工業通風耐火冷卻水塔技術說明
作者：晶杰冷卻塔 時間：2021-08-17 09:05 閱讀：
今日公開了一種耐火工業冷卻水塔，其具有常閉被動通風結構，該結構使塔的內部在正在燃燒的區域上方通風以增強對火災的抑制。通風口面積取決于火災的位置和范圍。通風口結構包括具有一系列通風口的裝置，這些通風口由響應火焰和/或熱燃燒產物的部件關閉，以擺脫對開口的阻塞關系，從而使塔的內部通風。在優選實施例中，通風口包括其中具有一系列開口的面板構件，這些開口被合成樹脂構件覆蓋或阻塞，該合成樹脂構件由會燃燒且具有相對低熔融溫度的材料形成從而導致材料在經受火焰和/或塔的一部分火災引起的熱燃燒產物時燃燒或迅速熔化。工業冷卻水塔的耐火性可以通過使用由單獨的填充包組成的填充組件架 來進一步增強，當燃燒到預定程度時，這些填充組件架可能會從堆的剩余包裝上脫落以防止火橫向蔓延到填充組件的其余部分。一、耐火冷卻水塔技術領域
本技術涉及工業冷卻水塔，尤其涉及耐火等級的塔。提供新穎的被動通風裝置，用于在發生火災時對塔內部進行通風，以增強對燃燒過程的抑制。
二、現有技術說明
工業規模的冷卻水塔已廣泛用于大型工業、商業和多居民綜合體，因為它們能夠有效地將大量過程或居住產生的熱量散發到大氣中。這種類型的冷卻塔存在于各個領域，包括工廠綜合體、石化設施等化學加工廠、辦公室附近、醫院、作為多戶公寓或共管公寓的一部分、作為大型商業零售物業、倉庫和包括核電站在內的發電站。
冷卻塔由多種材料中的任何一種構成，包括木材、玻璃纖維、混凝土或鋼結構，以及塑料、木材或陶瓷類型的填充材料。在許多情況下，塔的不間斷運行是一個關鍵因素，因為冷卻系統的連續性對整個過程操作的重要性，以及相關操作系統的特定功能。冷卻塔的主要工作通常是對工藝或設施的水進行有效冷卻。因此，其他設計考慮通常從屬于主要冷卻功能。
然而，在某些情況下可能變得至關重要的一個通常從屬的設計元素與消防安全有關。如果塔火災有可能危及塔附近高占用區域的人員，或者塔因火災而關閉會對工藝、生產設施或公用事業（如核電）產生不利影響，則尤其如此。植物。由于這些潛在的危險，用戶、保險公司、承包商和消防部門可能會要求冷卻塔由低燃燒材料和阻燃設計構成，或以其他方式使用滅火系統（如噴水器）來防止火災危險。
低可燃性塔設計的最初方法是使用不燃結構和框架材料，結合低效率、高成本、重磚或陶瓷類型的填充物，或根本不填充。然而，這些設計的每單位冷卻成本很高，在大多數情況下不是經濟上可行的選擇。后來的設計保留了以前使用的不燃結構和框架材料，但將它們與具有低火焰蔓延特性的更輕的重量和更便宜的阻燃填充材料相結合。然而，僅靠低可燃性材料并不能保證防火安全。
配置和塔設計細節對于給定塔模型的實際防火性能至關重要。填充材料雖然由阻燃材料構成，但通常不支持大大限制燃燒的配置。必須創建更耐火的填充配置，使整體設計更好地防止火災損壞和關閉。然而，混凝土和鋼支撐結構是唯一可接受的用于阻燃填充配置的材料。
最經濟和最有效的塔設計通常具有較差的耐火性。對于具有木框架和塑料填充物的塔來說，情況確實如此。例如，花旗松是適用于大多數工業冷卻塔應用的優良建筑材料，以非常經濟的價格提供使用壽命。用冷杉建造的塔雖然是易燃的，但當暴露在火災條件下并且塔不運行時會完全燃燒。在某些情況下，塔無法滿足防火規范可能會將塔排除在特定應用之外，或者需要安裝消防噴水滅火系統，該系統不僅安裝成本高，而且在不同的環境條件下需要維護。木塔的第二個整體問題是與防腐處理化學品浸出相關的環境問題。防腐劑對于延長木制冷卻塔組件在潮濕條件下的使用壽命是必要的。
從燃燒的角度來看，耐火塔通常由不能自蔓延的材料構成。傳統的耐火部件包括塔的結構部件，例如直立的支撐構件、圍梁等、填充組件、覆蓋在填充組件上的水分配裝置以及形成塔的外殼的外殼和風扇甲板。
每種建筑材料都有一定的優點和缺點。所涉及的因素包括總成本、特定材料的可燃性、耐腐蝕性和影響塔壽命的長期耐久性或建筑材料對給定最終用途的適用性。最終目標是提供一種冷卻塔設計，該設計利用可用的最高效率組件、最持久的結構材料，并配合提供所需的冷卻功能。防止由于金屬腐蝕或木材腐爛導致的材料損壞和強度損失，同時提供免受火災等外部風險的保護一直是一個長期尋求但尚未完全實現的目標。從成本效益的角度來看，這一點尤其正確。
