电力隧道消防灭火系统应用探讨

电力隧道消防灭火系统应用探讨电力隧道消防灭火系统应用探讨 1 前言 随着我国电力工业不断发展进步 架空电线地下化成了必 然发展趋势 电力隧道输送电力的情况越来越多 从而造成了 地下电力火灾发生的可能性的增加 地下电力隧道因空间狭长 障碍物较多 内部可燃物复杂 绝缘材料种类较多 发生火灾时高温浓烟易于积聚 火灾扑 救难度较大 因此 在电力隧道内设置适当的消防系统 成为 目前电力隧道设计中至关重要的一个环节 2 国内电力隧道消防现状分析 目前国内现有几根电力隧道消防现状及优缺点分析如下表 隧道名称消防设施优缺点 上海金山石化厂原设计无后加设 每个防火分区均采 用开式水喷雾灭火系统 2 配备了 1211 手提式灭火器 3 每隔 70 米设置一个防火分区 以自动防火门分隔 因原隧道无火灾 报警及灭火设施 不能及时发现火情 在火灾初期将火灾扑灭 隧道加设火灾报警及灭火设施后 能及时发现火情 及时处理 控制火灾并灭火 采用开式灭火系统的优缺点 可扑灭着火 处的火源并向整个防火区内喷水 防止火灾蔓延和扩大 平 时管道内无水存留 减少喷水设备被锈蚀及水垢堵塞 可减少 管理维修保养工作量 获 3 发现火情后 不能自动喷水灭火 必须由消防车从室外消火栓取水通过水泵接合器将水送至隧道 内灭火 上海宝钢一 二期工程未设防火分区 设置烟感火灾报警 系统 无灭火设施 烟感报警探头易出现误报 因隧道内无任 何灭火设施 故一旦着火 火灾很难控制 上海宝钢三期工程设置了火灾报警及灭火设施 每隔 70 米设置一个防火分区 以自动防火门分隔 每个防火分区均采 用开式水喷雾灭火系统隧道内设置了火灾报警及灭火设施 能 及时发现火情 迅速处理 控制火灾并灭火 采用开式灭火系 统的优缺点同上 北京城市电力隧道未设防火分区 在部分电缆接头处上方 设置了悬挂式 1211 自动灭火器 无其他消防报警及灭火设施 隧道无火灾报警及灭火设施 不能及时发现火情 着火后很难 控制火灾 设 1211 自动灭火器的部位 维护保养工作量大 每 隔两年更换一次气体 使维护费增加 1211 为卤代烷气体 会 破坏大气臭氧层 广州珠江新城电力隧道设置了缆式火灾报警未设灭火系统 每隔 70 米设置一个防火分区 以自动防火门分隔 隧道内设有 火灾报警设施 发现火情 能发出声光报警 并联动关闭防火 门 风机 防火阀 已达到控制火灾不再蔓延的目的 但是 由于隧道内未设灭火设施 着火后无法扑灭火灾 3 灭火系统比较 选择 关于电力隧道灭火系统设计 现有各种规范内都没有明确 的要求 我们对以上已投运的几种电力隧道的消防系统进行了 分析比较 并结合电力行业目前使用的其他消防灭火方式 在 充分考虑电力火灾的特殊性的前提下 总结如下 1 悬挂式 1211 灭火器 1211 属于卤代烷类对大气臭氧层有破坏作用的气体 在现 今已不符合环保要求 根据蒙特利尔公约 将在 2010 年全部淘 汰 故不予推荐 2 气体灭火系统 电力行业中常用的气体灭火系统包括有 co2 fm200 七 氟丙烷和 ig541 烟烙尽 co2 和 fm200 对臭氧层不破坏 但在大气中存活寿命较长 大量的 co2 和 fm200 进入大气层后 对全球温室效应会有较大 影响 美 英等国已将其列入受控使用计划之列 不宜作长期 替代物考虑 而且 fm200 系统当火灾温度超过 704 时 七氟丙 烷灭火剂的热分解产物氢氟酸将会产生 并且灭火时间越长 分解的氢氟酸就越多 实际酸气的生成量最高可达 