■ 杜金山 王玉霞 中國石化北京燕山石化公司

石油化工生產(chǎn)裝置配電間電纜溝發(fā)生著火事故曾多次發(fā)生，2010年以來燕山石化儲運(yùn)廠、橡膠廠、化工一廠、熱電廠等單位就多次發(fā)生過電纜著火事故，嚴(yán)重影響了我們企業(yè)的正常生產(chǎn)和經(jīng)營，全國石化企業(yè)電纜著火更是數(shù)不勝數(shù)。特別是建廠多年的老企業(yè)，其生產(chǎn)裝置在用的高低壓電纜陳舊、老化、絕緣性能差，加之裝置不斷升級改造，用電負(fù)荷日趨增加，更是發(fā)生電纜火災(zāi)事故的最大癥結(jié)。為消除電纜火災(zāi)事故的風(fēng)險和隱患，一方面要采取強(qiáng)化日常安全管理、制定安全防范措施、更新更換陳舊老化的電纜等辦法解決，另一方面，應(yīng)采取提高應(yīng)急處置能力、現(xiàn)場布設(shè)快速有效的滅火系統(tǒng)等辦法，一旦發(fā)生電纜火災(zāi)事故，能夠立即采取應(yīng)急處置措施，啟動現(xiàn)場滅火設(shè)施把電纜火災(zāi)事故處理在初期萌芽狀態(tài)，避免火災(zāi)的進(jìn)一步蔓延，把事故損失控制在最低的程度。本項(xiàng)目就是吸取化工一廠乙二醇裝置配電間AA23配電柜下方電纜溝內(nèi)著火事故教訓(xùn)，引用探火管七氟丙烷氣體滅火技術(shù)，在高科公司高壓裝置配電間電纜溝的一例典型的成功實(shí)踐。

一、問題的提出

2015年10月21日下午15時35分左右，化工一廠乙二醇裝置配電間AA23配電柜下方電纜溝內(nèi)低壓電纜過熱，電纜絕緣老化、破損造成電纜放電，并迅速形成明火，引發(fā)電纜短路著火事故，火焰不斷蔓延并上行進(jìn)入配電間開關(guān)柜，沿電纜溝及開關(guān)柜內(nèi)的間隙不斷擴(kuò)大，燒毀電纜溝內(nèi)電纜和配電間內(nèi)配電及開關(guān)設(shè)備，給公司的生產(chǎn)經(jīng)營造成了很大損失，同時帶來了不良的社會影響。

此次事故暴露出公司對配電間安全管理方面存在薄弱環(huán)節(jié)，同時也反映出對配電間火災(zāi)事故應(yīng)急處置能力不足和預(yù)防措施短缺的問題。事后，公司組織全面開展配電間管理安全隱患排查，采取有效措施，杜絕類似事故再次發(fā)生。在提高配電設(shè)備的安全性和運(yùn)行可靠性的同時，提出了強(qiáng)化電纜溝電纜火災(zāi)預(yù)防措施，在電纜溝內(nèi)電纜橋架上增設(shè)自動滅火系統(tǒng)，把事故處理在初始萌芽階段。

二、電氣火災(zāi)滅火系統(tǒng)分析與選擇

撲滅電氣火災(zāi)，采用氣體滅火是目前最有效的滅火手段。氣體滅火系統(tǒng)是以一種或多種氣體作為滅火介質(zhì)，通過這些氣體在整個防護(hù)區(qū)域內(nèi)或保護(hù)對象周圍的局部區(qū)域建立起高濃度滅火氣體實(shí)現(xiàn)滅火。它具有滅火效率高、滅火速度快、保護(hù)對象無污損等特點(diǎn)。目前常用的氣體滅火系統(tǒng)有二氧化碳滅火系統(tǒng)、七氟丙烷滅火系統(tǒng)、IG541混合氣體滅火系統(tǒng)。

（一）二氧化碳滅火系統(tǒng)

二氧化碳滅火系統(tǒng)主要在于窒息，其次是冷卻。常溫常壓條件下，二氧化碳物態(tài)為氣相，儲存在密封高壓氣瓶中，低于臨界溫度31.4℃時以氣、液兩相共存。滅火過程中，二氧化碳從儲存氣瓶中釋放出來，壓力驟然下降，使得二氧化碳由液態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)，分布于燃燒物周圍，稀釋氧含量，達(dá)到窒息作用。另一方面，二氧化碳釋放時又因焓降的關(guān)系，溫度急劇下降，形成細(xì)微的固體干冰粒子，吸收周圍的熱量而升華，達(dá)到冷卻的作用。

