电缆隧道七氟丙烷气体灭火系统

一、摘要


电缆隧道灭火，也叫隧道灭火（或电缆夹层灭火、电缆竖井灭火）还可叫城市管廊灭火。电缆隧道一般为地下封闭走廊或隧道式结构，由混凝土浇注而成，内部窄且低矮。电缆分层集中敷设于桥架上。由于城市化进程的不断加快，为了减少占地面积、美化城市建设，为将来发展预留空间，新建城市和旧城改造，电力架空线入地敷设到隧道中。目前发电厂、钢铁厂等工业企业，已广泛采用地下电缆隧道作为电力、通讯、计算机及有线电视的输送管道，既减少了占地面积，又避免了重复建设，是工厂和城市的命脉。由于电缆隧道通风和采光条件较差、环境温度高、电缆短路、电缆接头阻抗大等原因，易造成地下电缆火灾。电缆隧道灭火，也叫隧道灭火及电缆夹层灭火、电缆竖井灭火还可叫城市管廊灭火，就是在电缆隧道内安装火灾自动探测报警控制系统和自动灭火系统，实施防火和灭火自动保护。
二、场所描述
电缆隧道灭火，也叫隧道灭火，电缆隧道还可叫城市管廊灭火一般为地下封闭走廊或隧道式结构，由混凝土浇注而成，内部较低矮。电缆隧道也叫缆道，一般都比较长，通风及采光条件都比较差，在一定距离内设有检修孔。
随着我国经济快速发展和城市化进程的不断加快，电缆隧道的建设和应用，为城市的重要地区、重要路段完成电力架空线入地创造了条件。同时，电缆隧道把大截面、大长度电力电缆引入市区，实现城市地下空间的深度开发，有利于构建城市地下电力通道的综合网络。缆道内的电缆是工厂和城市的命脉，怎样安全、经济合理的实现电缆隧道灭火也叫隧道灭火及电缆夹层灭火、电缆竖井灭火还可叫城市管廊灭火，是本文深入研究和探讨的重要内容。
由于电缆隧道敷设电缆集中、密度大、通风差、环境温度高，缆芯正常工作温度为50～80℃，若电缆长时间在高于80℃环境下工作，易使绝缘层材料老化；电缆中间头制作质量不佳、压接头不紧导致接触电阻过大，产生极大的热量等原因可引起电缆隧道火灾、隧道火灾、电缆夹层火灾和电缆竖井火灾。据统计，因电缆头故障而导致的电缆火灾、爆炸事故占电缆事故总量的70%左右。电缆隧道发生火灾时，烟气排除困难，内部能见度几乎为零，外部扑救人员及消防设备几乎不可能进入，扑救非常困难。电缆隧道灭火，也叫缆道灭火还有电缆夹层灭火、电缆竖井灭火还可叫城市管廊灭火，就是在电缆隧道内安装火灾自动探测报警控制系统和自动灭火系统。
三、使用场所属性和特点及对配套自动灭火系统的要求
1、电缆隧道，也叫缆道，其中敷设的电缆线若发生火灾，将给企业造成巨大经济损失和不佳的社会影响。
2、电缆隧道，也叫缆道，一般空间狭长。电缆分层敷设密度较大。一旦着火，很容易延燃，应早发现早扑救。我国目前还缺乏专门的扑救设备，正确设置消防报警和灭火系统及设计合理经济的灭火方案就显得尤其重要。
3、地下电缆隧道火灾为电气火灾和电缆线固体火灾及可熔化可燃液体火灾。
4、电气火灾要求先断电，通风设备停止工作后，方能对电缆隧道灭火，也叫缆道灭火还有电缆夹层灭火、电缆竖井灭火还可叫城市管廊灭火，灭火药剂必须整个防护区浸渍20min以上，方能通风。
5、选用的灭火药剂在电缆隧道灭火，也叫缆道灭火还有在电缆夹层灭火、电缆竖井灭火中和灭火后不得对电缆线和环境有污染，及不得损坏未起火的好电缆线，并能在*短时间内使各电缆线恢复正常工作。
四、各种灭火系统的对比分析
到目前为止，采用的火灾探测报警系统类型主要有：点式烟感探头、可恢复式感温电缆、分布式感温光纤、火焰探测器、空气采样式火灾探测系统。灭火系统则包括：气体灭火系统、超细水雾灭火系统、气溶胶灭火系统、悬挂式超细干粉灭火装置。下面对灭火系统从标准、产品特点、灭火时间等方面进行阐述。
1、符合规范和标准要求
规范和标准是消防施工、监督、验收的技术依据和参数，为保护人身和财产安全提供了可靠保障。对于在各种不同场所使用哪种与之相适应的灭火系统，我国消防相关法规中均有明文规定。
