氮气消防系统在大型钢铁厂电缆隧道内的应用与优化

于立明，李 强，刘 杰

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北唐山 063200）

1 电缆隧道管网式氮气消防项目概况

电缆隧道管网式氮气消防项目为全国首例科研创新项目，目前处于试验阶段，尚无针对性的国家设计建造规范。目前的设计建造依据《储罐式固定管网氮气灭火系统设计、施工及验收规范》DB 13(J)/T143—2012、《气体灭火系统设计规范》GB50370-2017、《气体灭火系统施工及验收规范》GB 50263—2007。

电缆隧道氮气消防主管道在隧道内敷设，连接支管后经气体释放阀向各个灭火分区提供气源。隧道氮气主管道设有5 个地上进气点，由厂区内3.0 MPa 氮气管网提供气源。主管道在每个进气点两侧分别设置检修球阀，可通过关闭球阀隔断主管道为若干区段。

该工程项目主体施工、安装已经完成，目前处于系统联合调试阶段。该项目覆盖总长度约15.2 km的电缆隧道,共设置灭火分区198个，已试验合格190 个灭火分区的氮气喷洒试验，占比95%，剩余灭火分区控制阀门无法正常启停，目前正修复中。

2 电缆隧道管网式氮气消防项目存在问题

针对隧道氮气消防系统的设计功能及特点，电缆隧道仍有若干事项须在氮气消防投入运行前研究解决：

2.1 初始运行方式为氮气消防主管道全段带压运行，5个引气点供气

这种运行方式虽然在火警出现后，能迅速地对确认的起火点实施灭火，但氮气主管道带压运行，隧道中存在不可预期的氮气泄漏风险，作业人员进入电缆隧道必须配戴空气呼吸器，狭窄空间负重作业困难，且视线效果不能满足作业要求。空气呼吸器气瓶使用时间一般为半小时左右，作业过程中频繁更换气瓶难度大。

2.2 电缆隧道无法正常通讯

隧道内屏蔽无线通讯信号，紧急情况地上无法及时联系隧道内的工作人员，目前仅在隧道二步台设有消防通讯端口且为单向通讯（隧道主叫，地面被叫）。

2.3 隧道内防火门不能双相开启

按照《储罐式固定管网氮气灭火系统设计、施工及验收规范》DB 13(J)/T143—2012 6.0.4，防护区的门应向疏散方向开启，并能自行关闭；用于疏散的门必须能从防护区内打开”的要求，电缆隧道防火门应能双相开启，目前隧道防火门仅能单向开启。

2.4 氮气喷洒灭火后无法远程启动隧道通风系统

按照清华消防研究所的设计方案，消防控制中心应具备远程启停隧道内通风设施的功能，而实际只可远程关闭隧道通风。目前电缆隧道通风设施仅能在隧道内风机控制柜就地启动，不利于灭火后的隧道通风。

2.5 氮气接入点无安防、技防措施

5 个地上氮气进气球阀和放散阀，既不能监测阀门开关状态又无防止阀门误操作措施，不利于运行安全。

3 氮气消防系统改善及效果

根据检查确认存在的问题，结合氮气消防项目的设计功能，以及电缆隧道基础条件、日常运行维护模式，进行了以下优化措施：

首先是优化运行方式，氮气消防主管道日常不通氮气，出现火情时单引气点分段通气喷洒灭火。

如图1 所示，进气点截止阀门JSF15、JSF38、JSF47、JSF67、JDF26 关闭，进气点排空阀JFSF15、JFSF38、JFSF47、JFSF67、JFDF26 打开。隧道内氮气主管道检修球阀JQSF15-14、JQSF38-37、JQSF47-46、JQSF67-66、JQSF67-68、JQDF26-25、JQDF26-27处于打开状态。

图1 氮气消防系统运行方式

出现火警时的灭火联系程序：

消防控制中心发现火警，联系能源中心供电调度通知隧道内工作人员撤离，检查报警区域火情；能源中心供电调度确认着火，立即联系相关人员向对应区段氮气主管道注气，注气完毕联系消防控制中心远程启动报警区域氮气喷洒。

氮气管道不带压运行，消除了有限空间内高压氮气泄漏造成人身伤害的可能；日常巡检维护可以照常进行，保证设备维护频次和质量；泄压后的管道与外界空气连通，管内有标准大气压力的氮气，不会因长期不通氮气造成管道内壁腐蚀；同时避免了管道定期维护反复充放气带来的氮气资源浪费。这种运行方式很大程度上降低了隧道中作业人员的窒息伤害风险。电缆点检、维护工作可以照常进行，保证维护频次和及时发现事故隐患，有利于预防火灾发生。电缆绝缘均为阻燃材料，绝缘击穿不易引起电气火灾。通过制定联系制度和应急预案并组织相关岗位开展日常应急演练，能够熟练撑握应急处置流程及操作程序。

其他方面，利用现有通讯接口在隧道内每个防火分区安装通讯广播（大功率喇叭、双向通讯）；对隧道内防火门进行适应性改造，由单向开启变更为双向开启；对隧道内通风设施的自动化启停功能进行完善；加装带门禁的密封式网状围栏。

通过这些完善措施，确保了系统的可维护性，确保了人员安全，提高了电缆隧道的安防水平。

4 不足和展望

优化后的运行模式虽然确保了正常巡检维护和人身伤害隐患，但火警出现后，不能立即喷洒氮气灭火。须先对主管道充氮气，然后喷洒氮气灭火，需通过进一步完善主管道长期注氮日常管控措施。进一步缩短整体消防灭火时间，随着项目的正常运行相信可进一步对该套电缆隧道消防氮气系统进行推广优化，实现长周期安全稳定运行。