壓縮空氣泡沫滅火裝置在地下電纜溝中的應(yīng)用

時(shí)彥霞 周東凱 王越超 趙 勇 韓延峰

（日照電力陽(yáng)光設(shè)計(jì)有限公司，日照 276800）

隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，電力設(shè)備的利用率越來(lái)越高。有的設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行，容易造成電纜連接區(qū)域絕緣老化、短路、過(guò)流、過(guò)載和漏電等情況而引發(fā)火災(zāi)。電纜隧道作為電力工程的重要部分，一旦發(fā)生火災(zāi)，不僅會(huì)導(dǎo)致大面積停電停產(chǎn)，而且恢復(fù)困難，從而造成巨大損失。因此，在電纜接頭區(qū)設(shè)置安全可靠的自動(dòng)滅火系統(tǒng)，以迅速撲救初期火災(zāi)，保障電力設(shè)施安全運(yùn)行意義重大。

1 電纜火災(zāi)特點(diǎn)及對(duì)自動(dòng)滅火系統(tǒng)的要求

電纜隧道中，電纜布置密集，數(shù)量多。當(dāng)電纜長(zhǎng)時(shí)間或超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，容易產(chǎn)生大量熱量引起火災(zāi)。電纜著火初期，煙大火小、延燒速度較慢，如果能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，容易實(shí)現(xiàn)撲救。火災(zāi)發(fā)展到中期，電纜燃燒產(chǎn)生大量煙霧，束狀電纜群出現(xiàn)明火，電纜隧道溫度急劇上升，能見(jiàn)度明顯下降，火災(zāi)會(huì)沿束狀電纜向周?chē)杆俾印?/p>

電纜隧道空間狹窄，電纜發(fā)生火災(zāi)時(shí)局部熱輻射很強(qiáng)，在燃燒電纜上方150～350 mm處溫度較高。在電纜支架導(dǎo)熱作用和熱輻射的作用下，相鄰的電纜會(huì)很快被引燃。如果沒(méi)有及時(shí)撲滅火和控制火災(zāi)，待火災(zāi)發(fā)展到后期，束狀電纜延燃，電纜隧道中的溫度可達(dá)1 000～1 100 ℃，從而使電纜群體轟燃。此時(shí)，電纜隧道內(nèi)電纜基本燒完，鋁和銅等熔體流淌到地面，電纜支架扭曲變形，火災(zāi)逐漸衰減熄滅[1]。因此，電纜隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，如果不能及早發(fā)現(xiàn)并及時(shí)撲滅，將造成嚴(yán)重后果。在一些電纜隧道中安裝自動(dòng)滅火系統(tǒng)，能夠在火災(zāi)初期撲滅火災(zāi)，從而保障電力安全，降低損失。

因電纜火災(zāi)具有以上特點(diǎn)，所以電纜溝道滅火系統(tǒng)應(yīng)具有控制和撲救火災(zāi)速度快、防復(fù)燃能力強(qiáng)、電氣絕緣性好、噴放后處理簡(jiǎn)單快速以及能夠針對(duì)電纜接頭火災(zāi)設(shè)置局部應(yīng)用保護(hù)等特點(diǎn)。

2 滅火系統(tǒng)的比較分析

目前，用于電纜隧道和電纜夾層的滅火裝置主要有熱氣溶膠滅火裝置、超細(xì)干粉滅火裝置和細(xì)水霧滅火裝置。

熱氣溶膠是一種化學(xué)滅火劑，常壓下以固體的形式儲(chǔ)存。滅火裝置動(dòng)作時(shí)，通過(guò)啟動(dòng)器引燃儲(chǔ)存的固態(tài)物質(zhì)，隨后固態(tài)物質(zhì)自身進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，形成大量熱氣溶膠煙氣進(jìn)行滅火。它的優(yōu)點(diǎn)是滅火效率高，系統(tǒng)無(wú)管網(wǎng)，安裝簡(jiǎn)單，施工成本低，且不污染環(huán)境。但是，它也存在一些缺點(diǎn)：氧化還原反應(yīng)中產(chǎn)生大量高溫?zé)煔猓瑫?huì)造成二次損害；氧化還原反應(yīng)中產(chǎn)生的高溫?zé)煔鉂舛雀撸芤?jiàn)度低，不利于人員逃生；高溫?zé)煔庵械墓腆w顆粒主要是金屬氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、炭粒以及少量金屬碳化物，會(huì)降低空氣的電阻率；高溫?zé)煔庵泄腆w顆粒有很強(qiáng)的吸附能力，易腐蝕電纜及設(shè)備，引起電源短路。

超細(xì)干粉由具有滅火效能的無(wú)機(jī)鹽和少量的添加劑經(jīng)干燥、粉碎、混合而成的微細(xì)固體粉末組成，是一種干燥且易于流動(dòng)的超細(xì)型粉末。它主要利用化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行滅火，具有一定的物理輔助滅火作用。超細(xì)干粉滅火的有效性強(qiáng)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，成本低，滅火劑用量小，但長(zhǎng)時(shí)間放置容易導(dǎo)致干粉結(jié)塊，影響使用性能，同時(shí)噴放后的干粉殘留粉末難清理。

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)通過(guò)高壓泵組加壓，將水通過(guò)專(zhuān)用噴嘴噴射而出，形成高壓細(xì)水霧滴進(jìn)行滅火的系統(tǒng)。它的主要滅火機(jī)理是表面冷卻降溫、窒息作用和阻隔熱輻射。高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)滅火效率高，用水量小，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，但是噴嘴工作壓強(qiáng)處于10.0 MPa左右，需設(shè)置高壓泵組單元，設(shè)備體積大且安裝比較困難，對(duì)水質(zhì)和管材要求高等。

