CN215585304U - 城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气灭火*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气灭火***包括火灾前情探测报警装置、全氮气管网灭火***、制氮装置、远程监控报警装置和消防控制室等模块，用于提前探测城市地下综合管廊电力舱内极早期和早期火灾、沿电力舱保护区间及时施放或补充氮气灭火。优点：对于分布式低压全氮气管网灭火***，灭火介质来源天然和广泛且可随时随地制取、释放后对现场人员/设备/结构/环境冲击力度较小，***拆卸维护便捷、二次充装简单、投入运作快速、保持气压持久、传输距离长远，降低整套***管网配管和部件造价、有效减少氮气钢瓶间所需建筑面积、提高原有建筑整体使用价值和利用程度、有效减少***故障率。

Description

城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气灭火***

技术领域

本实用新型是一种城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气灭火***，属于特殊建筑空间消防工程和火灾安全技术领域。

背景技术

城市地下综合管廊将电力、通信、燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。由于管廊内多个舱体埋深较大，运行环境更为复杂，火灾隐患问题更为突出。其中综合管廊电力舱火灾危险性相对较高，其中电缆等可燃物密集、环境有利于燃烧、导致起火因素众多、救火进攻路径单一、具有潜在触电危险。综合管廊电力舱中电缆一旦发生火灾，烟气排出困难，内部能见度很低，外部人员及消防设备几乎不能进入，扑救火灾非常困难；舱内电缆往往分层敷设，密度很大，着火后很易延燃；热量大量积聚，温度迅速上升，甚至可能造成管廊结构损伤。可见，城市地下综合管廊电力舱火灾事故往往不仅造成电缆和结构损毁等直接经济损失，而且可能造成大面积断电恶劣后果，带来不可低估的经济损失和社会影响。

相关电力电缆隧道火灾其实在国内早有发生，近来日益频繁，影响广泛，逐渐受到重视。分析其主要原因有：充油电缆泄漏后因电火花起火；采用消弧线圈接地***，电缆线路故障后接地电弧导致起火；110 kV高压电缆中间接头击穿后内部填充材料起火；变压器终端故障引起变压器油起火波及电缆隧道；交叉互联***被破坏后外护套对地放电起火；隧道内杂物起火等。由于这些火因难以及时探查，由此引起的恶性火灾事故屡见不鲜。

综上，亟需设计、开发或集成针对电力舱火灾的安全、高效、长效和清洁灭火技术。

在综合管廊工程规划设计优化方面，针对电力舱自动灭火***配置，《城市综合管廊工程技术规范》（GB 50838-2015）中规定，综合管廊中容纳电力电缆舱室应设置自动灭火***，但未明确要求采用何种自动灭火***及具体设置参数，在不同地区电力部门对采用何种自动灭火***意见不一，当前对灭火***选取研究也大多停留在理论对比分析层面。

对于地下综合管廊电力舱，国内外已经尝试和通常使用的自动灭火***类型有：水喷雾灭火***、高压细水雾灭火***、气体灭火***（气溶胶灭火***、IG541气体灭火***）、超细干粉灭火***。目前，综合管廊内自动灭火方式选择仍是行业内争议较大问题之一。对于气体自动灭火***基本尚未进行尝试。然而，就自动灭火行业整体发展趋势而言，无氟环境友好类气体灭火剂将会成为未来主流。目前常用气体灭火***有七氟丙烷FM200、混合气体IG541和氮气IGl00等。

气体灭火***的选取，应遵循国家有关方针和政策，做到安全可靠、技术先进、经济合理。我国在2002年发布《气体灭火***及零部件性能要求和试验方法》（GA 400-2002），2011年更新发布《气体灭火***及部件》（GB 25972-2010），以上两个标准都明确了惰性气体灭火***包括：氩气（IG01）灭火***、氮气（IG100）灭火***、氩气氮气（IG55）灭火***、混合气体（IG541）灭火***。全球各个地域厂家推广的惰性气体产品不太相同，如美国、英国、欧洲和日本分别力推使用（Tyco）IG541、（Kidde）IG55、（Rotarex、Siemens、Minimax）IG100。在国际上氮气灭火***已经有几十年应用经验，技术非常成熟。我国氮气灭火***应用相对较晚，推广较少，广东省在2005年发布《IG100气体灭火***设计、施工及验收规范》（DBJ 1547-2005），湖南省在2009年发布《IG100灭火***设计规范》（DB43/T 481-2009），包括上海等各省市也都在积极制订氮气灭火***设计规范。籍此，我国氮气灭火***工程案例应用也逐渐增多，在上海东方明珠、上海博物馆、上海国际航运服务中心、上海长江隧桥工程、珠海国税办公楼（61瓶组）、广州中医药大学、广西乐滩电厂（34瓶组）、广西平班电厂（24瓶组）等多个典型项目中已使用IG100灭火***。

