為撲滅火災創(chuàng)造了條件研究背景防火涂料在電纜隧道中的應用課件

1、電纜防火涂料阻火有效性試驗研究學科專業(yè)：消防工程匯 報 人：李 曉 康中南大學防災科學與安全技術研究所2匯報內(nèi)容一 研究背景二 研究內(nèi)容三 電纜燃燒性能試驗研究四 電纜水平燃燒試驗與數(shù)值模擬研究五 結論3一、研究背景 本課題以電纜隧道為研究背景，電纜隧道中常用的阻火措施包括： 1.采用阻燃電纜 2.采用細水霧滅火系統(tǒng) 3.采用結構防火措施電纜隧道布局電纜隧道內(nèi)防火隔斷4使用阻燃電纜并不能有效阻止火災蔓延；自動滅火系統(tǒng)造價高、效率低下、技術不熟；防火隔斷在火場高溫的作用下存在破裂、失效的可能。 防火涂料對火災的抑制作用顯得尤為重要： 涂料能夠在一定程度上延緩火焰的蔓延，甚至將火災限制在一定范圍內(nèi)

2、，為撲滅火災創(chuàng)造了條件。一、研究背景防火涂料在電纜隧道中的應用51. 錐形量熱儀試驗電纜的燃燒性能 通過熱特性和煙氣特性 ，通過熱釋放速率、煙氣生成速率、點燃時間等參數(shù)衡量防火涂料的阻火效果。2. 水平燃燒試驗電纜的延燃長度 設計符合電纜隧道實際環(huán)境的試驗平臺，進行電纜水平燃燒試驗，研究延燃長度隨火災荷載和通風速度的變化規(guī)律。3. 數(shù)值模擬分析驗證涂料阻火的有效性 利用錐形量熱儀數(shù)據(jù)進行數(shù)值模擬，與對水平燃燒試驗結果進行對比分析。二、研究內(nèi)容6試驗材料銅芯（32.5+11.5mm2，直徑11mm）YJV電纜以及YDAH-102型水性電纜防火涂料（反復涂刷5次，干燥厚度0.5mm）。分別對普通Y

3、JV電纜和涂刷防火涂料電纜進行試驗，熱輻射強度分別選擇20kW/m2、25kW/m2、35 kW/m2、50 kW/m2 、75kW/m2。三、錐形量熱儀試驗7三、錐形量熱儀試驗1.熱釋放速率對比分析YJV電纜熱釋放速率涂刷防火涂料電纜熱釋放速率8三、錐形量熱儀試驗輻射強度25kW/m2 和75kW/m2熱釋放速率對比曲線總熱釋放量和火災增長指數(shù)對比火災增長指數(shù)FIGRA index=peak HRR/time to peak9三、錐形量熱儀試驗2.煙氣生成速率對比分析YJV電纜產(chǎn)煙速率涂刷防火涂料電纜產(chǎn)煙速率10三、錐形量熱儀試驗輻射強度25kW/m2 和75kW/m2產(chǎn)煙速率對比曲線總產(chǎn)煙

4、量和CO產(chǎn)率對比11三、錐形量熱儀試驗3. 熱響應參數(shù)對比 電纜的著火性能主要由最外層的護套材料決定，YJV電纜的護套材料為聚氯乙烯，導熱系數(shù)小，從電纜燃燒過程來看，熱量不易穿透護套材料，因此YJV電纜屬于熱厚型材料。利用1/tig1/2對輻射熱通量作圖所得的曲線斜率的倒數(shù)是其熱響應參數(shù)（thermal response parameter，TRP）12YJV電纜和涂刷防火涂料電纜的熱響應參數(shù)分別為：TPRe=202.02 kWs1/2/m2，TPRc=309.60 kWs1/2/m2。 熱響應參數(shù)反應了材料的被點燃能力，其數(shù)值越大越不易被點燃。 防火涂料使得電纜材料的熱相應參數(shù)增大，點燃難度

