關(guān)于城市地下綜合管廊運(yùn)維火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素的探討

時(shí)間：2021-04-02作者：安科瑞電子商務(wù)（上海）有限公司瀏覽：62

朱鹍
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
 
摘要：隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，地下綜合管廊作為城市生命線工程得到了發(fā)展，綜合管廊后期運(yùn)維周期較長(zhǎng)，如何有效**管廊內(nèi)各管線安全運(yùn)行顯得尤為重要。本文從地下綜合管廊火災(zāi)的特點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)燃燒的三要素分析地下綜合管廊火災(zāi)的潛在影響因素， 給出了綜合管廊運(yùn)維火災(zāi)預(yù)警設(shè)定范圍，并在此基礎(chǔ)上提出管廊*管理的相關(guān)措施，有助于管廊運(yùn)維管理人員提高和 完善管廊運(yùn)維安全風(fēng)險(xiǎn)管理工作，為管廊安全運(yùn)維以及城市運(yùn)行提供**。
關(guān)鍵詞：可燃物；電力纜線；運(yùn)維安全
 
0 引言 
        城市地下綜合管廊運(yùn)載了被譽(yù)為城市“生命線”的各類管線，是21世紀(jì)城市發(fā)展現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，能夠帶來(lái)巨大的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。管廊內(nèi)部容納大量管線，各類管線屬性不同，火災(zāi)事故一旦發(fā)生，火勢(shì)將會(huì)*擴(kuò)大，不僅會(huì)波及其他管線的運(yùn)營(yíng)安全，而且管廊內(nèi)部將會(huì)充滿大量因不燃燒產(chǎn)生的高溫、有毒、有害氣體，救援工作難度變大。綜合管廊在我國(guó)發(fā)展至今已有60年歷史，但早期投入運(yùn)營(yíng)的管廊規(guī)模較小，且未發(fā)生過(guò)重大安全事故，運(yùn)維管理及風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)經(jīng)驗(yàn)依然存在不足之處。綜合管廊運(yùn)維過(guò)程中存在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對(duì)綜合管廊火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了大量研究。Ishii等通過(guò)測(cè)量斯托克斯和反斯托克斯線的拉曼背散射來(lái)確定沿著光纖的溫度分布，并以此為基礎(chǔ)研究了綜合管廊的火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)；Jang和Kim研究了綜合管廊內(nèi)由于燃?xì)庑孤┘拔粗c(diǎn)火引起瓦斯爆炸的情況；Zhao等研究了不同截面形狀對(duì)綜合管廊系統(tǒng)火災(zāi)溫度分布的影響，結(jié)果表明熱煙探測(cè)器放置在管廊**部較合適。郝冠宇根據(jù)綜合管廊內(nèi)電纜線路火災(zāi)的特點(diǎn)， 找出了發(fā)生電纜艙內(nèi)電纜線路火災(zāi)事故的主要原因；林帥等人主要分析了管廊內(nèi)火災(zāi)起因以 及各種滅火系統(tǒng)性能的比較，提出自動(dòng)滅火設(shè)備為城市綜合管廊自動(dòng)滅火系統(tǒng)的優(yōu)解決方案。 
        國(guó)內(nèi)外關(guān)于綜合管廊火災(zāi)的研究多集中于通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析研究管廊內(nèi)火災(zāi)發(fā)生時(shí)煙氣及溫度分布，并據(jù)此設(shè)計(jì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)綜合管廊內(nèi)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素未做具體分析。本文基于前人的研究基礎(chǔ)上，對(duì)影響綜合管廊火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的因素做具體分析，以便管理人員及時(shí)采取相對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施。
 