GB50347《干粉灭火系统设计规定》规定：
超细干粉灭火装置产品目前没有国家、行业规范和标准。超细干粉灭火剂与普通干粉灭火剂物理和化学性能基本相同，超细干粉灭火系统保护对象和使用范围参照GB50347《干粉灭火系统设计规范》执行。
GB50347规范中第1.0.4条规定干粉灭火系统可用于扑救下列火灾：
a灭火前可切断气源的气体火灾。
b易燃、可燃液体和可熔化固体火灾。
c可燃固体表面火灾。
d带电设备火灾。
GB50347规范中第3.1.1条规定：干粉灭火系统按应用方式可分为全淹没灭火系统和局部应用灭火系统。扑救封闭空间内的火灾应采用全淹没灭火系统；扑救具体保护对象的火灾应采用局部应用灭火系统。
2、不同灭火系统产品特点应适合保护对象
（1）几种灭火系统主要特点比较：
（a）七氟丙烷气体灭火系统、IG541混合气体灭火系统、二氧化碳灭火系统虽能用于扑救电缆隧道火灾，但灭火系统总造价很高，且气体灭火设计浓度高，要求的灭火药剂瓶组数量很多，占地面积大，不适合用于电缆隧道灭火，也就是缆道灭火，也不适合电缆夹层灭火和电缆竖井灭火。
（b）超细水雾系统是高压或气流将流过喷嘴的水形成极细的水滴。超细水雾微粒有一定重量，不能迂回于任何遮挡物，一旦碰到遮挡物将沉降下来变成水珠，随着水珠的增多或将产生水渍现象。依据《细水雾灭火系统设计规范》要求，应持续喷雾≥30min,才能实现有效灭火或控制火灾发展。超细水雾灭火系统很难扑灭高度集中并分层的桥架上的电缆火灾。灭火或误喷后，会存在水渍现象，严重影响电子元器和电缆线的绝缘性能。超细水雾灭火系统喷头喷孔很小，易堵塞，系统日常维护检查复杂，每隔1年左右应更换储存水（纯净水），日常维护成本极高，若采用超细水雾或水喷雾灭火系统，电缆隧道内还需挖水池、排水沟，敷设管道，再加上电控设备、高压水泵等设备，占地面积大，设备造价也非常高。且存在很大的安全隐患，故超细水雾灭火系统和水喷雾灭火系统不适合电缆隧道灭火，也就是缆道灭火，也不适合电缆夹层灭火、电缆竖井灭火及城市管廊灭火。
（c）气溶胶自动灭火装置也叫气溶胶预制灭火系统，有S型和K型两种，虽属气体灭火系统，但它不是洁净灭火系统。气溶胶自动灭火装置只适用于小的防护区，因为气溶胶灭火气体从装置中喷出压力大约为0.02Mpa左右，喷射距离1～2m。气溶胶灭火气体比重小，略比空气重一点，先飘向防护区顶部后，再逐步沉降于防护区底部，灭火时间较长。气溶胶灭火属于全淹没灭火，只适应于发电机房、电缆夹层、电缆沟等密封性能较好、空间较小的场所。灭火后或误喷后产生的小于5μm极小颗粒的灰尘。气溶胶灭火剂有油污现象，吸附在元器件和电缆线上很难**干净，在湿度较大的环境中，将严重影响电气设备、电缆线的绝缘性能，造成接触不佳和短路现象。气溶胶灭火剂几年前曾用于铁路系统和通讯移动、电信系统设备间和控制系统设备间及地板电缆层，给铁路系统和通讯移动、电信系统安全造成了严重影响，目前铁路系统和通讯领域严禁采用气溶胶预制灭火系统。气溶胶灭火剂是易燃、易爆危险品，到2017年2月仍停止3C产品生产许可证发放，暂停生产、销售。所以，气溶胶预制灭火系统不适合用于较长缆道和大容积空间的电缆隧道灭火，也叫缆道灭火。
（d）悬挂式超细干粉灭火装置，按照灭火药剂分，主要有BC干粉和ABC干粉灭火剂两种，分别呈弱碱或弱酸性，是一种很小的灰尘，直径大约为5～20μm。按启动方式分，主要有电磁铁驱动装置、玻璃球或易熔合金定温启动装置、电爆型、电加热型等等驱动装置四种；按灭火装置压力分，一种为贮压式，压力容器内既有干粉，又有一定压力值的驱动氮气，启动后，干粉灭火剂从装置喷嘴中喷射完需一定时间，大约3S以上时间。另一种是容器内只有干粉，没有驱动气体，也没有压力存在，内装一个电爆燃气发生器装置，装置启动后干粉灭火剂瞬间从装置中喷洒出来，喷射时间≤0.5s,这种启动方式也叫脉冲启动，还叫超声波启动。贮压式超细干粉灭火装置比非贮压式（脉冲式和固气转换）灭火稳定可靠，因为动能稳定和能持续喷射灭火剂。
