改进的隧道排烟方法及带独立排烟装置的隧道排烟系统.pdf

本发明公开了一种隧道独立排烟方法，包括：(1)在主隧道断面以外设置一个独立结构的排烟风道，并在隧道主风道断面上方沿隧道纵轴线每隔一定距离设排烟口，排烟口用排烟横道与排烟风道相连接，排烟横道上设有排烟风阀，排烟联络风道内设有排烟风机；(2)正常状态时排烟风道、排烟风阀、排烟联络风道和排烟风机不工作；(3)当隧道内发生火灾需要排烟时，开启烟雾源附近的排烟风阀，将烟雾通过排烟风道、排烟联络风道从隧道排出洞外。本发明还公开了实施上述方法的隧道排烟系统，该排烟系统设有独立的排烟装置。本发明简化了排烟系统控制的复杂性，降低了正常营运能耗，提高了排烟效率，有利于结构设计和施工处理。

1、  一种改进的隧道排烟方法，包括：
(1)在主隧道断面以外设置一个独立结构的排烟风道，并在隧道主风道断面上方沿隧道纵轴线设若干排烟口，排烟口通过排烟横道与排烟风道相连接，排烟横道上设有排烟风阀，与排烟风道连通的排烟联络风道内设有排烟风机；
(2)正常状态时排烟风道、排烟风阀、排烟联络风道和排烟风机不工作；
(3)当隧道内发生火灾需要排烟时，开启烟雾源附近排烟横道上的排烟风阀，将烟雾从开启的排烟风阀排入排烟风道，再经排烟联络风道从隧道排出洞外。

2、  一种带独立排烟装置的隧道排烟系统，包括隧道主风道(1)、隧道主风道射流风机(2)，其特征在于：该排烟系统带有独立的排烟装置，所述的独立的排烟装置包括在隧道主风道(1)断面以外设置的一个独立结构的排烟风道(6)、在隧道主风道(1)断面上方沿隧道纵轴线设置的若干排烟口(3)、与排烟口(3)和排烟风道(6)相连接的排烟横道(4)、设置于排烟横道(4)上的排烟风阀(5)、与排烟风道(6)连通的排烟联络风道(8)、设置在排烟联络风道内的排烟风机(9)。

3、  根据权利要求2所述的排烟系统，其特征在于：所述的排烟风道(6)沿隧道全长布置，并设置若干排烟分区风阀(14)，或沿隧道全长分若干段布置，或在部分区段布置。

4、  根据权利要求2所述的排烟系统，其特征在于：所述的排烟风道(6)内设置排烟风道射流风机(7)。

5、  根据权利要求2所述的排烟系统，其特征是：所述的排烟联络风道(8)及配套的排烟风机(9)有若干个。

6.  根据权利要求2所述的排烟系统，其特征在于：该排烟系统还包括竖/斜井排风联络风道、竖/斜井送风联络风道，隧道主风道(1)与隧道进口(100)、隧道出口(101)连通，与竖/斜井排风联络风道、竖/斜井送风联络风道连通。

7、  根据权利要求6所述的通风系统，其特征在于：排烟联络风道(8)与竖/斜井送风联络风道、竖/斜井排风联络风道相互独立或共用。

8、  根据权利要求6所述的通风系统，其特征是：所述的竖/斜井排风联络风道的远端与排烟联络风道(8)的远端汇集到同一通风通道进行排放，竖/斜井排风联络风道与排烟联络风道(8)的连接处设有控制阀。