5、增加，體現(xiàn)了一定的阻火性能。回歸曲線三、錐形量熱儀試驗13四、水平燃燒試驗1.試驗平臺設計 本課題主要研究通風速度和火災荷載對涂刷防火涂料電纜延燃長度的影響，試驗平臺應具備以下幾個功能：（1）能產(chǎn)生穩(wěn)定的火源功率（ 72kW ）；（2）能改變通風狀況（6種風速，02.4m/s）；（3）能進行關鍵參數(shù)的測量（溫度，風速，延燃長度）；（4）符合電纜隧道實際環(huán)境（試驗箱尺寸3.511m3 ）；（5）便于觀察試驗現(xiàn)象（觀察窗30.5m2）。電纜橋架長3m，寬0.3m，下層高0.4m，上層高0.7m14四、水平燃燒試驗試驗箱內(nèi)部示意圖（后視圖） 15火源功率的確定 試驗采用直徑30cm的油盤火，燃料為柴

6、油，火源功率通過稱重法測量?；鹪吹臒後尫潘俾士赏ㄟ^ 計算。 受限空間中柴油燃燒效率約為0.8，可將油盤燃燒前后的質量差與燃燒時間的比值作為柴油的質量損失速率。柴油的燃燒熱值約為52000kJ/kg試驗中，將1.5L柴油倒入油盤內(nèi)點燃，燃燒持續(xù)685s，油盤質量減小1.185kg，火源功率約為72kW。四、水平燃燒試驗16四、水平燃燒試驗2.YJV電纜水平燃燒試驗對YJV電纜進行試驗，均是在0m/s風速條件下進行： 敷設6根電纜，寬度約65mm時，延燃長度 0.6m；敷設24根電纜，寬度約265mm時，經(jīng)過25min15s，3m長電纜全部燃盡。YJV電纜燃燒后圖片17試驗結果表明，火災荷載量對電

7、纜延燃長度有決定性影響。電纜數(shù)量少釋放的熱量有限，煙氣層溫度較低未燃區(qū)域電纜獲得的熱量少不易燃燒；電纜數(shù)量多熱釋放量大，交叉輻射增強熱量和高溫煙氣容易聚集加速燃燒。四、水平燃燒試驗18四、水平燃燒試驗3.受防火涂料保護電纜水平燃燒試驗試驗方案及結果19四、水平燃燒試驗試驗過程圖片20四、水平燃燒試驗通風因素影響研究通風速度是電纜隧道火災的重要影響因素之一。 提高通風速度能顯著加速火焰蔓延，原因是火焰在風的作用下傾斜，導致未燃電纜獲得的熱量增加，加快了燃燒區(qū)新鮮空氣的補給速度，加速了其熱解與燃燒；當氣流速度大于一定值后，燃燒受到通風的抑制，這是由于氣流的冷卻作用加強，并且對火焰產(chǎn)生擾動。延燃長度

8、隨風速變化曲線21四、水平燃燒試驗火災荷載因素影響研究 試驗數(shù)據(jù)表明，通風速度一定時，電纜延燃長度隨敷設寬度的增加呈指數(shù)增長。 22四、水平燃燒試驗不同風速條件下延燃長度擬合公式234.數(shù)值模擬選用FDS軟件作為數(shù)值模擬工具。模型的空間尺寸為3.5m1m1m ，網(wǎng)格數(shù)為702020。采用錐形量熱儀數(shù)據(jù)作為輸入?yún)?shù)。四、水平燃燒試驗試驗場景及其模擬結果24四、水平燃燒試驗YJV電纜（0m/s，24根）涂刷防火涂料電纜（1.6m/s，24根）數(shù)值模擬過程25五、結論錐形量熱儀試驗表明，電纜防火涂料的抑煙性能較差，但對電纜熱釋放速率的抑制作用較明顯，并且使電纜的點燃難度增大。水平燃燒試驗表明，火災荷載量對電纜延燃長度有決定性的影響，主要表現(xiàn)為少量電纜不易持續(xù)燃燒，而大量電纜則容易發(fā)生延燃。通風速度是電纜隧道火災的重要影響因素之一。提高通風速度能夠使電纜表面火焰傾斜，加速電纜的熱解與燃燒。但是當氣流速度大于一定值后，由于氣流的冷卻作用和對火焰的過度擾動會使燃燒受到抑制。26五、結論通風速度一定時，電纜延燃長度隨敷設寬度增加呈指數(shù)增長?？筛鶕?jù)隧道內(nèi)通風速度和電纜