当发生火灾时，超细干粉粉体与高温燃烧物体表面接触时，阻断燃烧链式反应，属化学灭火。在保护对象表面的高温作用下，被熔化并形成一个玻璃状覆盖层将固体表面与周围空气隔开，使燃烧窒息。超细干粉灭火剂粉尘细小，微粒有一定重量，在空气中的漂浮时间有限，一旦沉降下来不会再运动。超细干粉灭火剂当有遮挡物时，将可以绕过遮挡物不会影响灭火效能，灭火中和灭火后产生二氧化碳、水蒸气等，对设备和环境均有一定污染。
（e）探火管式灭火装置用途和特点
探火管式灭火装置、感温自启动灭火装置，也简称探火装置，是一种低碳、环保、简单成本低且高度可靠，独立的自动灭火系统，可用于七氟丙烷，二氧化碳，超细干粉等多种介质，具有设计计算简单，施工安装简便，灭火快速有效，能传递火灾信号，无需任何电源控制，无需专门的烟（温）感探测器，无需复杂的设备和管线，纯机械自动控制启动。利用自身储压，依靠充压的探火管及装置瓶组就能实现快速、准确、有效地探测及扑灭火源，集报警和灭火于一体，将火灾扑灭在初级萌芽阶段。既可大幅度降低消防工程的造价，也可降低每次灭火的费用，并且不会对人员造成任何伤害。
探火管式灭火装置特别适宜扑救边缘的相对密闭，体积小于60m³较小空间或电器柜火灾也叫电气控制柜灭火，还叫配电柜灭火，还可以叫开关柜灭火，可把传统的气体灭火系统对较大封闭空间的保护，改为直接对各种较小密闭空间的贵重设备和电气箱进行保护。七氟丙烷，二氧化碳，探火管式灭火装置主要用于保护洁净度要求高的计算机、配电间、重要文件等场所和箱体，超细干粉探火管式灭火装置主要用于保护洁净度不高的地下管廊，风力发电机组，化工厂库等场所。
若需要了解电器柜灭火（电器柜气体灭火）也叫电气控制柜灭火，还叫配电柜灭火，还可以叫开关柜灭火，建议详细了解《探火管式灭火装置设计选型与安装使用》文章，请进入利达海鑫网站“技术文章”栏目和查询《消防产品技术与信息》2016年1月和4月中国核心期刊文章及利达海鑫产品说明书。
灭火速度*快的是七氟丙烷、二氧化碳和IG541混合气体等气体灭火剂，灭火时间一般在10～45S之间。其次是超细干粉灭火剂，灭火时间一般为10S～60S之间，A类火灾比B类火灾时间偏长一点。超细水雾灭火时间一般在100～200S之间，为*长。气体灭火药剂和超细干粉灭火剂*大的缺点是易复燃，气体灭火药剂比超细干粉灭火剂更容易复燃，超细水雾一旦灭火成功，火灾较难复燃。气体灭火系统、悬挂式超细干粉灭火装置、超细水雾灭火系统产品标准和规范，明确规定无论是全淹没灭火和局部灭火，灭火药剂必须连续喷射一定时间，特别对半密封状态的火灾，对有效喷射时间进行了严格的规定，如二氧化碳灭火系统规定局部灭火连续喷射时间不得小于30s。标准和规范还规定，灭火药剂必须在防护区内浸渍一定时间，一般为20min左右。脉冲式和超声波式超细干粉灭火装置干粉灭火药剂喷射时间小于0.5s，加之超细干粉在空中飘浮时间短，这就决定了这两种启动方式只能用于小的灭火空间，灭火性能比贮压式干粉灭火装置差。