改进的隧道排烟方法及带独立排烟装置的隧道排烟系统
技术领域
本发明涉及一种改进的隧道排烟方法及带独立排烟装置的隧道排烟系统，主要用于隧道内火灾时的排烟。
背景技术
现有纵向通风技术中没有充分考虑火灾时的独立排烟问题，烟雾沿隧道纵向流动、蔓延、到末端排出。这对于特长公路隧道、尤其是大客流量时很难保证人员安全逃生；对于单洞双向交通火灾工况、二次事故引发火灾等工况，也不能有效解决人员疏散阶段的排烟问题。为了解决特长公路隧道在火灾工况下人员疏散的安全性问题，并兼顾正常营运时的经济性，专利——隧道排烟方法及带独立排烟装置的隧道通风系统(申请号：200610052065.6；公开号：CN1865662；发明人：吴德兴；杨  健；李伟平；项小强)公开了一种隧道排烟方法，包括：(1)在隧道内隔离出独立的排烟风道，所述的排烟风道上设有排烟风阀、与排烟风道连通的排烟联络风道，在排烟联络风道内设有排烟风机；(2)正常状态时排烟风道、排烟风阀、排烟联络风道和排烟风机不工作；(3)当隧道内需要排烟时，开启烟雾源附近的排烟风阀，将烟雾从开启的排烟风阀排入排烟风道，再经排烟联络风道排出隧道。该发明还公开了实施上述方法的隧道通风系统，该通风系统设有独立的排烟装置。该发明解决了隧道内采用纵向通风时火灾烟雾容易沿纵向蔓延带来的危害，并且该通风系统既节能又安全，适用于拱形、圆形、矩形等各种横断面的单向、双向隧道。
上述发明在实施过程中存在如下问题：
1.在主隧道断面内分隔出一定空间作为排烟风道，使得正常营运的过风断面积有所缩小，这在一定程度上会增加正常营运期间纵向通风的能耗；
2.如果要确保正常营运的过风断面积不缩小，势必需要扩大主隧道断面，这会增加隧道的土建造价；
3.排烟风道设置于主隧道拱顶，断面狭小且呈扁平形状，可能会影响排烟的效率，并可能给养护、维修带来一定困难；
4.在双管单向交通隧道中，需在两座主隧道内设置两个独立的排烟风道及配套的排烟风阀，也即排烟风道不能被两座隧道共用，存在浪费；
5.排烟风道与主隧道的连接节点结构设计和施工处理有一定的难度。
发明内容
本发明提供了一种改进的隧道排烟方法及带独立排烟装置的隧道排烟系统，采用运营费用较低的纵向通风方式，通过专用排烟风道，火灾烟雾可及时分离排除，避免或减少了隧道主风道烟雾纵向蔓延的危害，提高了人员逃生与救援的安全性。
一种改进的隧道排烟方法，包括：
(1)在主隧道断面以外设置一个独立结构的排烟风道，并在隧道主风道断面上方沿隧道纵轴线设若干排烟口，排烟口用排烟横道与排烟风道相连接，排烟横道上设有排烟风阀，与排烟风道连通的排烟联络风道内设有排烟风机；
(2)正常状态时排烟风道、排烟风阀、排烟联络风道和排烟风机不工作；
(3)当隧道内发生火灾需要排烟时，开启烟雾源附近的排烟横道内的排烟风阀，将烟雾从开启的排烟风阀排入排烟风道，再经排烟联络风道从隧道排出洞外。
一种带独立排烟装置的隧道排烟系统，包括隧道主风道、隧道主风道射流风机，该排烟系统带有独立的排烟装置，独立的排烟装置包括在主隧道断面以外设置的一个独立结构的排烟风道、在隧道主风道断面上方沿隧道纵轴线设置的若干排烟口、与排烟口和排烟风道相连接的排烟横道、设置于排烟横道上的排烟风阀、与排烟风道连通的排烟联络风道、设置在排烟联络风道内的排烟风机。
所述的排烟风道是一个独立结构，纵向设置在隧道主风道断面以外与隧道主风道分离，排烟风道内根据需要设置排烟风道射流风机，并通过排烟口、排烟横道、排烟风阀与隧道主风道连通。排烟风阀在正常工况时处于关闭状态使排烟风道与隧道主风道不连通，在火灾排烟时，可开启排烟风阀使排烟风道与隧道主风道连通、排烟。
所述的排烟风道可以沿隧道全长布设，并可根据需要设置若干排烟分区风阀进行长度分区；也可以沿隧道全长分若干段布置，各段排烟风道相互独立；也可以仅在隧道中部布设或在两端布设，隧道中部布设时，在隧道口两端不设排烟风道的路段的长度应小于或等于1.5km。
所述的排烟风道局部设置的排烟系统可以与其它型式的排烟系统组合使用。
