陶阳

(武汉科技大学 城市学院,武汉 430083)



船用防烟帘防烟性能的试验分析

陶阳

(武汉科技大学 城市学院,武汉 430083)

设计全尺寸火灾实验模拟舱，对新型防烟帘的防烟性能进行试验分析。结果表明，新型防烟帘在实际火灾中能长时间保持较好的完整性，在火灾形成的正负压环境中均能保持较好地不变形性，同时，可以较好地隔热和封堵烟气。

防烟帘；火灾；烟气；舰船

船舶火灾被公认为是世界上最难扑救的火灾之一。不完全统计，船舶火灾占船舶海难事故总数的11 %，居于第4位，但造成的损失排在所有海难事故首位[1]。近年来，我国年均船舶火灾事故近30起，其中52 %的船舶由于火灾造成航行中断[2]。为减少船舶火灾造成的经济损失，提高舰船火灾防治的有效性，必须加强船舶火灾的发生、发展和防治规律研究，制定火灾防治的相应措施[3]。其中火灾烟气的防治在船舶火灾问题中尤为急迫。船舶内部空间狭小，出口少，一旦着火，会产生大量烟气，从火灾发生区域向非着火区蔓延，形成大面积扩散。而这些火灾烟气具有遮光性、毒性和高温特性，对火场人员安全构成很大威胁[4]，极易造成人员伤亡。

为了掌握船舶火灾烟气蔓延特性与控制方法，国内外学者开展了大量研究[5-12]。国内船舶防排烟研究还处于起步阶段，对其特殊性仍认识不太充分，很多研究也未能反映船舶特殊的结构与装置特点。船舶由于自身结构特点，不能使用挡烟垂壁等陆用挡烟结构，主要依靠结构和新型防烟帘作为火灾时烟气分隔的部件。考虑在实际船舱模型中进行火灾试验，分析船用防烟帘火灾下的高温完整性，火风压下的变形情况以及隔热漏烟情况。

1 试验设计

试验在某模拟舱进行，如图1所示。

该模拟舱室内部空间尺寸为长2.5 m，宽2.0 m,高2.6 m。模拟舱室设有防火水密门，舱室顶部设有舱口盖。舱室2侧设有观察窗，用于观察火灾发展过程中舱室内部情况。

在门口和舱口盖分别安装7种不同类型防烟帘和防烟罩，分别测试在不同火源功率(0.1，0.2 MW)及不同排烟速度下的防烟帘的完整性、变形特性以及防烟帘内外温度。实验工况如表1所示。

试验中，通过摄像机摄录火灾过程中的防烟帘的变化，检验防烟帘完整性是否遭到破坏。为了测量舱室火灾烟气温度分布规律以及防烟帘的变形特性，利用游标卡尺测量防烟帘工作时的吸偏距离,反映防烟帘的变形特性。通过在防烟帘两侧布置热电偶来测量实验中防烟帘内外的温度。

表1 实验工况参数表

2 试验结果分析

2.1 防烟帘耐高温完整性分析

实验发现，在防烟帘在整个火灾过程中(长达12 min)持续受到最高接近500 ℃的高温烟气作用下，其完整性未受到破坏。试验中发现不同工况下各种类型的防烟帘在整个工作过程中均保持完整性不变，见图2～4体现了防烟帘具有良好的耐高温性能，可以在烟气环境中保持较好的完整性，阻拦烟气流动。

2.2 防烟帘变形特性研究

0.2 MW火源功率时各种类型的防烟帘在不同机械排烟速率下全工作过程中平均吸偏距离的数据分布见图5～8。可以看出，不同类型的防烟帘在整个火灾过程中防烟帘的吸偏距离在2～4 mm之间。这表明在火灾燃烧中，形成的火灾膨胀压或排烟造成的负压情况下，防烟帘仍与舱室门或盖开口保持较好的贴合，漏烟量较少，说明防烟帘具有良好的耐高温不变形特性，可以有效抑制烟气的泄漏和蔓延。

3 不同火源功率下防烟帘烟气防控效能

0.1和0.2 MW火源功率下舱室门口安装垂降式导轨防烟帘时舱室内部火源上方烟气温度分布曲线见图9。对比可以发现，不同火源功率下烟气分布具有相似规律：①不同高度处温度数据略有差异，但差异不大；即使是测量1 m处测量温度也明显低于火焰温度，这主要是由于烟气迅速沉降到1 m高度处所造成的。②2 m处烟气温度要略高于2.5 m处的温度，这主要是由于2.5 m处位于顶棚附近，舱室顶棚壁面的吸热以及热传导会降低顶棚处的烟气温度。

但是2种工况之下也有差异，主要体现在烟气温度上。火源功率为0.2 MW时烟气温度可达350 ℃，要明显高于0.1 MW(250 ℃)。从实验结果可以看出，在防烟帘的防烟阻隔效应下，舱室内烟气被有效限制在舱室内部，导致舱室内烟气层快速沉降，舱室内整体温升较高，不同高度的烟气层温度较为接近，不存在明显的烟气分层。这也正证明了防烟帘起到了烟封作用，将烟气较好地控制在舱室内部。

0.1和0.2 MW火源功率下舱室门口安装垂降式导轨防烟帘时防烟帘向火面和背火面的温升见图10。

对比分析2者也有类似之处，防烟帘向火面和背火面温差很大，表明导轨防烟帘可以有效的抑制烟气和温度的向外输运。2者也有差别，主要还是体现在温度上，火源功率为0.2 MW时向火面温度大280 ℃明显高于0.1 MW。同时，从实验数据可以看出，虽然防烟帘较好的阻止烟气溢出，但是，在局部时间内，仍然会有短时较高温升，这表明，防烟帘虽然可以在防烟帘内外形成温度差，并不具备完善的防火隔热功能，不能做防烟帘使用。

本实验中防烟帘布置在着火舱室的门上，相应烟气温度较高，导致备火面也会出现高于100℃的高温区。但在实际火灾中，大部分防烟帘会运用在远火区，烟气温度相应较低，防烟帘在阻止烟气溢出的同时，也可以起到较为可观的温度阻隔效应，有效保护防烟帘之外的人员。

3 结论

1)在实际火灾中，离火源区很近的高温区，这种新型防烟帘仍能在长时间保持较好的完整性。

2)在实际火灾形成的膨胀压和排烟造成的负压环境下，防烟帘仍基本与相应的门(盖)开口保持较好的贴合，吸偏距离一般为2～4 mm，防烟帘保持较好的不变形性。

3)在不同火源功率下，防烟帘可以很好地将烟气阻隔在着火舱室内，着火舱室内烟气很快沉降下来，没有稳定的烟气分层。防烟帘内外形成明显的温度差，可以起到较好的隔热作用。

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Experimental Study on Performance of Marine Smoke-preventing Curtain

TAO Yang

(City College, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430083, China)

Full-scale fire experiment was carried out to study smoke preventing performance of new type of smoke-preventing curtain. The results showed that this smoke-preventing curtain can maintain integrity in relative long time, and keep the shape under positive or negative pressure in fire condition. So the smoke-preventing curtain can work well in insulation and smoke-prevention.

smoke-preventing curtain; fire; smoke; ship

10.3963/j.issn.1671-7953.2017.03.010

2017-03-07

陶阳(1985—)，女，硕士，讲师

研究方向：火灾安全仿真模拟与试验

U664.88

A

1671-7953(2017)03-0000-00

修回日期：2017-03-27