超细干粉灭火剂既适用于全淹没环境灭火，又适用空气流动速度小于2m/s的局部封闭场所灭火，为了克服干粉灭火药剂灭火中和灭火后易复燃的致命缺陷， GB50347《干粉灭火系统设计规范》中规定，干粉灭火系统中的干粉喷射时间不应小于一定时间，干粉喷射后应使防护区内灭火剂分布均匀。对于局部灭火，GB50193《二氧化碳灭火系统设计规范》和GB50347《干粉灭火系统设计规范》中规定灭火药剂必须喷射一定时间，才能将防护区任意角落的火灾可靠扑灭。脉冲式或超声波启动方式的超细干粉灭火装置，对几处电厂和钢厂电缆隧道中的火灾均未扑灭，造成巨大损失。主要原因是人们未充分了解干粉灭火剂优势和劣势及性能参数。脉冲式或超声波式驱动的超细干粉灭火装置，干粉灭火剂从装置喷射出来的压力是瞬间，压力值小，喷射距离近，加之喷射时间≤0.5s，这就决定了它只能用于小的密闭防护区和用于小于1～3m3汽车发动机舱局部应用灭火，不宜用于较大空间的电缆隧道灭火，也叫缆道灭火。
下面分别介绍BC和ABC两种干粉灭火药剂，实际灭B（90号汽油）类火灾和A（木材）类火灾试验过程，就可对干粉灭火药剂的特性了解透彻。本人曾经是某专业消防企业的手提式干粉灭火器、推车式干粉灭火器的设计人员。为了使手提式干粉灭火器和推车式干粉灭火器产品的主要性能参数，喷射距离、有效喷射时间、干粉剩余率和灭火可靠性及产品成本符合标准，参加过几十次大小A、B类火灾灭火试验，反复修改设计结构和参数，认为干粉灭火药剂的优点和缺点可完全通过灭火装置优化设计后，可发扬它的优点，克服它的缺点。
下面介绍灭火试验实例：
首先介绍室外B、C（90号汽油）类火灾灭火试验：灭火试验样品为4Kg手提式ABC干粉灭火器和70Kg推车式干粉灭火器，依据产品标准规定，油盘直径分别为 和 mm，油盘内倒入90号汽油分别为 升和 升。预燃1min后才能灭火，小油盘火灾火焰高大约为2m左右,夏天气大约4m左右人员不能靠近。大油盘火焰大约为5～10m.夏天气大约30～40m左右，人员脸部和身体有很强的灼热感。A类火灾初始阶段火灾面积较小，中级阶段面积增大。B类火灾无论初始阶段和中级阶段，火灾面积均较大。火灾燃烧时，火焰状态大约为2种状态：**种无风时，火焰一般垂直向上，这种火灾较难扑灭，如：处于封闭较好的全淹没灭火防护区的火灾的火焰属这一类型；第二种是有风，风向不变时，火焰略向一边倾斜，这种火灾较容易扑灭，在火灾现场一般较少；若有风，风向有变化，火焰将旋转，这种风向不定的火灾，灭火难度较大，如：汽车在行驶中灭火，多台灭火装置同时启动的密封较好和半封闭的防护区。一旦火灾形成明火，火焰均会形成火羽，产生一定的压力值的向上运动，随着火势的增大，热气流压力值将就增大（压力值大约为0.01～0.06Mpa），并发出声音。冷空气向火焰下部输入，这些冷空气使得扩散火焰上面的火羽的温度和速度随其高度增加而逐渐降低。
操作手一般应处于火源风向的上方位置，离火源2～4m处距离，对准火焰根部，左右快速横扫，并快速向前移动到火源1～3m处停住。4Kg手提式ABC干粉灭火器和70Kg推车式ABC 干粉灭火器灭火过程操作时间，应在4～10S内完成，也就是说无论灭小油盘火灾和大油盘火灾，*短灭火时间也要4S。*长时间不能超过10S，若超过10S很难灭火成功，火灾将很难扑灭，喷射干粉的*后1～2S，是将火焰赶出油盘，*终实现灭火成功，通过这个灭火时间明显分析出灭火成功与两个方面有关：一个是灭火装置性能参数有关，也就是灭火药剂应有一定压力，并能持续喷射一段时间，有效喷射时间不能偏短，也不能太长；第二个是操作手站的位置，操作方法。固定灭火系统中应当明确喷嘴安放位置，喷嘴出口灭火药剂喷射压力值、喷射方向，就相当于操作手站的位置和操作方法。通过在封闭较好的全淹没灭火防护区内，对七氟丙烷、IG541混合气体灭火系统和超细干粉灭火装置灭火试验可看出，无论B类火灾和A类火灾试验，经红外线摄像头观察记录，*快灭火时间为4S，*长60S。
通过上述介绍的在室外和室内灭火试验过程可看出，任何种类的灭火系统和装置，灭火药剂喷射到火焰上方或侧面，压力应大于火焰热气流压力，并能持续喷射一定时间，灭火才稳定、可靠。贮压式灭火装置不但广泛用于固定灭火系统和装置中，也是手提式、推车式灭火器的唯壹选择。脉冲式或超声波式灭火不稳定、不可靠，就显而易见了。