然而，尚未见到将其用于大规模城市地下综合管廊电力舱灭火探索实践相关工程。通过表1和表2可知，IG100具有贮存压力大、输送距离远、综合成本低等优点，适用于大规模、长距离输送灭火剂场合。这与大规模城市地下综合管廊电力舱特征不谋而合。对其使用IG100灭火***成为一种明智选择和探索。

发明内容

本实用新型提出的是一种城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气灭火***，灭火介质气体（纯氮气）来源天然和广泛且可随时随地制取、释放后对现场人员/设备/结构/环境冲击力度较小，***拆卸维护便捷、二次充装简单、投入运作快速、保持气压持久、传输距离长远（≤200 m，现有规范规定地下综合管廊防火分区单元长度），可以降低整套***管网配管和部件造价、有效减少氮气钢瓶间所需建筑面积、提高原有建筑整体使用价值和利用程度、有效减少***故障率。利用分布式全氮气子网实现对城市地下综合管廊电力舱提供全尺度灭火保护，可安全、及时、有效、长效、全程扑灭电力舱内烈性、死角、深位和复燃火灾，满足高效、节约、洁净、无损、无痕、冗余、协效等新型灭火设计理念，呈现本质安全属性，有效保护人员和财产安全。

本实用新型的技术解决方案：城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气灭火***，包括火灾前情探测报警装置1、全氮气管网灭火***2、制氮装置3、远程监控报警装置4、城市地下综合管廊电力舱5和消防控制室6，所述城市地下综合管廊电力舱5分为多个防火区间，每个区间内都设有火灾前情探测报警装置1，远程监控报警装置4位于消防控制室6内，火灾前情探测报警装置1的信号输出端连接制氮装置3和远程监控报警装置4，制氮装置3通过全氮气管网灭火***2分别向防火区间喷入和扩散氮气。

所述火灾前情探测报警装置1包括火灾探测器1-1、氧气传感器1-2、声光报警器1-3、数据传输线1-4、火灾报警控制器1-5和警铃1-6，设于城市地下综合管廊电力舱保护区间内部，火灾探测器1-1、氧气传感器1-2和声光报警器1-3通过数据传输线1-4与火灾报警控制器1-5连接；所述火灾探测器1-1为感烟探测器、感光探测器、感温探测器、光纤式感温探测器和吸气式可燃气体探测器中任意两种或其组合，形成两个独立火灾探测报警信号，采用多判据协效性设计理念提高探测精度，减少不报、误报和缓报的故障情况。

所述全氮气管网灭火***2包括：20.0/30.0 MPa钢制高压无缝气瓶组合2-1、瓶组支架2-2、瓶组抱箍2-3、容器阀2-4、瓶组电接点压力表2-5、电磁启动阀2-6、手动启动阀2-7a、手动/气动启动阀2-7b、高压释放软管2-8a、高压启动软管2-8b、减压器2-9、集流管支架2-10a、集流管抱箍2-10b、集流管2-11、气动启动阀2-12、低泄高封阀2-13、直通阀2-14、三通阀2-15、弯头2-16、低压配管2-17、选择阀本体2-18、选择阀驱动单元2-19、压力信号反馈装置2-20、集流管压力表2-21、集流管安全泄放装置2-22、喷嘴2-23、储存牌2-24、灭火剂流通单向阀2-25、流量计2-26和控制单元2-27，其中，所述钢制高压无缝气瓶组合2-1通过瓶组支架2-2、瓶组抱箍2-3固定，每个高压无缝气瓶瓶身设有储存牌2-24，瓶口通过容器阀2-4、瓶组电接点压力表2-5、电磁启动阀2-6、手动启动阀2-7a连接集流管2-11，或者通过高压释放软管2-8a、低泄高封阀2-13或手动/气动启动阀2-7b直接连接集流管2-11，高压释放软管2-8a上设有减压器2-9或灭火剂流通单向阀2-25；