1 地下綜合管廊內(nèi)潛在火災(zāi)影響因素分析 
1.1 地下綜合管廊火災(zāi)特點(diǎn) 
1.1.1 火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)大、損失大、影響較廣泛 
        城市地下綜合管廊其內(nèi)部空間狹窄且存在大量管線， 一旦在運(yùn)維階段發(fā)生火災(zāi)，就會(huì)影響整個(gè)城市地下管線的正常運(yùn)行，對(duì)人民生活帶來(lái)重大影響。同時(shí)，隨著管廊新規(guī)范的不斷推出，各種管線都將入廊，其中天然氣管道發(fā)生泄漏、燃燒和爆炸時(shí)，對(duì)事發(fā)地附近人員的安全將構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。 
1.1.2 地下綜合管廊火災(zāi)救援困難 
        管廊內(nèi)起火將會(huì)釋放大量熱量、煙氣，熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射等形式進(jìn)行傳播，會(huì)對(duì)管廊內(nèi)的工作人員造成灼傷，對(duì)管線、設(shè)備和管廊結(jié)構(gòu)造成傷害和破壞。綜合管廊空間狹小，大量煙氣會(huì)嚴(yán)重污染管廊環(huán)境，遮擋視線，使救援人員無(wú)法判斷管廊內(nèi)的環(huán)境和火勢(shì)蔓延情況，影響救援進(jìn)度。若燃?xì)馀搩?nèi)起火，則存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)，爆炸產(chǎn)生的殺傷力很強(qiáng)，火情往往難以控制。 
1.1.3 地下綜合管廊監(jiān)管不足，應(yīng)急措施滯后 
        城市綜合管廊收容管道種類繁多，傳統(tǒng)管線信息較為閉塞，無(wú)法實(shí)現(xiàn)艙室內(nèi)各管道信息資源互通，管廊監(jiān)管單位很難對(duì)管廊內(nèi)各管線做到實(shí)時(shí)監(jiān)管。一旦有異常信息，管線單位經(jīng)常不與管線監(jiān)管部門共享，造成應(yīng)急措施不及時(shí)，不但威脅到管廊自身安全，同時(shí)危及到附近地面人員安全。 
1.2 地下綜合管廊潛在火災(zāi)影響因素
        在綜合管廊運(yùn)維階段，火災(zāi)是有可能發(fā)生的災(zāi)害事故，而管廊起火是由管線本身、周圍環(huán)境和人為狀況三大因素所引起的。管廊起火三大影響因素概述如表 1 所示。
可燃物、助燃物和起火源稱為燃燒的三要素，當(dāng)管廊內(nèi)滿足上述三要素時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生起火現(xiàn)象，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。
1.2.1 可燃物 
        可燃物是指能與空氣中的氧或其他氧化劑起燃燒反應(yīng)的物質(zhì)。在綜合管廊中，每個(gè)艙室均敷設(shè)了一種或多種管線，因此管廊內(nèi)也存在了多種潛在可燃物。綜合管廊內(nèi)熱力管道、空調(diào)管道保溫層、非金屬管線等一般具有可燃性，遇到明火時(shí)易被點(diǎn)燃；電氣設(shè)備、電力電纜等出現(xiàn)短路、局部溫度過(guò)高及其他電氣故障時(shí)，*形成火源，引起火災(zāi)事故；管廊內(nèi)如設(shè)有排水管道或污水管道時(shí)，管道內(nèi)易揮發(fā)出甲烷等可燃?xì)怏w，當(dāng)達(dá)到一定濃度，遇到起火源會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)或爆炸的危險(xiǎn)；如果管廊中有天然氣管道，若氣體泄漏，氣體濃度達(dá)到爆炸下限或遇靜電、高溫和明火時(shí)，則*起火甚至產(chǎn)生爆炸。 
1.2.2 助燃物 
        助燃物是指有助于燃燒可燃物，能與可燃物發(fā)生燃燒 反應(yīng)的物質(zhì)，如氧氣、氯氣。綜合管廊沿途設(shè)有多個(gè)投料口、通風(fēng)口和人員進(jìn)出口等與外界相連接的通道口，通過(guò)自然通風(fēng)或器械通風(fēng)來(lái)**管廊內(nèi)空氣的流動(dòng)，確保廊內(nèi)度不過(guò)40℃，空氣中氧氣含量不19%，為工作人員提供一個(gè)舒適的工作環(huán)境，同時(shí)**管廊內(nèi)的設(shè)備設(shè)施正常、安全運(yùn)行。 
1.2.3 起火源 
        起火源是指供給可燃物與助燃劑產(chǎn)生燃燒反應(yīng)能量的來(lái)源。由于綜合管廊中存在大量的電力電纜、通信電纜和照明系統(tǒng)等設(shè)備設(shè)施，這類線路的存在很可能由于短路而導(dǎo)致電力線中的大電流短期流動(dòng)，從而線路的溫度*上升，引起火災(zāi)。各類管線運(yùn)行過(guò)程中可能出 現(xiàn)局部溫度過(guò)高現(xiàn)象，一旦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理或出現(xiàn)故障時(shí)，將導(dǎo)致管廊內(nèi)熱量積聚，溫度升高，成為潛在起火源]。
 
