线隧道纵向检修通道的顶部设1根光缆,电缆通道两侧的10kv高压电缆槽盒分别铺设1根分布式感温光缆探测器,用于对电缆进行测温。

在上述技术方案的基础上,各控烟隔断装置3沿行车洞11的长度方向等距离布置,相连两个控烟隔断装置3之间的水平距离为300m-600m。挡烟垂壁应与烟感探测器联动,当烟感探测器报警后,控烟隔断装置3能自动下降至挡烟工作位置。同时控烟隔断装置3接收到隧道火灾报警系统的控制信号后,也能下降至挡烟工作位置。

常闭排烟阀2为电动阀,设置在排烟风道12与行车洞11之间的隔断墙上,在隔断墙上预留安装常闭排烟阀2的孔洞作为排烟口,常闭排烟阀2的阀体非执行器侧的空间不小于0.2m,阀体执行器侧的空间不小于0.6m。各排烟口沿排烟道12的长度方向等距离布置,相邻两个排烟口之间的水平距离60m~150m,单组排烟口的数量、尺寸根据排烟量、排烟风速、结构强度要求确定。常闭排烟阀2与隧道火灾报警系统连锁控制且常闭,火灾时开启。在常闭排烟阀2处安装上述风速风量传感器41、二氧化碳传感器42,风速风量传感器41、二氧化碳传感器42固定在阀体处的墙体上。

上述排烟通道12在行车洞11的侧部或者顶部,用普通钢筋混凝土结构板与行车洞11隔开,形成土建排烟通道,根据施工要求与隧道主体结构一体浇筑或二次浇筑。沿隧道长度方向布置,通过排烟通道12接入隧道两端的排烟风机房中,火灾时,排烟通道12的风速为8~15m/s,排烟通道12截面积由排烟量、排烟效率和风速确定,排烟通道12长度约为5km~25km。

风井端的排烟装置包括:排烟风机、连锁电动组合风阀、软连接、扩散筒、天圆地方变径管、消声器、排烟风井。隧道排烟风机设置在隧道机房内,与连锁电动组合风阀一一对应,隧道排烟风机通过软连接、扩散筒、天圆地方变径管与消声器连接。

隧道排烟风机设置在隧道设备用房中,单向定速风机,耐高温280℃·1h。隧道排烟风机与连锁机械风阀用不小于2mm的冷轧钢板连接,隧道排烟风机前后设置扩散筒、消声器、软连接等,隧道排烟风机的出风端与排烟风井连接,隧道排烟风机的进风端与排烟通道12连接。根据排烟量大小,每个设备用房中可设置不小于2台隧道排烟风机,并联运作或相互备用。平时关闭,火灾时工频启动,根据着火点位置确定开启模式,迅速排除烟气。

上述控烟隔断装置3、隧道排烟风机14、常闭排烟阀2均由隧道火灾报警系统的中央控制室控制连接,中央控制室根据隧道顶部安装的火灾位置自动探测器确定火灾位置,报警后显示在隧道中央控制室的监控屏上,经人工确认后排烟系统进入预先设置的火灾运行模式。

隧道分段控烟的通风排烟系统为火灾发生后的行车人员疏散阶段,采用重点排烟方式进行排烟,根据火灾自动探测器探测到着火点附近大量烟气区域,报警后显示在隧道中央控制室的监控屏上,经人工确认后启动报警点最近的上游和下游两处控烟隔断装置3,控烟隔断装置3下降到2.5~3.5m的高度,将烟气控制在两处控烟隔断装置3之间,降低受交通通风力的影响。同时根据不同区段开启对应的隧道排烟风机14,开启两处控烟隔断装置3之间所有常闭排烟阀2,烟气从常闭排烟阀2进入排烟通道12,由风井端排烟装置将排烟通道12的烟气排出到大气。

控烟隔断装置3、隧道排烟风机14、常闭排烟阀2均由中央控制室控制连接控制。风速风量传感器41和二氧化碳传感器42采集的排烟阀排烟量、排出烟气的二氧化碳浓度,通过通信技术和物联网云台进行数据传输、分析及存储,通过互联网web页面显示传感器参数,测量数据等,实现物联网及超长隧道综合消防平台的运用,能够快速、高效和精准发现火灾点排烟阀启动状况、启动的排烟阀排除烟气状况,大大增加侧向重点排烟系统可靠性,降低人工巡查效率。

与传统方案相比,本申请实施例所提供的上述方案具有如下优势:

(1)解决了行车洞内发生火灾时,车辆行驶产生的交通通风力造成烟气蔓延,将烟气控制在火灾附近两处控烟隔断装置内,形成防烟分区的功能,使排烟系统更为可靠。

(2)避免热烟层被扰动,排烟口卷吸大量空气使排烟效率低,提升排烟口的排烟效率20%~40%,避免由于排烟效率降低加大设备排烟量、排烟管道尺寸、排烟机房的做法,极大减低土建、机电投资。

(3)解决了火灾报警系统难以准确判断快速迁移烟气堆积的问题,避免加大火灾自动探测器等机电建安费,降低运维和应急管理难度。

(4)在电动排烟阀安装墙体处增加风速风量传感器、二氧化碳传感器,对着火点区域启动的排烟口排烟量、排烟效率等数据进行远程监测,解决了对着火区烟气控制情况缺乏监控监测的问题。

进一步的,本实施例还提供一种应用上述隧道系统的隧道排烟控制方法,可以由控烟隔断装置3中的控制器来执行,具体包括如下几个步骤:

步骤一:当获取到火灾信息时,火灾信息包含隧道内发生火灾的位置标示。

火灾信息可以通过隧道内的烟感探测器发出,也可以由隧道火灾报警系统发出。隧道内有多个烟感探测器,每个烟感探测器具有唯一的标识;产生报警信号的烟感探测器的标识作为发生火灾的位置标识。

步骤二:根据位置标示控制与位置标示所在区域临近的两个控烟隔断装置展开将行车洞隔断。

步骤三:根据位置标示控制与位置标示所在区域临近的常闭排风阀开启进行排风。

上述步骤二和步骤三的顺序可以互换。

本实施例所提供的控烟方法能够避免烟气扩散,尽快通过排烟通道排出。

在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。

在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接或可以互相通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

尽管已描述了本申请的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

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