高压无缝气瓶之间通过高压释放软管2-8a、气动启动阀2-12连接；

所述集流管2-11上设有集流管支架2-10a、集流管抱箍2-10b、集流管压力表2-21、集流管安全泄放装置2-22，集流管2-11通过直通阀2-14、选择阀本体2-18、选择阀驱动单元2-19连接低压配管2-17，低压配管2-17上设有压力信号反馈装置2-20、流量计2-26、三通阀2-15、弯头2-16、喷嘴2-23，喷嘴2-23向防火区间喷入和扩散氮气；

所述灭火控制单元2-27包括灭火控制盘2-27a、气体喷洒指示灯2-27b、紧急启动按钮2-27c和电气式手动启动器2-27d；

所述钢制高压无缝气瓶组合2-1包括4排氮气钢瓶，每排包含15个氮气钢瓶，瓶组压力为15.0-30.0 MPa，喷头工作压力大于2.0 MPa，单个钢瓶储气体量为70、80、90或100L，瓶组支架材质为型钢热镀锌，用于固定集流管；

所述电磁启动阀材质为黄铜，测试电流低于20 mA；容器阀材质为黄铜，20.0 ℃时工作压力为15.0/20.0 MPa，气动启动压力为1.5-30.0 MPa；手动启动阀材质为黄铜，手动操作开启力低于150 N；气动启动阀材质为黄铜，动作压力为1.0 MPa，20.0 ℃时最大工作压力为30.0 MPa；减压器材质为不锈钢，20.0 ℃时工作压力为15.0/20.0 MPa，孔板直径为3.0-43.5 mm；选择阀材质为电镀钢，20.0 ℃时工作压力为15.0或20.0 MPa；电接点压力表材质为不锈钢，20.0 ℃时工作压力为15.0/20.0 MPa；止回阀材质为镀锌钢，开启压力为0.05 MPa，20.0 ℃时工作压力为15.0或20.0 MPa；压力信号反馈装置为压力开关，材质为镀锌钢，工作压力为6.0 MPa，动作压力设定范围为0.1-1.0 MPa；通过外置恒定减压器将钢制储瓶内氮气由20.0/30.0 MPa减压到6.0 MPa恒定喷放，流经管网和喷嘴在60 s内向保护区间喷放；

所述全氮气管网灭火***中的氮气输送管道公称直径为15.0、20.0、25.0、32.0、40.0、50.0、65.0、80.0、90.0和100.0 mm，对应管道规格的外径×壁厚分别为22.0×4.0、27.0×4.0、34.0×4.5、42.0×4.5、48.0×5.0、60.0×5.5、76.0×7.0、89.0×7.5和102.0×8.0，单位mm；高压软管包括聚酰胺软管、不锈钢网护套和精钢接头，20.0 ℃时工作压力为15.0/20.0 MPa，爆裂压力为74.0 MPa，测试压力为36.0 MPa；集流管材质为内外热镀锌无缝钢管，20.0 ℃时工作压力为15.0/20.0 MPa，公称直径50.0 mm；喷嘴材质为黄铜镀铬膜，360°全淹没开式喷头，螺纹连接，与管道连接时采用大小头；每个防护区设置2-4个喷头，输送管道采用对称布置方式，采用三通管件分流。

所述火灾前情探测报警装置1中的火灾报警控制器1-5分别通过数据传输线1-4与全氮气管网灭火***电磁启动阀2-6和流量计2-26连接，气体喷洒指示灯2-27b和紧急启动按钮2-27c设于保护区间防火门附近，分别通过数据传输线1-4与火灾报警控制器1-5和灭火控制盘2-27a连接，远程监控报警装置4、氧气传感器1-2、声光报警器1-3、警铃1-6、电磁启动阀2-6与灭火控制盘2-27a连接，灭火控制盘2-27a设置在消防控制室6内。