二氧化碳滅火系統(tǒng)

1.二氧化碳滅火系統(tǒng)特點(diǎn)

二氧化碳滅火系統(tǒng)按照滅火劑儲存壓力不同可分為高壓系統(tǒng)（指滅火劑在常溫下儲存的系統(tǒng)）和低壓系統(tǒng)（指滅火劑在―20℃到―18℃低溫下儲存的系統(tǒng)）兩種應(yīng)用形式。高壓系統(tǒng)壓力一般為5.17MPa，低壓系統(tǒng)壓力一般為2.07MPa。

2.二氧化碳滅火系統(tǒng)的應(yīng)用范圍

二氧化碳滅火系統(tǒng)主要應(yīng)用在局部應(yīng)用和全淹沒應(yīng)用氣體滅火場所。針對切斷氣源的氣體火災(zāi)，液體火災(zāi)或石蠟、瀝青等可熔化的固體火災(zāi)最有效。缺點(diǎn)是二氧化碳是一種有毒有害氣體，釋放過程中容易造成人員中毒事故，同時儲存二氧化碳的氣瓶壓力隨著環(huán)境溫度的不同會產(chǎn)生較大變化，對探火管式自動滅火方式不適用。

（二）七氟丙烷滅火系統(tǒng)

七氟丙烷是一種清潔、安全的鹵代烷替代藥劑，它是一種化學(xué)合成藥劑，適用于全淹沒氣體滅火系統(tǒng)中。

七氟丙烷分子結(jié)構(gòu)

1.七氟丙烷滅火劑的特點(diǎn)

七氟丙烷常溫常壓下為氣態(tài)，通過氮?dú)庠鰤阂砸簯B(tài)形式儲存在鋼瓶內(nèi)，儲存壓力一般為2.5Mpa、4.2Mpa、5.6Mpa三種壓力等級。七氟丙烷系統(tǒng)的保護(hù)濃度一般在8%-10%左右，它通過80%的物理降溫作用，再加上20%的化學(xué)作用（阻斷燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）共同作用進(jìn)行滅火。

2.七氟丙烷滅火系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)

（1）七氟丙烷藥劑在一定的濃度下噴放對人體不會產(chǎn)生不良影響，可用于經(jīng)常有人活動的場所。

（2）七氟丙烷系統(tǒng)滅火濃度較低，需要的儲瓶數(shù)量較少，占地面積小。

（3）在獨(dú)立防護(hù)區(qū)無鋼瓶間的條件下或較小不適合采用有管網(wǎng)的防護(hù)區(qū)可以采用柜式七氟丙烷系統(tǒng)，靈活性較高。

（4）七氟丙烷藥劑具有極強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，在沒有接觸到鋼瓶以外的環(huán)境時是長期有效的，如果鋼瓶沒有出現(xiàn)泄漏或釋放則不需要補(bǔ)充藥劑。

柜式七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)

3.七氟丙烷滅火系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)

（1）由于系統(tǒng)壓力限制，管網(wǎng)輸送距離有限。一般情況下2.5Mpa的系統(tǒng)鋼瓶至末端噴頭的管道長度需在30m以內(nèi)；4.2Mpa的系統(tǒng)鋼瓶至末端噴頭的管道長度需在45m以內(nèi)；5.6Mpa的系統(tǒng)鋼瓶至末端噴頭的管道長度需在60m以內(nèi)。當(dāng)防護(hù)區(qū)分布較分散時，七氟丙烷系統(tǒng)需要多套系統(tǒng)才能達(dá)到保護(hù)要求。

（2）七氟丙烷藥劑在高于550度的溫度下會分解產(chǎn)生氫氟酸，對設(shè)備有一定的腐蝕性，對人體呼吸道有較強(qiáng)的刺激性。

（3）七氟丙烷藥劑釋放時以氣、液混合形態(tài)存在，在有障礙物的情況下，無法在短時間內(nèi)達(dá)到均勻的滅火濃度，會影響滅火效果。

（三）IG541混合氣體滅火系統(tǒng)

