氮氣消防系統在大型鋼鐵廠電纜隧道內的應用與優化

于立明，李 強，劉 杰

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北唐山 063200）

1 電纜隧道管網式氮氣消防項目概況

電纜隧道管網式氮氣消防項目為全國首例科研創新項目，目前處于試驗階段，尚無針對性的國家設計建造規范。目前的設計建造依據《儲罐式固定管網氮氣滅火系統設計、施工及驗收規范》DB 13(J)/T143—2012、《氣體滅火系統設計規范》GB50370-2017、《氣體滅火系統施工及驗收規范》GB 50263—2007。

電纜隧道氮氣消防主管道在隧道內敷設，連接支管后經氣體釋放閥向各個滅火分區提供氣源。隧道氮氣主管道設有5 個地上進氣點，由廠區內3.0 MPa 氮氣管網提供氣源。主管道在每個進氣點兩側分別設置檢修球閥，可通過關閉球閥隔斷主管道為若干區段。

該工程項目主體施工、安裝已經完成，目前處于系統聯合調試階段。該項目覆蓋總長度約15.2 km的電纜隧道,共設置滅火分區198個，已試驗合格190 個滅火分區的氮氣噴灑試驗，占比95%，剩余滅火分區控制閥門無法正常啟停，目前正修復中。

2 電纜隧道管網式氮氣消防項目存在問題

針對隧道氮氣消防系統的設計功能及特點，電纜隧道仍有若干事項須在氮氣消防投入運行前研究解決：

2.1 初始運行方式為氮氣消防主管道全段帶壓運行，5個引氣點供氣

這種運行方式雖然在火警出現后，能迅速地對確認的起火點實施滅火，但氮氣主管道帶壓運行，隧道中存在不可預期的氮氣泄漏風險，作業人員進入電纜隧道必須配戴空氣呼吸器，狹窄空間負重作業困難，且視線效果不能滿足作業要求。空氣呼吸器氣瓶使用時間一般為半小時左右，作業過程中頻繁更換氣瓶難度大。

2.2 電纜隧道無法正常通訊

隧道內屏蔽無線通訊信號，緊急情況地上無法及時聯系隧道內的工作人員，目前僅在隧道二步臺設有消防通訊端口且為單向通訊（隧道主叫，地面被叫）。

2.3 隧道內防火門不能雙相開啟

按照《儲罐式固定管網氮氣滅火系統設計、施工及驗收規范》DB 13(J)/T143—2012 6.0.4，防護區的門應向疏散方向開啟，并能自行關閉；用于疏散的門必須能從防護區內打開”的要求，電纜隧道防火門應能雙相開啟，目前隧道防火門僅能單向開啟。

2.4 氮氣噴灑滅火后無法遠程啟動隧道通風系統

按照清華消防研究所的設計方案，消防控制中心應具備遠程啟停隧道內通風設施的功能，而實際只可遠程關閉隧道通風。目前電纜隧道通風設施僅能在隧道內風機控制柜就地啟動，不利于滅火后的隧道通風。

2.5 氮氣接入點無安防、技防措施

5 個地上氮氣進氣球閥和放散閥，既不能監測閥門開關狀態又無防止閥門誤操作措施，不利于運行安全。

3 氮氣消防系統改善及效果

根據檢查確認存在的問題，結合氮氣消防項目的設計功能，以及電纜隧道基礎條件、日常運行維護模式，進行了以下優化措施：

首先是優化運行方式，氮氣消防主管道日常不通氮氣，出現火情時單引氣點分段通氣噴灑滅火。

如圖1 所示，進氣點截止閥門JSF15、JSF38、JSF47、JSF67、JDF26 關閉，進氣點排空閥JFSF15、JFSF38、JFSF47、JFSF67、JFDF26 打開。隧道內氮氣主管道檢修球閥JQSF15-14、JQSF38-37、JQSF47-46、JQSF67-66、JQSF67-68、JQDF26-25、JQDF26-27處于打開狀態。

圖1 氮氣消防系統運行方式

出現火警時的滅火聯系程序：

消防控制中心發現火警，聯系能源中心供電調度通知隧道內工作人員撤離，檢查報警區域火情；能源中心供電調度確認著火，立即聯系相關人員向對應區段氮氣主管道注氣，注氣完畢聯系消防控制中心遠程啟動報警區域氮氣噴灑。

氮氣管道不帶壓運行，消除了有限空間內高壓氮氣泄漏造成人身傷害的可能；日常巡檢維護可以照常進行，保證設備維護頻次和質量；泄壓后的管道與外界空氣連通，管內有標準大氣壓力的氮氣，不會因長期不通氮氣造成管道內壁腐蝕；同時避免了管道定期維護反復充放氣帶來的氮氣資源浪費。這種運行方式很大程度上降低了隧道中作業人員的窒息傷害風險。電纜點檢、維護工作可以照常進行，保證維護頻次和及時發現事故隱患，有利于預防火災發生。電纜絕緣均為阻燃材料，絕緣擊穿不易引起電氣火災。通過制定聯系制度和應急預案并組織相關崗位開展日常應急演練，能夠熟練撐握應急處置流程及操作程序。

其他方面，利用現有通訊接口在隧道內每個防火分區安裝通訊廣播（大功率喇叭、雙向通訊）；對隧道內防火門進行適應性改造，由單向開啟變更為雙向開啟；對隧道內通風設施的自動化啟停功能進行完善；加裝帶門禁的密封式網狀圍欄。

通過這些完善措施，確保了系統的可維護性，確保了人員安全，提高了電纜隧道的安防水平。

4 不足和展望

優化后的運行模式雖然確保了正常巡檢維護和人身傷害隱患，但火警出現后，不能立即噴灑氮氣滅火。須先對主管道充氮氣，然后噴灑氮氣滅火，需通過進一步完善主管道長期注氮日常管控措施。進一步縮短整體消防滅火時間，隨著項目的正常運行相信可進一步對該套電纜隧道消防氮氣系統進行推廣優化，實現長周期安全穩定運行。