核电站电缆间机械排烟量模拟研究

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1、核电站电缆间机械排烟量模拟研究　　【摘要】运用CFAST区域模型，对核电站电缆间进行火灾模拟。通过对模拟结果的分析，得到了不同排烟量情况下，室内热烟气层温度、烟气浓度及火焰高度的变化规律。随着排烟量的增大，烟气温度和浓度大幅降低。经过对比分析，得出72m3/h为该电缆间的最佳机械排烟量。【关键词】电缆间；CFAST；机械排烟量；区域模拟【中图分类号】X954【文献标识码】BSimulationanalysisofmechanicalsmokeextractionvolumebetweencablesfornuclearpowerstat

2、ionZhangJian-ping（QiandongnanstatepolicefirebrigadeKailiGuizhou556000）【Abstract】UsesCFASTregionalmodeltoimitatethefireinthecableroomofanuclearpowerplant.Itcanbeconcludedoftheregularpatternofthesmoketemperature，densityandtheheightofthefireunderdifferentsmokelevel.Asthesmo

3、kelevelrises，thesmoketemperatureanddensitydecrease7sharply.Aftercomparisonandcalculation，72m3/histhebestmechanicalsmokelevelinthecableroom.【Keywords】Cableroom；CFAST；Mechanicalsmokelevel；Regionalmodel1.前言（1）随着资源的枯竭和化石燃料价格的不断攀升，新能源结构不断调整，各国大力发展核电技术。核电厂的增多，火灾和爆炸事故也随之增多，火灾已经

4、成为核电厂安全最现实和最直接的威胁之一。核电站内有众多厂房，各厂房均设有复杂的系统设备，控制厂房内的电缆负责传达各种指令，使得各系统设备能够正常有序运行。因此，大量集中的电缆是核电站中的重要可燃物，一旦着火，可能会造成重要系统和设备的失效。电缆燃烧会产生大量浓烟和有毒气体，给火灾的扑救带来极大困难。机械排烟系统能够及时有效地排出火灾烟气，降低烟气温度和浓度，而排烟量的确定对于合理设置机械排烟系统有非常重要的影响。（2）过去十几年，核电行业逐步从规定性的防火设计转向以风险评估为基础的性能化分析来支持决策工作。进行性能化分析的一个关键问题是

5、具有能够可靠预测火灾后果的、经过验证和有效性确认的火灾模型。CFAST（ConsolidatefireandSmoke7Transport）模型是目前较为常用的、典型的双区域模型，由美国标准技术研究所（NIST）开发，能够预测单室或多室环境的火灾及烟气的蔓延。本文所用的版本是CFAST6.0，可以计算设定火灾环境下，热烟气层温度、火灾气体浓度等参数随时间的变化。2.CFAST基本原理CFAST是一个典型的双区域火灾模型，能够对单个或多个房间结构建筑环境的火灾与烟气在建筑物内蔓延进行预测。对于一个给定的火灾场景，模型将其划分为两个区域，即

6、上部热烟气层和下部冷空气层。该模型中最重要的假设是每个区域都是均匀存在的，也就是说，每个区域中各点的温度、气体和烟气浓度都是相同的，时间函数仅作为可变参数[1]。每个区域中，CFAST模型根据质量方程、元素守恒、能量方程及理想气体定律来求解环境条件。3.CFAST区域模拟3.1火灾场景的设定。（1）本文的模拟对象电缆是一个独立的房间，设置一个X=15m，Y=8m，Z=3.6m的单室房间物理模型，电缆间的绘声绘色及环境参数见表1。表1电缆间结构及环境参数（2）电缆间内主要可燃物为电缆。该电缆间内共敷设电缆桥架6组，尺寸15m×0.6m×0

7、.1m，敷设高度900mm×300mm（2个）。电费间物理模型如图1所示。3.2火源的设定。7（1）本文采用t2火模型描述火灾发展情况，t2火是非稳态火模型之一，假定火灾热释放速率与时间的平方成正比。它所描述的火灾发展过程，是对一般火灾发生、发展到熄灭的演化规律的一种模型化、理想化的描述。（2）假设由于电缆桥架内单根电缆内部短路引起火灾，火势蔓延至整个电缆桥架，火灾蔓延为快速火灾发展形式。该电缆间内共有电缆4308.74Kg，燃烧热17980kJ/Kg。MonideepK.Dey根据实验资料发现，长15m、宽0.6m、厚0.1m的电缆桥

8、架，其热释放速率的分布范围大约为0.8MW至2MW[2]。出于保守考虑，取2MW。3.3火灾工况的设定。（1）排烟量的确定是机械排烟系统合理设计的一个重要因素，《核电厂防火设计规范》第4.5.5.2条对排烟