1.IG541混合氣體滅火劑的組成與特點(diǎn)

IG541是一種由52%的氮?dú)狻?0%的氬氣和8%的二氧化碳混合而成的惰性氣體滅火劑，在滅火時不會發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，不污染環(huán)境，無毒、無腐蝕，具有良好的電絕緣性能，滅火過程潔凈，滅火后不留痕跡不會對被保護(hù)設(shè)備構(gòu)成危害。

IG541滅火系統(tǒng)

IG541氣體本身無毒性，也不會產(chǎn)生毒性分解物，根據(jù)美國科學(xué)家“低氧狀態(tài)下的生命維持理論”證明，空氣中含有3%～5%的二氧化碳可以刺激人體呼吸速率加快。IG541滅火劑中加入的8%二氧化碳，可起到在缺氧條件下，刺激呼吸加速，滿足人體在缺氧條件下的氧氣需求量，對人體是相對安全的，可用于經(jīng)常有人活動的場所。一般儲存壓力較高，有15Mpa和20Mpa、30Mpa三種壓力等級。IG541系統(tǒng)的保護(hù)濃度一般在36.5-42.8%，當(dāng)IG541氣體噴放到著火區(qū)域時，在短時間內(nèi)會使著火區(qū)域內(nèi)的氧氣濃度降低至能夠支持燃燒的12.5%以下，對燃燒產(chǎn)生窒息作用，使燃燒迅速終止。

2.IG541滅火系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)

（1）由于IG541系統(tǒng)儲存壓力高，因此輸送距離較遠(yuǎn)，鋼瓶至噴頭距離可達(dá)150m以上。在系統(tǒng)采用組合分配方式下，可以連接更多的保護(hù)區(qū)域，節(jié)約氣體滅火系統(tǒng)的投資。

（2）IG541混合氣體與空氣密度接近，且在末端噴頭釋放時壓力較高，因此噴放后能快速擴(kuò)散并與空氣混合，迅速降低氧氣濃度撲滅火災(zāi)。

（3）IG541以氣態(tài)方式儲存并以氣態(tài)方式噴放，噴放時不會引起保護(hù)區(qū)域內(nèi)溫度急劇下降，對精密設(shè)備和其他珍貴財物無任何傷害。

（4）由于IG541系統(tǒng)使用的氣體都是惰性氣體，其價格低廉，因此當(dāng)系統(tǒng)釋放后進(jìn)行二次充裝的費(fèi)用很低。

3.IG541滅火系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)

（1）IG541系統(tǒng)末端噴頭的釋放壓力一般在2Mpa左右，噴放時會產(chǎn)生一定的噪音及高速氣流產(chǎn)生灰塵、輕質(zhì)物品飛揚(yáng)，影響人員的聽覺、視覺。

（2）由于IG541系統(tǒng)儲存壓力較高，因此其儲存容器和釋放管路的壓力等級要求都比較高，造成系統(tǒng)造價較高。

（3）IG541系統(tǒng)設(shè)計(jì)濃度較高，因此保護(hù)相同體積的防護(hù)區(qū)時需要的儲瓶數(shù)量較多，需要使用的鋼瓶間占地面積較大。

綜上所述，從儲存壓力、占地空間（面積）及可靠性、成熟性、安全性、適用性等多方面考慮，選用七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)是最優(yōu)選擇。

三、探火管七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)

（一）基本原理

探火管七氟丙烷滅火系統(tǒng)是由裝有七氟丙烷滅火劑的壓力容器、容器閥及能釋放七氟丙烷滅火劑的感溫滅火氣體輸送管（探火管）等組成。將感溫滅火氣體輸送管置于靠近或在火源最可能發(fā)生處的上方，同時，依靠沿感溫滅火氣體輸送管的諸多探測點(diǎn)（線型）進(jìn)行探測。被保護(hù)對象一旦高溫或著火時，感溫滅火氣體輸送管在受熱溫度最高處被軟化，即溫度超過170℃（可根據(jù)需要設(shè)定）時內(nèi)部介質(zhì)受高溫后壓強(qiáng)極速增大，形成直對火源的噴射口，將滅火介質(zhì)通過感溫滅火氣體輸送管本身（直接系統(tǒng)）或噴嘴（間接系統(tǒng)）釋放到被保護(hù)區(qū)域直接滅火。其中，探火管是高科技領(lǐng)域開發(fā)的新品種，是一種高科技非金屬合成品。它集長時間抗漏、柔韌性及有效的感溫性于一體，在一定溫度范圍內(nèi)爆破，噴射滅火介質(zhì)或傳遞火災(zāi)信號。