所述的排烟系统还可以设置竖/斜井排风联络风道或同时设置竖/斜井排风联络风道和竖/斜井送风联络风道。根据排烟风道的长度和排烟效率，可在排烟风道中部、两端或一端设置一处或多处排烟联络风道及配套的排烟风机。排烟联络风道可以与主隧道竖/斜井送风联络风道、竖/斜井排风联络风道相互独立，但可以将竖/斜井排风联络风道的远端与排烟联络风道的远端汇集到同一通风通道进行排放，此时主隧道竖/斜井排风联络风道与排烟联络风道的连接处设有控制阀，正常状态时控制阀关闭，将排烟联络风道和竖/斜井排风联络风道隔离开，发生火灾需要排烟时控制阀开启。排烟联络风道也可以与竖/斜井送风联络风道、竖/斜井排风联络风道共用，这种情况下，火灾排烟与正常营运排风共用风机及联络风道。
所述的隧道主风道射流风机可以有若干个，可以沿主风道全长均匀布置或局部集中布设，其作用主要是提供隧道通风及排烟所需升压力，控制烟气流向，根据需要也可以逆转向相反方向送风。根据需要也可以在排烟风道内同时设置排烟风道射流风机，以补偿长距离排烟的沿程压力损失。在排烟风道内也可设置一处或多处排烟风阀进行排烟长度分区。
本发明所述的排烟风道的位置及截面形状可根据实际条件做通用手段的变换。竖/斜井送风联络风道、竖/斜井排风联络风道及排烟联络风道也均可根据具体工程情况合理设置。
本发明隧道排烟系统工作原理如下：
火灾发生时，前方的车辆继续前行驶离隧道，打开火灾车辆处前方(双向交通条件时可以为前后)一处或多处排烟横道内排烟风阀及相应排烟联络风道内的排烟风机进行排烟。同时，为防止火灾烟气的回流，开启火源上游端主隧道内的射流风机(正转)，必要时同时开启火源下游端的射流风机(反转)，将烟气控制在火源处一定长度范围内，烟流即从火源处经排烟口、排烟横道及排烟风阀，然后通过排烟风道到达排烟联络风道，最后将火灾烟雾排出。
对仅在隧道中部路段并行设置排烟风道的情况，对应设排烟风道段主隧道内发生火灾，排烟系统工作原理同上所述；当火灾发生在未设排烟风道的进口段或出口段时，排烟系统工作方式与纵向排烟模式工作方式类似，在此不作赘述。
对所述排烟风道在主隧道两端设置，且与中部其它排烟方式结合使用的情况，火灾位于排烟风道段主隧道内时，排烟系统工作原理同本发明上述所述，当火灾发生在主隧道中部其它排烟方式段时，按中部相应方式或两者组合方式组织排烟，在此不作赘述。
上述排烟方式也适用于隧道内双向交通的情况，只是由于隧道的车辆和人逃生疏散的行为方式不同，因而烟流控制的时机及方向会有所不同。
本发明的优点在于：
1)在主隧道纵向通风的基础上，设置独立结构专用排烟风道，火灾烟雾可及时就近进入排烟风道排除，避免或减少了隧道主风道烟雾纵向蔓延的危害，提高了人员逃生与救援的安全性；
2)这种改进的排烟方法和系统不但能提高单向交通火灾时的人员疏散安全性和消防救援的有效性，而且与单纯纵向排烟方式相比，能极大提高双向交通火灾、交通阻塞火灾、二次事故引发火灾等工况下人员疏散和消防救援的安全性和有效性；
3)与在隧道主风道内隔离出部分空间设置独立排烟道相比，这种改进的排烟方法和系统，不会压缩正常营运的通风断面积，因此，纵向通风的经济性得到最大程度的保证；
4)这种改进的排烟方法和系统可以在隧道主风道全长设置射流风机，既有利于火灾时的烟流组织，也有利于正常营运工况各纵向通风区段内的压力平衡；
5)当采用双管单向交通隧道时，两座主隧道共用一个排烟风道，既节省土建成本，又有利于营运维护；同时，由于与主隧道结构分离，施工相互干扰少，有利于施工有效组织和减少工期；
6)这种改进的排烟方法和系统可以与正常营运的竖井送排式通风系统结合，在确保模式转换及时的前提下，正常营运阶段可以用于送风或排风；
7)这种改进的排烟方法和系统适用于拱形、圆形、矩形等各种断面的单向、双向公路隧道。
附图说明
图1带独立排烟装置的隧道排烟系统基本设备平面布置示意图(双管隧道)
图2带独立排烟装置的隧道排烟系统基本设备平面布置示意图(单管隧道)
图3排烟系统排烟工作示意图
图4aA-A剖面位置上排烟系统横断面示意图(双管隧道)
图4bB-B剖面位置上排烟系统横断面示意图(双管隧道)