壓縮空氣泡沫是一種通過(guò)新方式產(chǎn)生的泡沫，通過(guò)將一定比例的壓縮空氣引入帶壓的泡沫混合液中，經(jīng)混合后生成滅火泡沫再經(jīng)過(guò)管路輸出。通過(guò)這種技術(shù)產(chǎn)生的泡沫具有滅火效率高、防復(fù)燃能力強(qiáng)、對(duì)環(huán)境友好且適合大規(guī)模火災(zāi)的撲救等優(yōu)點(diǎn)[2]。和傳統(tǒng)的吸氣式泡沫技術(shù)相比，壓縮空氣泡沫技術(shù)具有混合過(guò)程充分且均勻，用水量少，產(chǎn)生的泡沫具有良好的潤(rùn)濕性、附著性和覆蓋性，良好的熱輻射阻隔能力等優(yōu)勢(shì)。

各滅火系統(tǒng)性能綜合比較情況，如表1所示。

表1 滅火系統(tǒng)性能綜合比較

通過(guò)比較分析以上4種滅火系統(tǒng)，壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)能夠很好地?fù)錅珉娎|接頭火災(zāi)，且具備抗復(fù)燃能力強(qiáng)、噴放后無(wú)殘留等優(yōu)點(diǎn)，適用于撲救電纜接頭火災(zāi)。

3 壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)發(fā)展及應(yīng)用

壓縮空氣泡沫系統(tǒng)（Compressed Air Foam System，CAFS）20世紀(jì)30年代起源于德國(guó)，主要用于森林火災(zāi)的撲救。當(dāng)時(shí)，CAFS構(gòu)成簡(jiǎn)單，應(yīng)用存在限制性。隨著科技的發(fā)展，美國(guó)、加拿大、澳大利亞以及德國(guó)等對(duì)CAFS應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了多項(xiàng)基礎(chǔ)及應(yīng)用性研究。因CAFS具有高科技、高效率以及環(huán)保的特點(diǎn)，備受全世界重視，逐漸成為當(dāng)今國(guó)際火災(zāi)防護(hù)技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。

壓縮空氣泡沫系統(tǒng)的初始目的是產(chǎn)生A類(lèi)泡沫，用于撲救A類(lèi)火災(zāi)，適應(yīng)火災(zāi)的范圍小。A、B類(lèi)泡沫混合后會(huì)發(fā)生反應(yīng)，凝結(jié)成膠狀的物質(zhì)堵塞管路，影響泡沫混合器的正常工作。通過(guò)研究，國(guó)外已成功將CAFS系統(tǒng)用于B類(lèi)泡沫的消防車(chē)。兩種泡沫通過(guò)轉(zhuǎn)換電磁閥門(mén)，可使用同一個(gè)壓縮空氣泡沫系統(tǒng)產(chǎn)生泡沫。A類(lèi)泡沫的混合比為0.3%，B類(lèi)泡沫的混合比為0.5%，使得該系統(tǒng)既可撲救A類(lèi)火災(zāi)，也可撲救B類(lèi)火災(zāi)。當(dāng)使用干泡沫（水氣比為1:20）時(shí)，也可用于撲救和處理C類(lèi)火災(zāi)、D類(lèi)火災(zāi)以及文物和圖書(shū)館火災(zāi)，還可以用于噴涂熱輻射防護(hù)材料[3]。

我國(guó)從20世紀(jì)90年代開(kāi)始引進(jìn)該技術(shù)，并在消防部隊(duì)中配備了CAFS消防車(chē)，提高了消防部隊(duì)的滅火作戰(zhàn)能力，但目前還處于國(guó)外產(chǎn)品進(jìn)入、國(guó)內(nèi)產(chǎn)品跟進(jìn)的發(fā)展階段。因?yàn)榄h(huán)境保護(hù)和水資源保護(hù)等問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，尤其是對(duì)消防有特殊要求的情況，如一些石化易燃液體危險(xiǎn)品的消防，所以近年來(lái)得到了快速發(fā)展。

通過(guò)大量研究，國(guó)外已經(jīng)將壓縮空氣泡沫技術(shù)用于電氣火災(zāi)的撲救[4]。在電纜接頭區(qū)域設(shè)置壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)，針對(duì)電纜接頭區(qū)域設(shè)計(jì)局部應(yīng)用保護(hù)，解決了電纜火災(zāi)易復(fù)燃、電纜隧道消防設(shè)施成本高、電纜隧道空間狹小使設(shè)備難以安裝以及噴放后殘留等問(wèn)題[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，壓縮空氣泡沫系統(tǒng)還沒(méi)有相應(yīng)的國(guó)家規(guī)范。本文通過(guò)分析比較壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)、超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)、熱氣溶膠滅火系統(tǒng)和細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的特點(diǎn)，得出壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)能夠很好地?fù)錅珉娎|接頭火災(zāi)，且具備抗復(fù)燃能力強(qiáng)和噴放后無(wú)殘留等優(yōu)點(diǎn)，適用于撲救電纜接頭火災(zāi)，拓展了壓縮空氣泡沫技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。壓縮空氣泡沫系統(tǒng)雖然能夠有效撲救電纜火災(zāi)，但是壓縮空氣泡沫的產(chǎn)品設(shè)計(jì)（包括氣液流量比的設(shè)計(jì)、噴放泡沫的干濕程度設(shè)計(jì)和混合室的設(shè)計(jì)）以及其他應(yīng)用領(lǐng)域值得深入研究。