其工作原理如下圖所示：

（二）探火管滅火裝置以七氟丙烷作為滅火劑的優(yōu)點(diǎn)

（1）滅火劑直接向最先發(fā)熱、著火點(diǎn)，能有效地把火患處置在初期萌芽狀態(tài)；

（2）無需使用電源驅(qū)動；

（3）探測反應(yīng)時間快速，最大限度地減少火勢蔓延所造成的損失；

（4）不會因油、灰塵等惡劣的環(huán)境因素而導(dǎo)致誤噴或延時誤噴射；

（5）結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，節(jié)省用戶有限的空間。

（三）探火管七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)要求：

主要技術(shù)參數(shù)：

產(chǎn)品名稱 探火管滅火裝置型號規(guī)格 WZ-Q/T-D-F6使用范圍 適用于撲救封閉空間的固體火災(zāi)、液體火災(zāi)、氣體火災(zāi)、電氣火災(zāi)。滅火劑充裝量 6kg滅火劑類型 七氟丙烷貯存壓力 20℃時2.5 MPa安全泄放裝置壓力 5.9±0.295MPa感溫元件動作溫度 170±10℃探火管長度 25m探火管直徑 Φ6mm有效滅火體積 8.5m3

探火管七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)圖

四、探火管七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)安裝方案分析

探火管式七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)安裝，選擇在燕山石化高科公司高壓裝置配電間地下電纜溝內(nèi)。

（一）探火管鋪設(shè)

電纜溝探火管敷設(shè)參照配電柜敷設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，沿電纜橋架S形敷設(shè)并用扎帶間隔0.5米進(jìn)行固定，每套探火管敷設(shè)25米，對電纜橋架進(jìn)行全覆蓋，確保一旦敷設(shè)火災(zāi)能在第一時間被撲滅。

平面布設(shè)如圖所示：

電纜夾層探火管延電纜呈S型布設(shè)，根據(jù)電纜夾層內(nèi)電纜布設(shè)具體情況，整個電纜夾層內(nèi)用火探系統(tǒng)進(jìn)行全覆蓋，探火管與被保護(hù)對象間距小于50厘米，電纜夾層每層長度約136米，四層累計(jì)長度544米，共需要6公斤七氟丙烷火探系統(tǒng)數(shù)量如下：

136米×4層×1.5÷25米=32套 （1.5為安裝系數(shù)）

立體效果如圖所示：

（二）探火管滅火系統(tǒng)現(xiàn)場安裝

1.探火管滅火系統(tǒng)現(xiàn)場安裝風(fēng)險評價

風(fēng)險評價表：

風(fēng)險評價序號活動、產(chǎn)品或服務(wù)危險源危害類別L 風(fēng)險級別1滅火系統(tǒng)安裝作業(yè)可能性C 控制措施后果電鉆漏電 觸電 可能 一般 Ⅳ 日常設(shè)備檢查2滅火系統(tǒng)安裝作業(yè)誤碰電源 斷電 可能 嚴(yán)重 Ⅲ 甲方人員監(jiān)控3滅火系統(tǒng)安裝作業(yè)鉆孔毛刺機(jī)械傷害 可能 一般 Ⅳ 勞動防護(hù)4滅火系統(tǒng)安裝作業(yè)滅火劑誤噴發(fā)凍傷傷害 可能 嚴(yán)重 Ⅲ 嚴(yán)格安全操作規(guī)程5滅火系統(tǒng)安裝作業(yè)滅火器容器超壓物理性爆炸可能 嚴(yán)重 Ⅲ 安全附件檢驗(yàn)合格

2.探火管滅火裝置安裝前，應(yīng)對容器閥、探火管、釋放管、噴頭等進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，并應(yīng)符合下列要求：