300ppm 远 大于短时间内接触 50ppm 氢氟酸即为危险浓度的国际标准 在 此环境内 超过一分钟 人就有生命危险 同样的 co2 的灭火 的原理主要是窒息作用 这对人体有致命危害 其最小设计灭 火浓度 34 大大超过了人的致死浓度 危险性极大 因此 我们认为 co2 和 fm200 不适于应用在经常有工作人员点检 巡 检的电力隧道内 ig541 系统对气体瓶组至保护区间的距离要求比较高 一 般控制在 150 米之内 否则水力损失太大 因此如采用 ig541 气体灭火系统 则在电力隧道内最少每隔 300 米左右需设置气 体钢瓶组一套 而一般电力隧道工作井的间距在 500 600 米 除了工作井外 隧道内没有其余空间可容纳气体钢瓶组 即使 隧道工程中能够做到每隔 300 米设置工作井 如采用 ig541 灭火 系统 由于设备较多 直接导致造价上升 其投资一般约为水 喷雾系统的 5 6 倍 综上所述 我们认为在电力隧道中 不适于采用气体灭火 系统 3 水喷雾灭火系统 水喷雾灭火系统包括固定式和半固定式系统 固定式水喷雾灭火系统 由消防水泵房 湿式雨淋阀和高 速水雾喷头以及水泵接合器等部分组成 发生火灾时 沿电缆 隧道敷设的火灾探测器如感温电缆等报警 联动关闭发生火灾 的防火分区的防火门隔断 同时打开相应防火分区内电接点雨 淋阀 水雾喷头喷射出高压水雾 以达到降温 冷却 窒息并 最终扑灭防火分区内火灾的目的 固定式水喷雾系统 有着响 应迅速 灭火效果好的优点 但是系统组成中水雾喷头 雨淋 阀及消防泵等设备数量多 投资大 并且增加了大量的日常管理 维护保养工作 同时 由于消防废水量的大大增加 使得电力 隧道内的排水泵及废水集水井均相应增大 消防泵房及排水泵 房占地大 增加了设计 施工难度 半固定式水喷雾系统与固定式的主要区别是系统中不带消 防水泵 发生火灾时 火灾探测器报警 联动关闭相应的防火 门 同时将火灾信号送至相关消防部门 消防局派出消防车 由消防车从室外消火栓取水通过水泵接合器将水送至隧道内 通过水雾喷头实施灭火 半固定式系统由于本身未设消防泵 故火灾时 系统不能自动喷水灭火 失去了扑灭初期火灾的最 有利时机 根据已有的规程规范 并总结国内已建电力隧道工程的经 验 我们建议 在消防局认可的前提下 对于火灾危险性相对 不高的交联电缆电力隧道 在设置了缆式火灾报警系统 防火 分区 防火阀以及相应的防火封堵的基础上 可采取不设固定 消防灭火系统的方案 无固定灭火系统的电力隧道 虽然发生 火灾时 无有效的灭火措施 不能扑灭火灾 但是由于安装了 完善的火灾报警系统 一旦发生火灾 火灾探测器报警 联动 关闭发生火灾的防火分区的防火门 可使火灾控制在一个防火 分区内 不致扩散 而对于采用充油电缆的电力隧道 由于增加了油箱等设备 大大增加了隧道发生火灾的可能和灭火的难度 因此除了防火 分隔 封堵 缆式报警系统等必要的被动措施外 选择一种积 极有效的灭火系统也是非常有必要的 根据上述分析比较 我 们建议在采用充油电缆的电力隧道内加设固定式水喷雾灭火系 统 除此以外 电力隧道内均应按 电力设备典型消防规程 配备移动式灭火器 4 固定式水喷雾系统设计 4 1 灭火原理及系统组成 水喷雾系统的灭火原理是通过水雾的表面冷却 窒息和乳 化作用以达到灭火和防止火灾曼延的目的 系统是由水源 供 水设备 压力维持装置 管道 雨淋阀组 过滤器和水雾喷头 等组成 向保护对象喷射水雾灭火或防护冷却 因为水雾喷头 喷射的雾状水滴是不连续的间断水滴 