水電站煙氣流動及機械排煙模式的應用分析

王培培

【摘要】在社會主義經濟迅猛發展的背景下，為了進一步滿足社會用電需求，并落實節能環保與可持續發展戰略的內在要求，我國逐漸加大了對水電資源的開發建設力度。在此過程中，對于水電站地下洞室以及主要的作業場所而言，因作業換進的特殊性使得火災安全問題隨之凸顯，一旦發生火災將帶來嚴重的財產損失與人員傷亡。基于此，本文針對水電站主變洞這一火災高發區下相應煙氣流動特與機械排煙模式的運用問題進行了探討，并提出了對策。

【關鍵詞】水電站；煙氣流動；機械排煙模式；應用；分析

前言

在地下水電站工程中，相應的建筑物類型較多，通常包括了主廠房、主變洞、母線洞以及排風洞等，在實際踐行的過程中，因工藝技術落實不到位，以及防火安全意識理念的淡薄，致使存在著較大的火災安全隱患。而從歷年來地下水電站所發生的火災情況看，主變洞是火災隱患發生的重點區域，要想實現對這一安全風險隱患問題的有效控制與規避，就需要在明確相應排煙特點的基礎上，實現機械排煙模式的科學合理搭建，因此，針對這一課題展開研究現實意義凸顯。

1、水電站排煙特征與所帶來的危害

在地下水電站中，相應工作環境呈現出了明顯的濕熱性特點，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，表現為：第一，在整個地下水電站中，空間體積大，同時，相應火災排煙量極大，據相關統計表明排煙量需求大概在幾十萬立方米/小時，所以在設計送風與排煙系統的過程中難度較大。第二，在水電站內部，因相應設備布局的限制，如采用傳統的火災排煙通過氣流組織方式，則相應的排煙效率極低。第三，地下水電站在整個的構造上形式較為復雜，且布置的設備都是用于發電的，基于這一特點下，使得火災呈現出了多樣性特征。第四，地面存在著大量的補風，且在相應補風模式上也存在著較大的差異性，進而對相應的排煙系統造成了一定的影響。

基于如上特點下，在發生火災時，大量的熱氣與煙氣難以實現有效排出，加上傳統防火隔離分區的設置難度大，且使用常規的滅火設備難以達到有效滅火的目的，而在人員疏散上的難度極大，進而埋下了嚴重的生命安全隱患，同時也帶來的巨大的損失與影響。因此，結合水電站發生火災時，煙氣流動的特點與排煙的特征，需要進一步實現排煙模式的優化與完善。

2、水電站煙氣流動與機械排煙模式的具體運用

2.1 1：2模型試驗與FDS數值模擬

為了明確在不同排煙量下，相應火災產生的溢流煙氣在搬運道內的排煙過程，本文借助1：2模型試驗與FDS數值模擬相結合的方法進行了研究，并得出：在搬運道內，相應的排煙系統能夠實現對溢出煙氣高度的控制，基于相應規范的要求下進行計算，得出在搬運道機械排煙中，主變室火災的熱釋放速率為0.5MW/1MW/2MW時，相應煙氣高度的有效控制范圍在6.6m/6m/5m。

而在FDS軟件的運用下，實現了基于主變室火災時，相應搬運道機械排煙過程的模擬，進而針對在0.5MW-5MW下，相應主變室火災在不同排煙量下，相應搬運道內煙氣控制效果，得出的結果為：基于相應規范的要求下，在進行排煙的過程中，基于搬運道的排煙系統，可實現對煙氣層高度的有效控制，因此呈現出了良好的排煙效果，同時補風作用凸顯，并經過計算得出在主變室發生火災時，搬運道內的煙氣溫度在180℃以內，因此，能夠作為逃生通道進行使用。而基于可見度下，在搬運道內，2m以下的區域相應可見度能夠達到10m以上，所以按照相應規定，120m3/（h·m）能夠滿足逃生之需。因此在實際針對機械排煙進行設計的過程中，可按照這一理論規范進行優化與完善，以促使相應的額排煙模式能夠為滿足火災逃生之需奠定基礎。

2.2 基于2DPIV激光粒子實驗研究

針對水電站地下主變洞火災煙氣流動以及機械排煙進行研究的過程中，還采用了2DPIV激光粒子實驗這一方法，并得出如下結論：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，在發生火災時，基于浮力驅動下的煙羽流會將周圍的空氣不斷卷吸，此種情況下，相應空間尺的環流運行速度逐漸放緩，而在補風口位于主變室上下部位時，基于補風的作用下，會在主變室內的不同位置上形成漩渦，相應空氣流速在0.1m/s，所以這就意味著基于不同補風口位置下，對相應煙氣流動速度的影響并不大。第二，借助2DPIV進行拍攝，能夠看出相應的搬運道排煙口所處于的截面，和FDS模擬下所形成的速度場相比，比較相似，且在排煙口以及補風處這兩個位置上，相應煙氣速度要比其他的位置大，進而致使形成了漩渦現象，而此種情況下，則能夠為相應人員首先有效逃生奠定基礎。

3、總結

在地下水電站中，主變洞是火災的高發區，也是進行機械排煙設計的難點所在，而一旦相應排煙系統設計不完善，在發生火災時將帶來嚴重的影響與損失。因此，為了實現機械排煙模式的完善運用，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上，借助1：2模型試驗與FDS數值模擬的方式以及2DPIV激光粒子實驗進行了研究，在此過程中為實現機械排煙模式的完善設計與運用提供了相對科學的理論基礎。

參考文獻：

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