工业通风耐火冷却水塔技术说明
作者：晶杰冷却塔 时间：2021-08-17 09:05 阅读：
今日公开了一种耐火工业冷却水塔，其具有常闭被动通风结构，该结构使塔的内部在正在燃烧的区域上方通风以增强对火灾的抑制。通风口面积取决于火灾的位置和范围。通风口结构包括具有一系列通风口的装置，这些通风口由响应火焰和/或热燃烧产物的部件关闭，以摆脱对开口的阻塞关系，从而使塔的内部通风。在优选实施例中，通风口包括其中具有一系列开口的面板构件，这些开口被合成树脂构件覆盖或阻塞，该合成树脂构件由会燃烧且具有相对低熔融温度的材料形成从而导致材料在经受火焰和/或塔的一部分火灾引起的热燃烧产物时燃烧或迅速熔化。工业冷却水塔的耐火性可以通过使用由单独的填充包组成的填充组件架 来进一步增强，当燃烧到预定程度时，这些填充组件架可能会从堆的剩余包装上脱落以防止火横向蔓延到填充组件的其余部分。一、耐火冷却水塔技术领域
本技术涉及工业冷却水塔，尤其涉及耐火等级的塔。提供新颖的被动通风装置，用于在发生火灾时对塔内部进行通风，以增强对燃烧过程的抑制。
二、现有技术说明
工业规模的冷却水塔已广泛用于大型工业、商业和多居民综合体，因为它们能够有效地将大量过程或居住产生的热量散发到大气中。这种类型的冷却塔存在于各个领域，包括工厂综合体、石化设施等化学加工厂、办公室附近、医院、作为多户公寓或共管公寓的一部分、作为大型商业零售物业、仓库和包括核电站在内的发电站。
冷却塔由多种材料中的任何一种构成，包括木材、玻璃纤维、混凝土或钢结构，以及塑料、木材或陶瓷类型的填充材料。在许多情况下，塔的不间断运行是一个关键因素，因为冷却系统的连续性对整个过程操作的重要性，以及相关操作系统的特定功能。冷却塔的主要工作通常是对工艺或设施的水进行有效冷却。因此，其他设计考虑通常从属于主要冷却功能。
然而，在某些情况下可能变得至关重要的一个通常从属的设计元素与消防安全有关。如果塔火灾有可能危及塔附近高占用区域的人员，或者塔因火灾而关闭会对工艺、生产设施或公用事业（如核电）产生不利影响，则尤其如此。植物。由于这些潜在的危险，用户、保险公司、承包商和消防部门可能会要求冷却塔由低燃烧材料和阻燃设计构成，或以其他方式使用灭火系统（如喷水器）来防止火灾危险。
低可燃性塔设计的最初方法是使用不燃结构和框架材料，结合低效率、高成本、重砖或陶瓷类型的填充物，或根本不填充。然而，这些设计的每单位冷却成本很高，在大多数情况下不是经济上可行的选择。后来的设计保留了以前使用的不燃结构和框架材料，但将它们与具有低火焰蔓延特性的更轻的重量和更便宜的阻燃填充材料相结合。然而，仅靠低可燃性材料并不能保证防火安全。
配置和塔设计细节对于给定塔模型的实际防火性能至关重要。填充材料虽然由阻燃材料构成，但通常不支持大大限制燃烧的配置。必须创建更耐火的填充配置，使整体设计更好地防止火灾损坏和关闭。然而，混凝土和钢支撑结构是唯一可接受的用于阻燃填充配置的材料。
最经济和最有效的塔设计通常具有较差的耐火性。对于具有木框架和塑料填充物的塔来说，情况确实如此。例如，花旗松是适用于大多数工业冷却塔应用的优良建筑材料，以非常经济的价格提供使用寿命。用冷杉建造的塔虽然是易燃的，但当暴露在火灾条件下并且塔不运行时会完全燃烧。在某些情况下，塔无法满足防火规范可能会将塔排除在特定应用之外，或者需要安装消防喷水灭火系统，该系统不仅安装成本高，而且在不同的环境条件下需要维护。木塔的第二个整体问题是与防腐处理化学品浸出相关的环境问题。防腐剂对于延长木制冷却塔组件在潮湿条件下的使用寿命是必要的。
从燃烧的角度来看，耐火塔通常由不能自蔓延的材料构成。传统的耐火部件包括塔的结构部件，例如直立的支撑构件、围梁等、填充组件、覆盖在填充组件上的水分配装置以及形成塔的外壳的外壳和风扇甲板。
每种建筑材料都有一定的优点和缺点。所涉及的因素包括总成本、特定材料的可燃性、耐腐蚀性和影响塔寿命的长期耐久性或建筑材料对给定最终用途的适用性。最终目标是提供一种冷却塔设计，该设计利用可用的最高效率组件、最持久的结构材料，并配合提供所需的冷却功能。防止由于金属腐蚀或木材腐烂导致的材料损坏和强度损失，同时提供免受火灾等外部风险的保护一直是一个长期寻求但尚未完全实现的目标。从成本效益的角度来看，这一点尤其正确。