2 地下綜合管廊運(yùn)維火災(zāi)危險(xiǎn)性分析 
        根據(jù) 《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB508382015），綜合管廊艙室火災(zāi)危險(xiǎn)性分類如表2所示：天然氣管道艙室的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別為較**；阻燃電力電纜、通信電纜、 熱力管道的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別均為丙級(jí)；污水管道、塑料管等難燃管材的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別均為丁級(jí)；鋼管、球墨鑄鐵管等不燃管材的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別為戊級(jí)。
        因此，電力電纜、通訊電纜和天然氣管線的意外起火燃燒成為地下綜合管廊火災(zāi)的重要原因。
 
2.1 綜合管廊電力纜線火災(zāi)危險(xiǎn)性分析
        綜合管廊中的電力風(fēng)險(xiǎn)事故主要是指由接地故障引起的對(duì)人員和其他管道產(chǎn)生傷害的問(wèn)題。綜合管廊電力纜 線作為城市電力和通信控制電纜的傳輸線，連接著各處的 電氣設(shè)備，一旦電力纜線發(fā)生火災(zāi)，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并 采取措施， 使大火蔓延到其他管線， 造成嚴(yán)重的損失。電力 電纜火災(zāi)發(fā)生的原因有以下幾個(gè)方面： 
        ①電力纜線發(fā)生接地或相間短路事故時(shí)，會(huì)由于繼電保護(hù)裝置未產(chǎn)生有效動(dòng)作引起火災(zāi)；
        ②電力纜線中的附屬設(shè)施（如照明系統(tǒng)、通風(fēng)設(shè)施電源等）由于電氣故障引起火災(zāi)； 
        ③電力纜線接頭處在施工過(guò)程中由于連接不緊，造成電流過(guò)大，引起局部電力纜線過(guò)熱，使電力纜線出現(xiàn)自燃現(xiàn)象發(fā)生火災(zāi)； 
        ④綜合管廊內(nèi)由于*措施不當(dāng)，管廊內(nèi)的電力纜線會(huì)遭受雨水浸漬，發(fā)生短路事故而引起火災(zāi)； 
        ⑤電力纜線隨著時(shí)間的推移會(huì)產(chǎn)生老化現(xiàn)象，使得電纜的過(guò)載能力變差，自燃溫度點(diǎn)降低較多，*造成電纜自燃現(xiàn)象發(fā)生火災(zāi)； 
        ⑥電力纜線在施工時(shí)采用明火引起的火災(zāi)。通過(guò)對(duì)綜合管廊電力纜線火災(zāi)危險(xiǎn)性的分析，需要對(duì)電力纜線做好維護(hù)與管理工作，防范電力電纜火災(zāi)的發(fā)生，防范措施如表3所示。
 
2.2 綜合管廊天然氣管線火災(zāi)危險(xiǎn)性分析
        考慮到天然氣管道輸送介質(zhì)的危險(xiǎn)性，天然氣管線是否入廊一直存在很大爭(zhēng)議。傳統(tǒng)方式下，天然氣管線鋪設(shè)時(shí)采用的是直埋的方式，全國(guó)每年會(huì)因鄰近地區(qū)施工等各種因素引起的天然氣管爆裂事故多達(dá)數(shù)百例，因此從城市防災(zāi)的角度考慮，其天然氣管線納入綜合管廊是可行且有利的，但需要立設(shè)艙。但天然氣易燃、易爆的特性，很*就會(huì)釀成管廊內(nèi)火災(zāi)爆炸事故，引起城市火災(zāi)或人員傷亡，產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
        通過(guò)對(duì)天然氣管線火災(zāi)影響因素的分析，如何綜合管廊內(nèi)天然氣管線的安全性顯得尤為重要。首先，天然氣管道應(yīng)放置在立的艙室內(nèi)，在立艙室內(nèi)應(yīng)采用防爆風(fēng)機(jī)，且設(shè)置立的送、排風(fēng)系統(tǒng)。其次，在天然氣管道的 施工過(guò)程中，需要做到嚴(yán)格的作業(yè)安全管理，施工人員在進(jìn)入綜合管廊入口前應(yīng)由安保人員進(jìn)行檢查，禁止攜帶易燃品進(jìn)入管廊內(nèi)工作。后，需*人員對(duì)天然氣管道作業(yè)開(kāi)始前可能出現(xiàn)可燃性氣體處進(jìn)行氣體濃度檢測(cè)，并且將結(jié)果做成記錄，同時(shí)天然氣管道內(nèi)需設(shè)有燃?xì)鉂舛葯z測(cè)報(bào)警緊急切斷系統(tǒng)，緊急切斷閥應(yīng)具有遠(yuǎn)程操控功能。
2.3 地下綜合管廊運(yùn)維火災(zāi)預(yù)警設(shè)定
        在綜合管廊這個(gè)密閉空間內(nèi)，需要時(shí)刻監(jiān)視管廊內(nèi)空氣中的天然氣及氧氣含量，當(dāng)綜合管廊內(nèi)的可燃?xì)怏w（甲烷、一氧化碳）與空氣形成混合氣體，在滿足一定的濃度后，一旦遇火*發(fā)生爆炸。這個(gè)濃度會(huì)有一個(gè)范圍，即爆炸下限和爆炸上限。根據(jù)預(yù)測(cè)值和爆炸范圍值做一個(gè)對(duì)比，當(dāng)預(yù)測(cè)值出爆炸范圍時(shí)，能夠提前進(jìn)行預(yù)警，可以對(duì)出范圍的大小程度不同進(jìn)行分析預(yù)警等級(jí)。
 
