壓縮空氣泡沫滅火裝置在地下電纜溝中的應用

時彥霞 周東凱 王越超 趙 勇 韓延峰

（日照電力陽光設計有限公司，日照 276800）

隨著電力行業的快速發展，電力設備的利用率越來越高。有的設備長時間超負荷運行，容易造成電纜連接區域絕緣老化、短路、過流、過載和漏電等情況而引發火災。電纜隧道作為電力工程的重要部分，一旦發生火災，不僅會導致大面積停電停產，而且恢復困難，從而造成巨大損失。因此，在電纜接頭區設置安全可靠的自動滅火系統，以迅速撲救初期火災，保障電力設施安全運行意義重大。

1 電纜火災特點及對自動滅火系統的要求

電纜隧道中，電纜布置密集，數量多。當電纜長時間或超負荷運行時，容易產生大量熱量引起火災。電纜著火初期，煙大火小、延燒速度較慢，如果能及時發現，容易實現撲救。火災發展到中期，電纜燃燒產生大量煙霧，束狀電纜群出現明火，電纜隧道溫度急劇上升，能見度明顯下降，火災會沿束狀電纜向周圍迅速蔓延。

電纜隧道空間狹窄，電纜發生火災時局部熱輻射很強，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，待火災發展到后期，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，火災逐漸衰減熄滅[1]。因此，電纜隧道發生火災時，如果不能及早發現并及時撲滅，將造成嚴重后果。在一些電纜隧道中安裝自動滅火系統，能夠在火災初期撲滅火災，從而保障電力安全，降低損失。

因電纜火災具有以上特點，所以電纜溝道滅火系統應具有控制和撲救火災速度快、防復燃能力強、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設置局部應用保護等特點。

2 滅火系統的比較分析

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物質，隨后固態物質自身進行氧化還原反應，形成大量熱氣溶膠煙氣進行滅火。它的優點是滅火效率高，系統無管網，安裝簡單，施工成本低，且不污染環境。但是，它也存在一些缺點：氧化還原反應中產生大量高溫煙氣，會造成二次損害；氧化還原反應中產生的高溫煙氣濃度高，能見度低，不利于人員逃生；高溫煙氣中的固體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；高溫煙氣中固體顆粒有很強的吸附能力，易腐蝕電纜及設備，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。它主要利用化學反應進行滅火，具有一定的物理輔助滅火作用。超細干粉滅火的有效性強，系統簡單，成本低，滅火劑用量小，但長時間放置容易導致干粉結塊，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。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滅火效率高，用水量小，對環境無污染，但是噴嘴工作壓強處于10.0 MPa左右，需設置高壓泵組單元，設備體積大且安裝比較困難，對水質和管材要求高等。

壓縮空氣泡沫是一種通過新方式產生的泡沫，通過將一定比例的壓縮空氣引入帶壓的泡沫混合液中，經混合后生成滅火泡沫再經過管路輸出。通過這種技術產生的泡沫具有滅火效率高、防復燃能力強、對環境友好且適合大規模火災的撲救等優點[2]。和傳統的吸氣式泡沫技術相比，壓縮空氣泡沫技術具有混合過程充分且均勻，用水量少，產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勢。

各滅火系統性能綜合比較情況，如表1所示。

表1 滅火系統性能綜合比較

通過比較分析以上4種滅火系統，壓縮空氣泡沫滅火系統能夠很好地撲滅電纜接頭火災，且具備抗復燃能力強、噴放后無殘留等優點，適用于撲救電纜接頭火災。

3 壓縮空氣泡沫滅火系統發展及應用

壓縮空氣泡沫系統（Compressed Air Foam System，CAFS）20世紀30年代起源于德國，主要用于森林火災的撲救。當時，CAFS構成簡單，應用存在限制性。隨著科技的發展，美國、加拿大、澳大利亞以及德國等對CAFS應用技術和系統設計進行了多項基礎及應用性研究。因CAFS具有高科技、高效率以及環保的特點，備受全世界重視，逐漸成為當今國際火災防護技術的研究熱點之一。

壓縮空氣泡沫系統的初始目的是產生A類泡沫，用于撲救A類火災，適應火災的范圍小。A、B類泡沫混合后會發生反應，凝結成膠狀的物質堵塞管路，影響泡沫混合器的正常工作。通過研究，國外已成功將CAFS系統用于B類泡沫的消防車。兩種泡沫通過轉換電磁閥門，可使用同一個壓縮空氣泡沫系統產生泡沫。A類泡沫的混合比為0.3%，B類泡沫的混合比為0.5%，使得該系統既可撲救A類火災，也可撲救B類火災。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、D類火災以及文物和圖書館火災，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，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能力，但目前還處于國外產品進入、國內產品跟進的發展階段。因為環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展。

通過大量研究，國外已經將壓縮空氣泡沫技術用于電氣火災的撲救[4]。在電纜接頭區域設置壓縮空氣泡沫滅火系統，針對電纜接頭區域設計局部應用保護，解決了電纜火災易復燃、電纜隧道消防設施成本高、電纜隧道空間狹小使設備難以安裝以及噴放后殘留等問題[5]。

4 結語

目前，壓縮空氣泡沫系統還沒有相應的國家規范。本文通過分析比較壓縮空氣泡沫滅火系統、超細干粉滅火系統、熱氣溶膠滅火系統和細水霧滅火系統的特點，得出壓縮空氣泡沫滅火系統能夠很好地撲滅電纜接頭火災，且具備抗復燃能力強和噴放后無殘留等優點，適用于撲救電纜接頭火災，拓展了壓縮空氣泡沫技術的應用領域。壓縮空氣泡沫系統雖然能夠有效撲救電纜火災，但是壓縮空氣泡沫的產品設計（包括氣液流量比的設計、噴放泡沫的干濕程度設計和混合室的設計）以及其他應用領域值得深入研究。