所述制氮装置3包括两种应用方式，一种应用方式是将氮气充入全氮气管网灭火***2中的储气钢瓶并与灭火管网子***联接，直接补给主要管网***；另一种应用方式是采用膜法技术、变压吸附技术、深冷空气分离技术或分子筛技术进行氮气分离，并通过自动控制***使其与火灾前情探测报警装置1连接，当火灾前情探测报警装置1发现火情并报警后，通过自动控制***启动制氮装置，直接从空气中分离氮气，通过管网输送至喷嘴，实现施放灭火目的。

所述制氮装置3采用膜法技术进行氮气分离，气体分离膜采用超耐热聚酰亚胺树脂材料所制中空纤维膜，其结构包括空气压缩机3-1、冷干机3-2、一级过滤器3-3、二级过滤器3-4、三级过滤器3-5、活性炭过滤器3-6、空气加热器3-7、氮气膜分离器3-8、氮气缓冲罐3-9、氮气分离***3-10、动力装置3-11、增压机3-12、调压装置3-13、流量计3-14、背压阀3-15、电磁阀3-16、截止阀3-17、氮气储存器3-18、氮气测量仪3-19、启停控制器3-20、稳压器3-21、氮气输送器3-22和氮气弹簧充气增压装置3-23，所述空气压缩机3-1、冷干机3-2、一级过滤器3-3、二级过滤器3-4、三级过滤器3-5、活性炭过滤器3-6、空气加热器3-7、氮气膜分离器3-8、氮气缓冲罐3-9、氮气分离***3-10、增压机3-12或调压装置3-13、流量计3-14、背压阀3-15、电磁阀3-16、截止阀3-17、氮气储存器3-18、稳压器3-21、氮气输送器3-22或氮气弹簧充气增压装置3-23均通过管道依次连接，动力装置3-11与氮气分离***3-10和增压机3-12相通连接，氮气测量仪3-19和启停控制器3-20安装于氮气储存器3-18上，氮气输送器3-22和氮气弹簧充气增压装置3-23与全氮气管网灭火***2相通连接；

所述空气压缩机3-1将空气压缩并送入冷干机3-2制成1.8-2.2 MPa的清洁压缩空气并送入氮气分离***3-10中，压缩空气先经送气管路一级过滤器3-3、二级过滤器3-4、三级过滤器3-5过滤，再经过活性炭过滤器3-6精细过滤，精度<0.01 μm，除去压缩空气中杂油和水分，然后压缩空气由空气加热器3-7加热至氮气膜分离器3-8工作温度后，经氮气缓冲罐3-9和空气入口阀进入氮气分离***3-10；压缩空气在流经氮气膜分离器3-8时，压缩空气中水分、氧气、二氧化碳气体经过氮气分离***3-10渗透侧直接向外排空；氮气分离***3-10滞留侧出口氮气经动力装置3-11进入增压机3-12或直接进入调压装置3-13、流量计3-14、背压阀3-15、电磁阀3-16、截止阀3-17，再通过管道输出到氮气储存器3-18中存储备用，利用氮气测量仪3-19和启停控制器3-20进行监测和调控，之后通过稳压器3-21、氮气输送器3-22或氮气弹簧充气增压装置3-23供应全氮气管网灭火***2进行灭火操作；氮气输送器3-22通过气体流通阀门3-22a直接接入全氮气管网灭火***2中低压配管2-17，氮气弹簧充气增压装置3-23通过气体增压泵3-23a和氮气弹簧快充接头3-23b接入全氮气管网灭火***2中钢制高压无缝气瓶组合2-1；

所述动力装置是汽油机、柴油机、电机或液压马达，用于为空气压缩机3-1和增压机3-12提供动力，氮气储存器3-18体量为20-30 m³或125-135 m³，储罐充满氮气时间为1-8h；稳压器3-21出口输出氮气压力为1.6MPa，向体积为800m³或4000m³保护区间提供灭火所用氮气；氮气储存过程中，当氮气储存器3-18发生气体泄漏后，氮气测量仪3-19将氮气泄漏信息传递到启停控制器3-20，启动空气压缩机3-1，将外界空气或氮气储存器3-18气体送到氮气分离***3-10，氮气分离***3-10将富氧空气排到被保护区外，同时将富氮气体送入氮气储存器3-18中，使得其中氮气储量增加，当增加体量达到既定数值时，启停控制器3-20停止空气压缩机3-1运行。