具有良好的电绝缘性能 所以可用于电气设备灭火 水喷雾是一种开式系统 即在平时 状态下 雨淋阀前 指消防水泵出水管至雨淋阀之间的管段 充满水 阀后 雨淋阀至水雾喷头之间的管段 为空管 无水 压力维持装置 如气压水罐 保持管网压力 当某一防火分区 发生火灾 经火灾探测报警确认后 打开控制相应防火分区的 雨淋阀上电磁阀 压力开关动作开启雨淋阀 启动消防水泵 高压水通过管道 喷头喷出 形成水雾灭火 水喷雾系统水源需由市政给水管网接入两根消防引入管 并确保当一条引入管发生故障或断水时 另一条能供应全部的 消防用水 消防水泵出水管应在隧道内连成环状管网 每个防 火分区从消防环管上接出支管 支管后设置雨淋阀和水雾喷头 雨淋阀前的管道上应设置过滤器 电力隧道内同一时间发生火 灾次数按一个防火分区发生一次考虑 每个防火分区即水喷雾 系统用水量不宜超过 80l s 以利于每个防火分区内的水雾喷头 由一台雨淋阀控制 设计时应确保最不利点喷头工作压力应不 小于 0 35mpa 在室外通风井外还应设置水泵接合器 以及与之配套室外 消火栓 以备万一消防泵不能启动时 由消防车向市政消火栓 抽水供入灭火系统之用 水泵接合器总管应与隧道内的消防环 管连通 4 2 水雾喷头选择和布置 水雾喷头是系统的终端 是完成系统灭火功能的执行机构 尤其是在电力隧道这样空间狭窄 救援困难的特殊场合 喷头 的选择和布置越发显得重要 对于采用水喷雾灭火系统保护的对象 其保护面积应按其 表面积确定 具体到分层敷设的电缆 其保护面积应按整体包 容的最小规则形体的外表面积确定 即按包容多层电缆及其托 架总体的规则表面积确定 设计喷雾强度按 13l m2 min 考虑 持续喷雾时间不小于 0 4h 同时应确保水喷雾喷头与保护对象 之间的距离不大于水雾喷头的有效射程 常规设计中 如主变压器的水喷雾设计 水雾喷头一般尽 量布置在被保护物体的四周及顶部 以求好的包络效果 但是 电力隧道空间相对比较小 电缆桥架又分层布置 并且每层桥 架上的电缆敷设也较为稠密 多层布置的电缆对喷雾有较大的 阻挡作用 如仍然将喷头布置在电缆的顶部或侧面 肯定不能 满足规范所要求的使水雾直接喷射 覆盖 并能完全包络多层 电缆的要求 因此 我们建议在电缆隧道内应当采用新型的喷 头布置方式 考虑将水雾喷头布置在电缆的侧上方 并调整角 度向电缆桥架倾斜 避免了下层电缆被上层遮挡 无法保护到 的问题 又能使喷雾达到最大效果 同时 相对于水平侧面布 置 这种布置方式 由于减弱了重力对雾滴喷射的影响 充分 的利用了喷头的有效射程 具体布置方式见图 1 和图 2 水雾喷头的选择与系统的水量 喷头的数量及布置有很密 切的关系 由于不同的喷头其技术参数不同 流量系数 k 值不 同 则流量和雾化角也不同 应针对不同工程 不同的电缆桥 架层数 高度 选择不同包络半径 有效射程的喷头 是系统 在满足灭火要求的同时又经济合理 注 1 水喷雾管道 2 水雾喷头 3 电缆 4 电缆桥架 4 3 排水系统 隧道内水喷雾系统产生的大量的消防废水和少量的结构渗 水将沿隧道内的纵向排水沟汇向隧道最低点 必须设置相应的 排水设施来排放 因此在隧道的最低点 应设置排水泵房 并 考虑设置两台以上排水泵 平时互为备用 火灾发生启动水喷 雾灭火系统后 几台排水泵同时使用 排水泵选型根据消防废 水量进行设计 排水泵房集水池有效容积应大于最大污水泵五 分钟排水量 排水泵平时宜采用液位自动控制方式 故障时可 现场手动开启和遥动 排水泵出水管