浅谈高压细水雾灭火技术在综合管廊消防的应用

2018-05-05白静

智能建筑与智慧城市 2018年4期

关键词：水雾电力电缆管廊

白静

BAI Jing

（重庆市设计院）

（Chongqing Architectural Design Institute）

1 引言

综合管廊是指建于城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施,可容纳包括给水、雨水、污水、再生水、天然气、热力、电力、通信等市政公用管线。随着国务院和地方综合管廊相关文件的颁布，我国综合管廊建设稳步推进，全国各地试点示范项目已陆续开展并积累了不少宝贵经验。

2 规范解读

《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838）对综合管廊消防进行了相应规定。除对主体及分隔结构耐火极限、防火封堵、消防灭火器材设置等进行要求外，还要求“干线综合管廊中容纳电力电缆的舱室，支线综合管廊中容纳6根及以上电力电缆的舱室应设置自动灭火系统，其它容纳电力电缆的舱室宜设置自动灭火系统。”。而《电力工程电缆设计规范》（GB50217）第7.0.14条规定：“在地下公共设施的电缆密集部位，多回充油电缆的终端设置处等安全要求较高的场所，可装设水喷雾灭火等专用消防设施。”。从以上规范可以看出，综合管廊电力电缆舱设置自动灭火系统是综合管廊消防的重点。

3 综合管廊电力舱火灾分析

综合管廊作为一种地下管线构筑物，电缆火灾有其特殊性。

1)综合管廊位于地下空间，电缆火灾初期难于觉察，发现时火灾往往已达严重状态。

2)综合管廊一般敷设于城市核心管线密集区域，其中干线管廊中的电力电缆主要是输电线路，电压等级高、服务范围广，一旦发生火灾，后果非常严重；支线综合管廊中敷设的电力电缆一般主要是中压配电线路，数量众多时，也会产生严重后果。

3)综合管廊发生火灾时，有害气体充满密闭空间，难以扩散，影响消防人员进入管廊进行扑救，所以外援扑救难度大。

4)综合管廊通常将电力、通信与给水设置于同一舱内，当电力电缆发生火灾时，舱内的通信管线火灾也会导致通信中断，从而影响现场及时消防扑救。

从以上综合管廊电力舱火灾特点来看，综合管廊火灾影响面大、扑救困难，非常有必要加强自动灭火系统设置。

4 综合管廊消防灭火方式分析

目前综合管廊电力舱主要有气体灭火、干粉灭火、水喷雾灭火等多种自动灭火方式。

4.1 气体灭火

气体灭火包括二氧化碳、七氟丙烷、IG541混合气体灭火、热气溶胶等方式。但气体灭火防护区容积有限，在综合管廊长距离输送气体方面有局限性；而且气体灭火系统产生的气体会造成人员窒息和温室效应；另外气体灭火二次充装费用和维护费用较高。

热气溶胶（S型）是综合管廊电力舱常用的一种消防形式。可以悬挂于综合管廊中，占用空间小且对配套设施要求低，可以带电消防。但其防护容积有限，药剂成本所占比重较大，需每隔几年全部更换，运营维护费用较高。另外，热气溶胶易误喷，会触发火灾报警系统，甚至引发火灾。

4.2 干粉灭火

干粉灭火系统灭火效率高，能迅速扑灭初期火灾，对保护物无任何损害。但当大范围应用时，可靠性降低。其中一具灭火器失效，就会导致综合管廊防火区间的喷洒浓度达不到设计要求，不能保证灭火效果；灭火器检查维护只能间接进行，不能直接试用，灭火器需定期维修，工作量大；另外干粉灭火有化学污染不环保。

4.3 水喷雾灭火

水喷雾灭火系统是通过向保护对象喷射水雾进行灭火或防护冷却。由于以水为灭火剂，所以取材方便、价格低廉，且不会产生有害气体，不需火灾模式下单独排烟，还具有清洗烟雾中有毒成份及降尘的功能，有利于人员逃生。但为保证最不利点喷头工作压力，再加上阀件水头损失、沿程水头损失等消耗，市政管网压力难于满足要求，因此常配套水池、泵房及排水等相关设施。

水喷雾灭火按雾滴大小分为传统水喷雾和细水雾灭火，细水雾雾滴直径更小，用水量少、水渍损失小、传递到火焰区域以外的热量少，可用于扑救带电设备火灾。而细水雾灭火按系统工作压力又可分为高压、中压、低压灭火。其中高压细水雾雾粒直径更小（微米级），雾滴具有高动量、飞行速度快、单位空间内雾粒的数量多的特点。使其在灭火时具有吸热效率高、更易汽化、电气绝缘性好的优点。尤其在长距离综合管廊灭火方面，高压细水雾灭火更有优势。