图5aC-C剖面位置上排烟系统横断面示意图(单管隧道)
图5bD-D剖面位置上排烟系统横断面示意图(单管隧道)
其中：
1、隧道主风道                 2、隧道主风道射流风机
3、排烟口                     4、排烟横道
5、排烟横道内的排烟风阀       6、排烟风道
7、排烟风道射流风机           8、排烟联络风道
9、排烟风机                   10、隧道进口进入的新风
11、火灾时开启的排烟风阀      12、排烟风阀处的烟流
13、排烟联络风道中的烟流      14、排烟风道内的排烟风阀
100、主隧道进口               101、主隧道出口
200、隧道内车辆               201、发生火灾的车辆
具体实施方式
参见图1、2，主隧道有两个端口，隧道进口100和隧道出口101、在实际应用中即使隧道有多个端口本排烟系统依然适用，通风、排烟的原理相同，只是设备具体布置方式有差别。
整个主隧道构成了隧道主风道(1)，在隧道内根据需要在隧道顶部、侧面或其它位置安装若干个主风道射流风机(2)。独立的排烟装置包括排烟风道(6)、根据需要设置的排烟风道风机(7)和排烟风阀(14)、设置于隧道主风道断面上方的排烟口(3)、连接隧道排烟口(3)与排烟风道(6)的排烟横道(4)、设置于排烟横道(4)内的排烟风阀(5)、与排烟风道(6)连通的排烟联络风道(8)、设置在排烟联络风道(8)内的排烟风机(9)。
排烟风道(6)是一个独立结构，设置于隧道主风道(1)断面以外，可沿隧道全长贯通布设，并可根据需要设置若干排烟分区风阀(14)进行长度分区(参见图1、图2)；也可以沿隧道全长分若干段布置，各段排烟风道相互独立、不连通；也可以仅在隧道中部布设或两端布设，排烟风道(6)在隧道中部设置时，在隧道进出口两端不设排烟风道的路段的长度应不宜大于1.5km；排烟风道(6)在隧道两端设置时，主隧道中部应有其它有效的排烟风道。隧道主风道断面上方沿隧道纵轴线设置彼此相隔一定距离的多个排烟口(3)，排烟口(3)通过排烟横道(4)与排烟道(6)连通，排烟横道内安装排烟风阀(5)，排烟风道内安装排烟风道射流风机(7)，排烟风阀(5)和(14)平时关闭，需要排烟时开启排烟风阀(5)和(14)使排烟风道(6)和隧道主风道(1)连通并合理分区，以排出隧道主风道(1)内的火灾烟雾。排烟风阀(14)也可用防火卷帘门代替。
排烟口(3)的纵向设置间距可取50～2000m，开口面积根据需要取值。
隧道主风道主风道射流风机(2)可正、反转，火灾时其作用主要是控制烟气回流和提供隧道排烟所需升压力。
根据排烟风道(6)的长度和排烟效率，可设置一处或多处排烟联络风道(8)及配套的排烟风机(9)。
参见图3，火灾发生时，火灾车辆(201)前方的车辆继续前行驶离隧道，打开火灾车辆(201)前方一处或多处排烟风阀(5)及排烟风机(9)，同时，为防止烟雾扩散，开启火源上游附近的主风道射流风机(2)(正转)及火源下游附近的主风道射流风机(2)(反转)，将烟雾控制在火灾车辆(201)处一定长度范围内，烟流(20)即从火灾车辆经火灾时开启的排烟风阀(11)进入排烟风道(6)，再经排烟联络风道(8)排出。根据排烟风机(9)开启位置及火灾车辆(201)位置，不开启或开启排烟风道(6)内的一个或多个排烟风阀(14)和排烟风道风机(7)以满足排烟需要。
排烟联络风道(8)可以与主隧道(1)竖/斜井送风联络风道、竖/斜井排风联络风道相互独立，但可以将主隧道(1)竖/斜井排风联络风道的远端与排烟联络风道的远端汇集到同一通风通道进行排放，此时主隧道(1)竖/斜井排风联络风道与排烟联络风道(8)的连接处设有控制阀。正常状态时控制阀关闭，将排烟联络风道(8)和主隧道(1)竖/斜井排风联络风道隔离开，发生火灾需要排烟时控制阀开启。排烟联络风道(8)也可以与主隧道(1)竖/斜井送风联络风道、竖/斜井排风联络风道共用，这种情况下，火灾排烟与正常营运排风共用联络风道风机及联络风道。