（1）組件無碰撞變形及其它機(jī)械性損傷；

（2）組件外露非機(jī)械加工表面保護(hù)涂層完好；

（3）組件所有外露接口均設(shè)有防護(hù)堵、蓋，且封閉良好，接口螺紋無損傷；

（4）銘牌清晰，其內(nèi)容應(yīng)符合國家有關(guān)標(biāo)識的規(guī)定。

3.探火管滅火裝置安裝前應(yīng)檢查滅火劑儲存容器內(nèi)的充裝量與充裝壓力，且應(yīng)符合下列規(guī)定要求：

滅火劑儲存容器的充裝量及滅火劑儲存容器內(nèi)的充裝壓力應(yīng)符合GB50193-93《七氟丙烷滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)要求。

4.滅火劑儲存容器的安裝應(yīng)符合下列要求：

（1）安裝位置應(yīng)符合CNCA/CTS 0015-2010《感溫自啟動滅火裝置認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》技術(shù)要求；

（2）安裝已充裝好的滅火劑儲存容器之前，不應(yīng)將探火管連接至滅火劑儲存容器的閥上；

（3）滅火劑儲存容器應(yīng)直立安裝，支架、框架固定牢靠，且采取防腐處理措施；

（4）滅火劑儲存容器安全泄放裝置的泄壓方向不應(yīng)朝向操作面，且不應(yīng)對人身和設(shè)備造成危害。

5.探火管及釋放管的安裝應(yīng)符合下列要求：

（1）探火管連接部件應(yīng)采用專用連接件；

（2）探火管應(yīng)按設(shè)計(jì)要求敷設(shè)，并應(yīng)采用專用管夾固定，固定措施應(yīng)保證探火管牢固、工作可靠；當(dāng)被保護(hù)對象為電線電纜時，宜將探火管隨電線電纜敷設(shè)，并應(yīng)使用專用的夾子固定；

（3）探火管或釋放管三通管接頭應(yīng)保證分流處參數(shù)均衡；

（4）探火管穿過墻壁或設(shè)備殼體時，應(yīng)采用專用保護(hù)件或連接件防止探火管磨損；

（5）探火管不宜布置在溫度大于80℃的物體表面；

（6）探火管壓力表的安裝位置應(yīng)便于觀察；

（7）釋放管的安裝應(yīng)符合GB50193-93《七氟丙烷滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50370（氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范）的規(guī)定要求；

（8）當(dāng)防護(hù)區(qū)內(nèi)的開口或縫隙超過規(guī)定值時，應(yīng)進(jìn)行密封處理。

6.系統(tǒng)調(diào)試規(guī)范要求：

（1）探火管滅火裝置的調(diào)試應(yīng)在滅火裝置安裝完畢后進(jìn)行；

（2）進(jìn)行調(diào)試試驗(yàn)時，應(yīng)采取可靠防護(hù)措施；

（3）在滅火系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)下，以氮?dú)鉃榻橘|(zhì)向探火管內(nèi)充壓至設(shè)定壓力，保持壓力6.0h，探火管內(nèi)壓力應(yīng)無變化；

（4）調(diào)試完成后，應(yīng)將探火管滅火裝置各部件恢復(fù)至正常工作狀態(tài)。

現(xiàn)場安裝過程中

現(xiàn)場安裝完成圖

燕山石化高科公司高壓裝置配電間電纜溝內(nèi)探火管七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)于2016年1月20日安裝調(diào)試完成，并正常運(yùn)行至今。

五、結(jié)語

在石油化工生產(chǎn)過程中，變電站、配電間電纜著火事故時有發(fā)生，但是只要我們在日常管理工作中，強(qiáng)化現(xiàn)場安全管理、制定完備的安全防范措施、創(chuàng)造條件及時更新更換陳舊老化的電纜，提高應(yīng)急處置能力、現(xiàn)場采取快速高效的滅火手段，即使發(fā)生電纜火災(zāi)事故，我們也能夠及時采取應(yīng)急處置措施，啟動現(xiàn)場滅火設(shè)施把電纜火災(zāi)事故處理在初期萌芽狀態(tài)，避免火災(zāi)的進(jìn)一步蔓延，把事故損失控制在最低的程度。2018年公司將在進(jìn)一步擴(kuò)大探火管七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)的適用范圍，熱電廠申報的在前進(jìn)變電站電纜隧道內(nèi)布設(shè)探火管七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)的隱患項(xiàng)目已經(jīng)得到中石化總部的同意批復(fù)，將于2018年組織實(shí)施，屆時將為東生產(chǎn)區(qū)正常供電提供可靠保障。