基本上没有防火保护的冷却塔，主要是那些由木材制成的冷却塔，当暴露在危险中时，会迅速而完全地燃烧。在某些情况下，冷却塔火灾可能无法通过外部灭火技术扑灭，因此需要能够检测燃烧事件并立即启动灭火系统运行的火灾探测器。
已发现灭火系统（例如喷水器）通常是可靠的，并且在涉及冷却塔的火灾事故的多项研究中表现良好。然而，为了完全有效，在非常高的塔配置上通常需要不止一层的洒水器。然而，就腐蚀而言，喷水灭火系统非常依赖于维护，并且在冰冻条件下的供水保证方面提供特别困难的设计考虑。
该系统不仅必须提供低错误信号概率的快速火灾检测，还需要复杂且昂贵的检测器，例如热敏电阻等。此外，水释放机制必须是积极的，并且对火灾探测做出即时响应。已经使用了带有熔断塞的喷头，但由于其反应时间较快，因此优选使用爆管致动的雨淋阀。尽管这些系统在安装后已被证明是有效的，但它们价格昂贵且极难在通常需要多年的时间间隔内定期维护，因为系统没有功能需要运行。
由于喷水灭火系统的安装成本高昂，并且需要许多特定的护理措施和程序化维护，因此冷却塔用户已经寻求消除对基于塔设计的此类系统的需求。这些替代设计概念在很大程度上依赖于使用比木材贵得多的不燃材料。此外，设计必须符合客户验收标准，并且最好符合行业标准，例如获得工厂互助协会批准的行业标准，而无需使用喷淋保护装置。这不仅需要火灾中的结构保护，还需要限制燃烧蔓延，尤其是在填充组件的横向，这是内部 BTU 含量最高的区域。
批准通常基于对整个塔架部分的耐火性塔架模型的测试。批准过程基于在塔的下部放置一个非常坚固的点火器，然后观察点火对整个测试单元或塔的影响。一个一英尺乘一英尺的平面面积盘，其中包含深度为三英寸的庚烷，放置在塔中填充组件下方并点燃。没有公布具体的判断标准，而是根据测试观察逐个发布批准。
随着用于冷却塔的合成树脂框架组件的出现，例如用玻璃纤维增强的聚酯树脂，通常称为 FRP 或 GRP，提供具有所需强度、耐用性和寿命特性的耐火冷却塔已变得越来越接近到现实。多年来，FRP 在冷却塔建造中的使用发展缓慢。玻璃纤维增强合成树脂部件，如风扇组、风扇叶片、填充支撑网格和木塔支撑对角连接器已使用多年，并已将 FRP 确立为腐蚀性冷却塔环境中的耐用材料。近年来，冷却塔的几乎所有组件都使用 FRP 材料来提供有效的耐腐蚀性，同时保持所需的结构强度。示例是美国专利的四通横流冷却水塔。第 4,788,013 号。使用替代材料的“013 专利”中公开的这种类型的塔在成本上已变得更接近于先前的木材设计，尤其是在考虑到冷却效率、优异的耐腐蚀性、长期寿命以及总体维护和更换成本等特性时。
玻璃钢冷却塔冷却塔设计的兴趣现在集中在使用高效低火焰蔓延填充材料（如聚氯乙烯 (PVC)）在拉挤玻璃纤维结构材料中产生低可燃性、低火灾风险设计。
受让人在横流和逆流冷却塔方面已获得多项 FM 批准。这些设计的特点是钢或混凝土框架以及各种配置的 PVC 填充和消除器。还批准了玻璃纤维增强聚酯风扇叶片、风扇气缸和分配管以及 PVC 分配管道和聚丙烯型适配器和喷嘴。批准的塔尺寸范围从相对较小的塔（4 英尺 x 4 英尺 x 6 英尺）到直径高达 40000 英尺和混凝土外壳高 500 英尺的非常大的塔。
包含不可燃瓷砖填料的批准塔在冷却能力方面非常低效，尺寸受填料重量限制，并且是一种非常昂贵的设计。最近批准的塔式设计采用额外的单元作为冗余，并在每个单元之间设置了难以穿透的防火屏障。需要额外的单元，因为任何屏障位置之间的整个塔段都受到完全火灾的影响。显然，提供由防火屏障保护的额外电池是非常昂贵的并且因此是解决火灾危险问题的不合需要的尝试。可燃支撑框架中的 PVC 填充物需要坚固的防火屏障和显着的额外塔容量。在任何当前的 FRP 框架、PVC 填充塔设计中，燃烧都无法通过设计来控制。