5 综合管廊消防设计案例

云阳县位于重庆市东北部，迎宾大道作为北部新区内重要的主干路，南北贯穿整个北部核心区域，因此是综合管廊的首选之地。迎宾大道综合管廊全长约2170m，布置在迎宾大道东侧绿化带内，为城市干线综合管廊。

5.1 电力舱消防系统设计

迎宾大道综合管廊电力、通讯、给水位于同一个舱内,综合舱内净宽3.9m、净高3.2m。按照《城市综合管廊工程技术规范》（GB 50838）相关要求，综合管廊共设12个防火分区,每个防火分区长度均小于200m，最大保护面积780m2,每个防火分区内又分为3～4个开式保护区域；舱室主体结构和防火分隔均采用耐火极限不低于3.0h的不燃性墙体；防火分隔处采用甲级防火门；管线穿越防火隔断部位采用阻火包等防火封堵措施；在电力综合舱内沿线、人员出入口、逃生口等处设置手提式磷酸铵盐干粉灭火器，舱内灭火器间距不大于50m。

5.2 电力综合舱自动灭火系统设计

按照《城市综合管廊工程技术规范》（GB 50838）要求，干线综合管廊中容纳电力电缆的舱室应设置自动灭火系统，迎宾大道综合管廊为干线管廊，电力综合舱按要求设置自动灭火系统，经比较后选用高效的高压细水雾开式灭火系统。

5.2.1 高压细水雾灭火系统

项目采用的高压细水雾灭火系统工作压力大于10MPa、雾粒直径DV0.99＜200μm。它不仅具有高效节水、安全环保的灭火功能，而且可快速隔离火源、对火灾现场烟雾和有毒气体进行有效降解和封堵，形成逃生通道，有利于人员疏散。另外由于细水雾消防灭火系统管路水头损失相对较高，高压细水雾灭火系统还能保证长距离综合管廊的压力需求。

5.2.2 高压细水雾灭火机理

高压细水雾灭火主要是冷却和窒息双重作用灭火机理。由于细水雾比表面积大，遇热后迅速汽化，吸热快，从而达到快速冷却、绝氧和衰减热辐射等复合作用的灭火效果。

5.2.3 高压细水雾灭火系统组成

开式高压细水雾灭火系统，主要由高压细水雾泵组、稳压装置、开式细水雾喷头、分区控制阀、水箱、泵组控制柜、供水管网及火灾报警系统等构成。

5.2.4 泵组选型

最大设计流量按照最大防护区内同时动作46只喷头的流量之和的1.05倍进行计算Q=338L/min，系统设计工作压力根据最不利点喷头最低工作压力10MPa进行计算为H=13.5MPa。

选用泵组XSWB-400/14(其中主泵四用一备，稳压泵一用一备)，泵组流量Q=400L/min，H=14MPa，N=120KW。稳压泵流量Q=11.8L/min，H=1.4MPa，N=0.55KW。

5.2.5 喷头设置

所有防护分区采用K=0.7的开式喷头，设计喷头流量q=7.0L/min；喷头纵向安装间距约3.0m，横向间距约1.5m，距墙不大于1.5m；相邻防火分区采用4排加密喷头隔断，加密处喷头纵向间距约1.5m，距墙不大于1.25m。

5.2.6 区域控制阀箱

综合管廊共设DN32区域单阀箱45套、DN20区域单阀箱1套、DN15区域单阀箱5套。

5.2.7 管网

水箱至高压细水雾泵组采用管径DN100的不锈钢管，泵组至各区域控制阀供水主管管径DN50，控制阀箱后经分配支管连接至各防护分区开式喷头。

5.2.8 系统供水

采用水箱增压供水方式。系统设计流量338L/min，系统持续喷雾时间30min，计算水箱储水量为10.2m3，不锈钢矩形水箱容积取12m3。设增压泵两台，一用一备。

5.2.9 火灾自动报警系统

每个保护区设置两路火灾探测器或两路不同种类的火警信号；同时每个保护区主要出入口的内侧设置消防警铃或声光报警器，外侧设置声光报警器和喷雾指示灯。

5.2.10 控制方式

当发生火灾时，系统采用自动控制、手动控制和应急操作三种控制方式。

高压细水雾灭火系统报警主机接收到灭火分区内一路和两路探测器报警后，联动开启消防警铃和声光报警器，输出确认火灾信号，联动依次打开对应的区域控制阀和主泵，喷放细水雾灭火。当现场人员确认火灾且自动控制还未动作时，可启动手动按钮，联动依次打开对应的区域控制阀和主泵，喷放细水雾灭火。当自动控制与手动控制失效时，则采用应急操作。