所述全氮气管网灭火***2包括耦合单元独立子***和组合分配子***两种形式，前者是由一套氮气灭火剂储存装置对应一套氮气管网输运和施放***，保护一个防护区间，后者是由一套氮气灭火剂储存装置对应几套氮气管网输运和施放***，保护两个或两个以上防护区间；

以面积低于800 m²、体量低于3600m³的200 m防火分区为单元，按照1：2：1：2比例控制管网组件，即第一套和第三套氮气储存装置和管网子***保护200 m长度区间，第二套和第四套氮气储存装置和管网子***保护400 m长度区间，按此循环布设第五套及以上灭火管网子***。

其灭火方法，是联动火灾前情探测报警装置1，根据起源舱内火灾发展阶段和态势，动态调整灭火策略，必要时打通紧邻防火区间防火门，启动发生火灾舱室区间相邻一套或两套灭火管网子***，释放补给性灭火气源，实施连通气体淹没式灭火，包括以下具体步骤：

（1）在防护区间单元内氮气管网灭火子***2处于防护状态，此时自动控制在“自动”位置，区间内已设有智能型感温、光纤感温、红外感温、感光、感烟或其它类型探测器，对应分两个独立报警信号***，当火情出现且***发出报警信号后，该防护区间内警铃1-6将动作，若两个独立报警信号同时发生，该保护区间内外蜂鸣器及闪灯将动作，发出声光报警；

（2）地下综合管廊电源、空调、新风设备、供电盒照明和防火阀等供电自动切断，经过0-30 s延时，消防***控制盘启动对应保护区间内氮气钢瓶组上释放阀电磁启动器、区域选择阀和容器阀，使氮气沿管道和喷头输运到指定保护区间释放灭火；

（3）管网上压力开关将灭火介质已释放信号送回消防主控制盘，保护区间门外蜂鸣器及闪灯在灭火期间一直工作，警告所有人员禁止进入保护区域，直至确认火灾已经扑灭。

（4）若火情发生后，消防控制盘只能启动警铃、蜂鸣器和闪灯但未启动保护区间氮气钢瓶释放阀电磁启动器、区域选择阀和容器阀，在确认保护区间内确有火灾发生且所有人员均已疏散后，即可通过保护区间门外电气式手动启动器直接启动该保护区间氮气钢瓶释放阀电磁启动器和容器阀，从而启动整个气体灭火***，在当次灭火工作结束后，离开防护区间之前应将***恢复至自动控制状态；

（5）若***发出火灾警报，在延迟时间内确认未发生火情，或虽有火情但已被扑灭，不需启动灭火***进行灭火时，可按下手动控制盒内或火灾自动报警灭火控制器上紧急停止按钮，即可阻止控制器发出灭火指令，终止***灭火程序。

所述氮气管网灭火子***2包括耦合单元独立子***和组合分配子***两种形式；

其中所述耦合单元独立子***的工作方法包括以下步骤：

（1）气体灭火控制盘2-27a在接收到感温和感烟两个独立报警信号后，声光报警器1-3自动报警；

（2）气体灭火控制盘2-27a经过0-30s延迟，发出电信号驱动灭火剂主钢瓶2-1；

（3）主钢瓶2-1气动启动附属钢瓶并驱动管网上压力开关2-20，压力开关2-20反馈信号给气体灭火控制盘2-27a；

所述组合分配子***的工作方法包括以下步骤：

（1）气体灭火控制盘2-27a在接收到感温和感烟两个独立报警信号后，声光报警器1-3自动报警；

（2）气体灭火控制盘2-27a经过0-30s延迟，发出电信号驱动灭火剂主钢瓶2-1；

（3）启动瓶气动启动相应防护区间选择阀2-18，选择阀2-18完全打开后，启动气体通过气动管路启动相应灭火剂钢瓶，灭火气体经过选择阀2-18输送到防护区间喷放灭火，并驱动管网上压力开关2-20，将信号反馈给气体灭火控制盘2-27a。