基本上沒有防火保護的冷卻塔，主要是那些由木材制成的冷卻塔，當暴露在危險中時，會迅速而完全地燃燒。在某些情況下，冷卻塔火災可能無法通過外部滅火技術撲滅，因此需要能夠檢測燃燒事件并立即啟動滅火系統運行的火災探測器。
已發現滅火系統（例如噴水器）通常是可靠的，并且在涉及冷卻塔的火災事故的多項研究中表現良好。然而，為了完全有效，在非常高的塔配置上通常需要不止一層的灑水器。然而，就腐蝕而言，噴水滅火系統非常依賴于維護，并且在冰凍條件下的供水保證方面提供特別困難的設計考慮。
該系統不僅必須提供低錯誤信號概率的快速火災檢測，還需要復雜且昂貴的檢測器，例如熱敏電阻等。此外，水釋放機制必須是積極的，并且對火災探測做出即時響應。已經使用了帶有熔斷塞的噴頭，但由于其反應時間較快，因此優選使用爆管致動的雨淋閥。盡管這些系統在安裝后已被證明是有效的，但它們價格昂貴且極難在通常需要多年的時間間隔內定期維護，因為系統沒有功能需要運行。
由于噴水滅火系統的安裝成本高昂，并且需要許多特定的護理措施和程序化維護，因此冷卻塔用戶已經尋求消除對基于塔設計的此類系統的需求。這些替代設計概念在很大程度上依賴于使用比木材貴得多的不燃材料。此外，設計必須符合客戶驗收標準，并且最好符合行業標準，例如獲得工廠互助協會批準的行業標準，而無需使用噴淋保護裝置。這不僅需要火災中的結構保護，還需要限制燃燒蔓延，尤其是在填充組件的橫向，這是內部 BTU 含量最高的區域。
批準通?；趯φ麄€塔架部分的耐火性塔架模型的測試。批準過程基于在塔的下部放置一個非常堅固的點火器，然后觀察點火對整個測試單元或塔的影響。一個一英尺乘一英尺的平面面積盤，其中包含深度為三英寸的庚烷，放置在塔中填充組件下方并點燃。沒有公布具體的判斷標準，而是根據測試觀察逐個發布批準。
隨著用于冷卻塔的合成樹脂框架組件的出現，例如用玻璃纖維增強的聚酯樹脂，通常稱為 FRP 或 GRP，提供具有所需強度、耐用性和壽命特性的耐火冷卻塔已變得越來越接近到現實。多年來，FRP 在冷卻塔建造中的使用發展緩慢。玻璃纖維增??強合成樹脂部件，如風扇組、風扇葉片、填充支撐網格和木塔支撐對角連接器已使用多年，并已將 FRP 確立為腐蝕性冷卻塔環境中的耐用材料。近年來，冷卻塔的幾乎所有組件都使用 FRP 材料來提供有效的耐腐蝕性，同時保持所需的結構強度。示例是美國專利的四通橫流冷卻水塔。第 4,788,013 號。使用替代材料的“013 專利”中公開的這種類型的塔在成本上已變得更接近于先前的木材設計，尤其是在考慮到冷卻效率、優異的耐腐蝕性、長期壽命以及總體維護和更換成本等特性時。
玻璃鋼冷卻塔冷卻塔設計的興趣現在集中在使用高效低火焰蔓延填充材料（如聚氯乙烯 (PVC)）在拉擠玻璃纖維結構材料中產生低可燃性、低火災風險設計。
受讓人在橫流和逆流冷卻塔方面已獲得多項 FM 批準。這些設計的特點是鋼或混凝土框架以及各種配置的 PVC 填充和消除器。還批準了玻璃纖維增??強聚酯風扇葉片、風扇氣缸和分配管以及 PVC 分配管道和聚丙烯型適配器和噴嘴。批準的塔尺寸范圍從相對較小的塔（4 英尺 x 4 英尺 x 6 英尺）到直徑高達 40000 英尺和混凝土外殼高 500 英尺的非常大的塔。
包含不可燃瓷磚填料的批準塔在冷卻能力方面非常低效，尺寸受填料重量限制，并且是一種非常昂貴的設計。最近批準的塔式設計采用額外的單元作為冗余，并在每個單元之間設置了難以穿透的防火屏障。需要額外的單元，因為任何屏障位置之間的整個塔段都受到完全火災的影響。顯然，提供由防火屏障保護的額外電池是非常昂貴的并且因此是解決火災危險問題的不合需要的嘗試?？扇贾慰蚣苤械?PVC 填充物需要堅固的防火屏障和顯著的額外塔容量。在任何當前的 FRP 框架、PVC 填充塔設計中，燃燒都無法通過設計來控制。
