壓縮空氣泡沫滅火裝置在地下電纜溝中的應(yīng)用

時彥霞 周東凱 王越超 趙 勇 韓延峰

（日照電力陽光設(shè)計有限公司，日照 276800）

隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，電力設(shè)備的利用率越來越高。有的設(shè)備長時間超負荷運行，容易造成電纜連接區(qū)域絕緣老化、短路、過流、過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)施安全運行意義重大。

1 電纜火災(zāi)特點及對自動滅火系統(tǒng)的要求

電纜隧道中，電纜布置密集，數(shù)量多。當電纜長時間或超負荷運行時，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，如果能及時發(fā)現(xiàn)，容易實現(xiàn)撲救?；馂?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，能見度明顯下降，火災(zāi)會沿束狀電纜向周圍迅速蔓延。

電纜隧道空間狹窄，電纜發(fā)生火災(zāi)時局部熱輻射很強，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，相鄰的電纜會很快被引燃。如果沒有及時撲滅火和控制火災(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1 000～1 100 ℃，從而使電纜群體轟燃。此時，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，如果不能及早發(fā)現(xiàn)并及時撲滅，將造成嚴重后果。在一些電纜隧道中安裝自動滅火系統(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，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、電氣絕緣性好、噴放后處理簡單快速以及能夠針對電纜接頭火災(zāi)設(shè)置局部應(yīng)用保護等特點。

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、超細干粉滅火裝置和細水霧滅火裝置。

熱氣溶膠是一種化學(xué)滅火劑，常壓下以固體的形式儲存。滅火裝置動作時，通過啟動器引燃儲存的固態(tài)物質(zhì)，隨后固態(tài)物質(zhì)自身進行氧化還原反應(yīng)，形成大量熱氣溶膠煙氣進行滅火。它的優(yōu)點是滅火效率高，系統(tǒng)無管網(wǎng)，安裝簡單，施工成本低，且不污染環(huán)境。但是，它也存在一些缺點：氧化還原反應(yīng)中產(chǎn)生大量高溫?zé)煔猓瑫斐啥螕p害；氧化還原反應(yīng)中產(chǎn)生的高溫?zé)煔鉂舛雀撸芤姸鹊?，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，會降低空氣的電阻率；高溫?zé)煔庵泄腆w顆粒有很強的吸附能力，易腐蝕電纜及設(shè)備，引起電源短路。

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

高壓細水霧滅火系統(tǒng)通過高壓泵組加壓，將水通過專用噴嘴噴射而出，形成高壓細水霧滴進行滅火的系統(tǒng)。它的主要滅火機理是表面冷卻降溫、窒息作用和阻隔熱輻射。高壓細水霧滅火系統(tǒng)滅火效率高，用水量小，對環(huán)境無污染，但是噴嘴工作壓強處于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，對水質(zhì)和管材要求高等。

壓縮空氣泡沫是一種通過新方式產(chǎn)生的泡沫，通過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)過管路輸出。通過這種技術(shù)產(chǎn)生的泡沫具有滅火效率高、防復(fù)燃能力強、對環(huán)境友好且適合大規(guī)?；馂?zāi)的撲救等優(yōu)點[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)具有混合過程充分且均勻，用水量少，產(chǎn)生的泡沫具有良好的潤濕性、附著性和覆蓋性，良好的熱輻射阻隔能力等優(yōu)勢。

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)能夠很好地撲滅電纜接頭火災(zāi)，且具備抗復(fù)燃能力強、噴放后無殘留等優(yōu)點，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30年代起源于德國，主要用于森林火災(zāi)的撲救。當時，CAFS構(gòu)成簡單，應(yīng)用存在限制性。隨著科技的發(fā)展，美國、加拿大、澳大利亞以及德國等對CAFS應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計進行了多項基礎(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，備受全世界重視，逐漸成為當今國際火災(zāi)防護技術(shù)的研究熱點之一。

壓縮空氣泡沫系統(tǒng)的初始目的是產(chǎn)生A類泡沫，用于撲救A類火災(zāi)，適應(yīng)火災(zāi)的范圍小。A、B類泡沫混合后會發(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。通過研究，國外已成功將CAFS系統(tǒng)用于B類泡沫的消防車。兩種泡沫通過轉(zhuǎn)換電磁閥門，可使用同一個壓縮空氣泡沫系統(tǒng)產(chǎn)生泡沫。A類泡沫的混合比為0.3%，B類泡沫的混合比為0.5%，使得該系統(tǒng)既可撲救A類火災(zāi)，也可撲救B類火災(zāi)。當使用干泡沫（水氣比為1:20）時，也可用于撲救和處理C類火災(zāi)、D類火災(zāi)以及文物和圖書館火災(zāi)，還可以用于噴涂熱輻射防護材料[3]。

我國從20世紀90年代開始引進該技術(shù)，并在消防部隊中配備了CAFS消防車，提高了消防部隊的滅火作戰(zhàn)能力，但目前還處于國外產(chǎn)品進入、國內(nèi)產(chǎn)品跟進的發(fā)展階段。因為環(huán)境保護和水資源保護等問題越來越受到人們的重視，尤其是對消防有特殊要求的情況，如一些石化易燃液體危險品的消防，所以近年來得到了快速發(fā)展。

通過大量研究，國外已經(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)，針對電纜接頭區(qū)域設(shè)計局部應(yīng)用保護，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題[5]。

4 結(jié)語

目前，壓縮空氣泡沫系統(tǒng)還沒有相應(yīng)的國家規(guī)范。本文通過分析比較壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)、超細干粉滅火系統(tǒng)、熱氣溶膠滅火系統(tǒng)和細水霧滅火系統(tǒng)的特點，得出壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)能夠很好地撲滅電纜接頭火災(zāi)，且具備抗復(fù)燃能力強和噴放后無殘留等優(yōu)點，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（包括氣液流量比的設(shè)計、噴放泡沫的干濕程度設(shè)計和混合室的設(shè)計）以及其他應(yīng)用領(lǐng)域值得深入研究。