3 地下綜合管廊*管理措施
3.1 建立統(tǒng)一管理平臺(tái)
        隨著綜合管廊新規(guī)范的要求，各種地下管線都要入廊，后期管廊的運(yùn)維安全管理顯得尤為重要。近年來(lái)，影響重大的管線爆炸或火災(zāi)事故都是因管線在前期規(guī)劃上缺乏整體規(guī)劃和統(tǒng)籌，在日常運(yùn)營(yíng)管理階段維護(hù)薄弱、信息管理滯后。為了滿足地下管廊各管線的環(huán)境運(yùn)行，應(yīng)急處理和日常監(jiān)管要求，需要安裝環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和人員管理系統(tǒng)等子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)在滿足對(duì)應(yīng)監(jiān)管功能的同時(shí)又涉及較多關(guān)聯(lián)操控，使 得運(yùn)營(yíng)管理人員通過(guò)管理平臺(tái)實(shí)時(shí)對(duì)管廊內(nèi)的狀況進(jìn)行監(jiān)控和處理。 
3.2 定期進(jìn)行監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)維護(hù)
        地下綜合管廊電纜電線材質(zhì)的特殊性，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，由于金屬的導(dǎo)熱性能， 電纜溫度會(huì)很快升高，熱感傳導(dǎo)十分明顯。將線型探測(cè)器裝置在電纜之上，在很短時(shí)間內(nèi)探測(cè)器就 能檢測(cè)出來(lái)高溫，并且報(bào)警。一般而言，通過(guò)感煙報(bào)警探測(cè)設(shè)備和感溫報(bào)警器探測(cè)到煙霧或者高溫等異常情況時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出預(yù)警，地下管廊安全監(jiān)控中心將會(huì)很快收到預(yù)警信號(hào)，根據(jù)探測(cè)設(shè)備可以有針對(duì)性的探測(cè)到管廊中的可燃物屬性、 火災(zāi)源頭、 起火物等。通過(guò)監(jiān)控中心操作，探測(cè)器可以及時(shí)聯(lián)動(dòng)其他設(shè)施共同滅火。
 
4 安科瑞綜合管廊電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)及消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)選型
4.1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)（管廊地下部分）
產(chǎn)品選型
 
注：地下管廊使用的動(dòng)力箱/柜符合管廊相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，防護(hù)等級(jí)達(dá)IP65
 
4.2消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)（管廊地下部分）
產(chǎn)品選型


5 結(jié)束語(yǔ)
        本文從可燃物、助燃物和起火源這三個(gè)角度分析了地下綜合管廊潛在火災(zāi)的影響因素，闡述了電力纜線和天然氣管線產(chǎn)生火災(zāi)的原因及地下綜合管廊* 管理的措施，其中包括：建立統(tǒng)一管理平臺(tái)、完善法律法規(guī)，提升綜合管廊管理水平、定期進(jìn)行監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng) 維護(hù)和滅火系統(tǒng)的選擇和設(shè)計(jì)的建議，旨在通過(guò)完善的地下綜合管廊*和消防系統(tǒng)，確保城市地下綜合管廊的安全。
 
參考文獻(xiàn)：
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[2] 王銀輝.城市地下綜合管廊運(yùn)維火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素研究
[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.6版
作者簡(jiǎn)介：朱鹍，女，就職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)槠髽I(yè)能源管控

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