与冷却塔安装有关的许多火灾隐患存在。主要火灾风险与 1) 电气设备故障和短路有关，主要发生在风扇电机或接线盒中； 2) 雷击； 3) 冷却塔上或附近的焊割炬火花； 4) 区域内外部源产生的火花，如焚化炉； 5) 在冷却塔上、附近或下不小心储存可燃物，造成着火敏感性问题。与预期相反，研究表明，至少三分之一的冷却塔火灾发生在冷却塔运行期间。主要的火灾风险区域是暴露于外部火花的风扇甲板和填充组件，因为其可燃性质和在有限的内部区域中的大量 BTU 含量。
因此，迄今为止，限制火灾风险的主要努力主要针对使用不燃材料，尤其是填充部件和结构构件，通过配置替代方案来限制填充燃烧，通过添加维护良好的喷水灭火系统，充足的水供应，不会冻结或腐蚀，增加防雷措施，仔细选址以避免高风险地点，对切割和焊接活动进行特定管理控制，因为此类事故会导致大量火灾，并通过启动应急反应准备计划。
三、新型工业通风耐火冷却水塔技术说明
尽管冷却塔可以由耐火材料建造，但是一旦塔内发生大火灾，由于塔内部发生的热量快速积聚，耐火材料实际上可能变得可燃。根据本技术的塔在塔外壳和/或风扇甲板中具有新颖的被动、常闭通风口，当检测到火灾时，当塔内部发生火灾时，该通风口打开时用于将塔内部排放到大气中。塔从而增强对燃烧过程的抑制。
如前所述，在过去，控制冷却塔火灾的努力主要针对外部保护，例如洒水喷头，或使用防火或阻燃材料制成。以前没有认识到，如果冷却塔紧靠着火点进行通风，那么靠近着火点的热燃烧产物的快速释放伴随着来自周围大气的冷空气流穿过着火点实际上会起作用以抑制火势并尽量减少横向蔓延。这与需要限制空气进入火场而不是增加可用空气量的传统观点相反。
为了实现在塔火灾期间抑制燃烧过程的预期目的，本技术的新型通风口结构优选地包括在风扇甲板和/或直立塔壳体的连接风扇甲板的部分中提供孔的装置，并且通常关闭以防止空气流过，以保持塔外壳那部分的气密完整性。然而，通常关闭孔的装置包括无源部件，当火焰或与其相邻的塔内的温度升高到预定水平时，这些无源部件起到疏通孔的作用，从而允许空气向外流动到大气中，使紧接在塔上方的区域快速排气。高热量填料组件，用于抑制塔内已蔓延到填料和相邻结构部件的火灾。
在一个优选实施例中，本技术的常闭通风口结构包括由一系列在相邻炉排构件之间具有多个开口的耐火炉排组成的扇形甲板，以及在炉排下方的一层合成树脂片材，其特征在于通过在较低温度下熔化或燃烧的特性，当塔的一部分发生火灾时，包括从火中升起的火焰在内的热燃烧产物使紧靠其上方的片材熔化或燃烧，从而提供用于通过如此呈现的排气口快速释放燃烧的热产物的排气口。
本技术的一个特别重要的方面是这样一个事实，即所提供的通风口的尺寸是可变的并且直接取决于塔内火灾的程度。火的横截面积和火焰和/或从其上升的热燃烧产物的相应面积越大，在覆盖塔填料组件的风扇甲板中形成的通风口的尺寸就越大。将排气口限制为排出燃烧和/或火焰的热产物所需的开口可确保最有效的自然通风排气，同时确保所形成的排气口在所有情况下都有足够的尺寸，基本上与性质和/或火焰无关。火灾的程度。
本技术的另一个重要特征是这样一个事实，即通过提供构成塔的整个风扇甲板的如上所述的限定通风口的常闭炉排，可以在最靠近火的地方设置穿过炉排的通风口，无论火在哪里可能发生在塔的平面区域，从而抑制火灾并防止其横向蔓延到整个填充组件和相关的结构构件和填充支撑组件。
代替通常由放置在炉排内表面的易熔合成树脂板封闭的类似炉排的通风口，可以提供具有一系列开口的面板，这些开口由由易熔、可燃或可液化的单独塞子封闭合成树脂材料，这样当塔内任何一点发生火灾时，火焰和/或从火中升起的热燃烧产物会熔化或燃烧紧靠其上方的塞子，从而在火的正上方提供一系列通风口，以帮助抑制火灾火，特别是防止其横向蔓延到填充组件的平面区域。
尽管优选实施例涉及具有常闭通风口结构的风扇台，但进一步的替代结构包括风扇台周边周围的直立外壳壁中的类似功能的通风口。又一替代布置包括常闭通风结构，如在靠近所述壳体的壳体壁中所描述的。粉丝卡，也在粉丝卡中。
跨过风扇甲板中的相应通风口或塔壳的最上部部分保持在关闭位置的弹簧偏置门可以代替先前描述的合成板封闭炉篦。在这种情况下，温度敏感的闩锁将门保持在关闭位置，直到闩锁响应火焰和/或热燃烧产物，从而允许相应的门在弹簧偏压下打开。