與冷卻塔安裝有關的許多火災隱患存在。主要火災風險與 1) 電氣設備故障和短路有關，主要發生在風扇電機或接線盒中； 2) 雷擊； 3) 冷卻塔上或附近的焊割炬火花； 4) 區域內外部源產生的火花，如焚化爐； 5) 在冷卻塔上、附近或下不小心儲存可燃物，造成著火敏感性問題。與預期相反，研究表明，至少三分之一的冷卻塔火災發生在冷卻塔運行期間。主要的火災風險區域是暴露于外部火花的風扇甲板和填充組件，因為其可燃性質和在有限的內部區域中的大量 BTU 含量。
因此，迄今為止，限制火災風險的主要努力主要針對使用不燃材料，尤其是填充部件和結構構件，通過配置替代方案來限制填充燃燒，通過添加維護良好的噴水滅火系統，充足的水供應，不會凍結或腐蝕，增加防雷措施，仔細選址以避免高風險地點，對切割和焊接活動進行特定管理控制，因為此類事故會導致大量火災，并通過啟動應急反應準備計劃。
三、新型工業通風耐火冷卻水塔技術說明
盡管冷卻塔可以由耐火材料建造，但是一旦塔內發生大火災，由于塔內部發生的熱量快速積聚，耐火材料實際上可能變得可燃。根據本技術的塔在塔外殼和/或風扇甲板中具有新穎的被動、常閉通風口，當檢測到火災時，當塔內部發生火災時，該通風口打開時用于將塔內部排放到大氣中。塔從而增強對燃燒過程的抑制。
如前所述，在過去，控制冷卻塔火災的努力主要針對外部保護，例如灑水噴頭，或使用防火或阻燃材料制成。以前沒有認識到，如果冷卻塔緊靠著火點進行通風，那么靠近著火點的熱燃燒產物的快速釋放伴隨著來自周圍大氣的冷空氣流穿過著火點實際上會起作用以抑制火勢并盡量減少橫向蔓延。這與需要限制空氣進入火場而不是增加可用空氣量的傳統觀點相反。
為了實現在塔火災期間抑制燃燒過程的預期目的，本技術的新型通風口結構優選地包括在風扇甲板和/或直立塔殼體的連接風扇甲板的部分中提供孔的裝置，并且通常關閉以防止空氣流過，以保持塔外殼那部分的氣密完整性。然而，通常關閉孔的裝置包括無源部件，當火焰或與其相鄰的塔內的溫度升高到預定水平時，這些無源部件起到疏通孔的作用，從而允許空氣向外流動到大氣中，使緊接在塔上方的區域快速排氣。高熱量填料組件，用于抑制塔內已蔓延到填料和相鄰結構部件的火災。
在一個優選實施例中，本技術的常閉通風口結構包括由一系列在相鄰爐排構件之間具有多個開口的耐火爐排組成的扇形甲板，以及在爐排下方的一層合成樹脂片材，其特征在于通過在較低溫度下熔化或燃燒的特性，當塔的一部分發生火災時，包括從火中升起的火焰在內的熱燃燒產物使緊靠其上方的片材熔化或燃燒，從而提供用于通過如此呈現的排氣口快速釋放燃燒的熱產物的排氣口。
本技術的一個特別重要的方面是這樣一個事實，即所提供的通風口的尺寸是可變的并且直接取決于塔內火災的程度?；鸬臋M截面積和火焰和/或從其上升的熱燃燒產物的相應面積越大，在覆蓋塔填料組件的風扇甲板中形成的通風口的尺寸就越大。將排氣口限制為排出燃燒和/或火焰的熱產物所需的開口可確保最有效的自然通風排氣，同時確保所形成的排氣口在所有情況下都有足夠的尺寸，基本上與性質和/或火焰無關?；馂牡某潭?。
本技術的另一個重要特征是這樣一個事實，即通過提供構成塔的整個風扇甲板的如上所述的限定通風口的常閉爐排，可以在最靠近火的地方設置穿過爐排的通風口，無論火在哪里可能發生在塔的平面區域，從而抑制火災并防止其橫向蔓延到整個填充組件和相關的結構構件和填充支撐組件。
代替通常由放置在爐排內表面的易熔合成樹脂板封閉的類似爐排的通風口，可以提供具有一系列開口的面板，這些開口由由易熔、可燃或可液化的單獨塞子封閉合成樹脂材料，這樣當塔內任何一點發生火災時，火焰和/或從火中升起的熱燃燒產物會熔化或燃燒緊靠其上方的塞子，從而在火的正上方提供一系列通風口，以幫助抑制火災火，特別是防止其橫向蔓延到填充組件的平面區域。
盡管優選實施例涉及具有常閉通風口結構的風扇臺，但進一步的替代結構包括風扇臺周邊周圍的直立外殼壁中的類似功能的通風口。又一替代布置包括常閉通風結構，如在靠近所述殼體的殼體壁中所描述的。粉絲卡，也在粉絲卡中。
跨過風扇甲板中的相應通風口或塔殼的最上部部分保持在關閉位置的彈簧偏置門可以代替先前描述的合成板封閉爐篦。在這種情況下，溫度敏感的閂鎖將門保持在關閉位置，直到閂鎖響應火焰和/或熱燃燒產物，從而允許相應的門在彈簧偏壓下打開。