五、结论与建议（仅供参考）
通过对上述几类灭火系统产品的阐述和对比，得出如下结论：
1、依据国家标准和规范，电缆隧道灭火，也叫缆道灭火，还有电缆夹层灭火、电缆竖井灭火；建议采用具有定温自启动和电气自动、电气手动三种启动功能的驱动装置。灭火容器为贮压式而不是脉冲式或超声波式超细ABC干粉灭火装置。
2、依据电缆隧道灭火，也叫缆道灭火、电缆夹层灭火、电缆竖井灭火保护场所属性与特点及几种自动灭火系统装置性能参数要求，建议采用具有自动启动，又有手动启动两种功能的贮压式超细ABC干粉自动灭火装置或系统。
3、利达海鑫公司生产的与电缆隧道灭火，也叫缆道灭火、电缆夹层灭火、电缆竖井灭火配套的具有三种启动方式，贮压悬挂式ABC超细干粉灭火装置产品，可单台和多台任意组合安装，同时联动启动并可同时提供火灾探测报警控制系统，使报警和灭火系统为一整体，确保整套系统产品配套质量可靠，免费提供设计电缆隧道灭火，也叫缆道灭火、电缆夹层灭火、电缆竖井还可叫城市管廊灭火全淹没灭火系统和局部应用灭火系统两套方案，设计方案科学、正确、合理。将对电缆隧道灭火，也叫缆道灭火、电缆夹层灭火、电缆竖井灭火还可叫城市管廊灭火是否能成功起关键性作用，且在确保灭火可靠、稳定性基础上，同时考虑实用型和经济性。
用户需详细了解《悬挂式灭火装置正确选型设计与安装使用》文章，请进入利达海鑫网站“技术文章”栏目和查询《消防产品技术与信息》2016年10月—12月中国核心期刊文章及利达海鑫产品说明书。
4、若电缆隧道（缆道）发生初起小火，也就是火灾面积小于1～2m2时，为了减少火灾损失，降低自动灭火系统启动成本，保障人身和财产安全。建议优先采用手提式灭火器，将初始小火及时扑救在萌芽状态。
依据GB50140《建筑灭火器配置设计规范》国家标准，凡是存在可燃物的工业与民用建筑场所，配置自动灭火系统后，仍应配置灭火器。为了简化灭火器配置与设计计算，可参考如下建议选择灭火器种类和应设置多少灭火器存放点：当保护的防护区设备和昂贵物品,并要求洁净度较高时，如：计算机房、通讯机房、配电间、博物馆、图书馆、档案馆等场所，建议采用手提式二氧化碳，型号为MT2或MT3。，每一个存放点配置不得少于2具，每个存放点按2具计算，可保护21～63m2,两个存放点之间距离应小于12m。当保护的防护区设备和物品洁净度要求不高时，如：化工仓库、发电机房、变压器房、电缆隧道等场所，建议采用手提式ABC干粉灭火器。依据场所大小配置MF/ABC3或MF/ABC 4或MF/ABC 8等不同型号，每个点存放不得少于2具计算，这三种型号每个点分别可保护35m2、54m2、144m2左右，两个点之间距离应小于20m。建议将每个存放点的手提式灭火器放置在灭火器箱体内，不仅美观且便于保管，不易损坏灭火器。
使用手提式二氧化碳灭火器灭火时，操作者应特别注意以下安全措施：
（1）应有两人以上的操作者进入防护区内，但由一人操作灭火器。灭火时要求进入的门必须开启，因二氧化碳灭火时，火灾位置空间灭火浓度达到34%左右才能灭火成功，但整个防护区二氧化碳浓度达到12%时，对人体将会造成生命危险。灭火后应尽快开启门、窗和换气扇进行通风，人员应离开灭火场所。
（2）手提式二氧化碳灭火器出口压力比较大，有一定后座力，一般左手提灭火器手柄，右手紧握管道末端喷嘴，离火源大约1～2m远，对准火源部分开始喷洒。
（3）手提式二氧化碳灭火器和手提式ABC干粉灭火器有效喷射时间大约10S左右。一般灭火时操作者先开始喷射灭火药剂4～6S灭火时间，不要将灭火药剂喷射完，依据现场火灾情况，再对零星火灾进行扑救。