本实用新型的有益效果：

1）全氮气灭火***所用灭火剂储存压力（20 ℃时）、最大工作压力（50 ℃时）和喷嘴工作压力（20 ℃时）通常分别为15.0/20.0 MPa、17.2/23.2 MPa和1.0 MPa以上，高压二氧化碳灭火***对应数值为5.7 MPa、12.1 MPa和1.4 MPa以上，相较而言，前者具有一定优势。此外，前者可以实现6.0-15.0 MPa低压输运。

2）全氮气灭火***可采用15.0 / 30.0 MPa储存压力高压无缝钢瓶，由此大幅减少工程应用中容器数量，通过外置恒定减压装置将储瓶出口压力恒定为6.0 MPa，配置相应低压管道，减轻对后续零部件及保护区内人员、设备和建筑结构冲击压力损伤，有效降低整体成本。相较于传统15.0 MPa***，可节省25-50个灭火剂瓶组数量。

3）全氮气灭火***设计灭火浓度（体积百分比）可为36 %、38 %、42 %、46 %、50 %、54 %、58 %、62 %等多种典型规格，满足城市地下综合管廊不同防火分区和空间体量需求。

4）对于-20 ℃、-10 ℃、0 ℃、10 ℃、20 ℃、30 ℃和40 ℃等典型环境温度，对应于上述36 %-62 %等6种典型设计灭火浓度，全氮气灭火***淹没系数（即每单位防护空间体积所需IG-100灭火剂体积，V灭火剂/V防护空间，m3/m3）范围分别为0.518-1.121、0.498-1.078、0.480-1.038、0.463-1.002、0.447-0.968、0.432-0.936、0.418-0.906，可根据城市地下综合管廊火灾态势和空间体量灵活调节，控制灭火效能和损耗成本。

5）全氮气灭火***环境性能指标如下：ODP（对臭氧层耗损潜能值，无量纲数值），0；GWP（全球变暖潜能值或温室效应潜能值，无量纲数值），0；大气中存留寿命，0 年；NOAEL（无毒性反应浓度），43.0 %；LOAEL（有毒性反应浓度），52.0 %。较之二氧化碳（ODP，0；GWP，1；大气中存留寿命，120 年；NOAEL，<5.0 %；LOAEL，10.0 %）和七氟丙烷（ODP，0；GWP，3140；大气中存留寿命，35 年；NOAEL，9.0 %；LOAEL，10.5 %）等其它常用气体灭火剂具有明显优势，环保效应突出。

6）所用纯氮气灭火介质可从大气层空气分离制取（制氧副产品）或由专用制氮机生产，实现随时随地获得，确保***一次释放后可以快速进行二次和多次充装。

7）所用氮气分离设备产生氮气再加压，可解决现有氮气生产装置只能对外提供一种压力规格氮气的不足。

8）解决氮气灭火剂在储存过程中发生泄漏问题，提高全氮气灭火***可靠性。

9）全氮气灭火***生态友好性非常突出，在确认灭火过程中没有产生过量有害物质时，保护区混合气体可以通过排烟***或地下综合管廊原有开口直接排出。

10）全氮气灭火***通常以高压储存气体，可以满足长距离和复杂管网要求，输送时为单相气体非稳态流，符合大规模城市地下综合管廊本质特征和结构要求。

11）对于全氮气灭火***，可以通过组建联接性分布式管网对一个或多个保护区进行有效可靠全淹没灭火，对防护区数量、面积和体积没有限制。

12）较之二氧化碳灭火***只能限制性用于特殊场所，全氮气灭火***应用广泛，特别是对于不能完全排除人员存在和活动场所具有明显优势。

13）全氮气灭火***所用纯氮气灭火介质具有化学惰性、弱导电性、无腐蚀性，对于A（可燃固体物质）、B（可燃液体）、C（可燃气体）、E（带电物质）和F（动植物油脂等可燃烹饪物质）等五类典型火灾及其多元混合物质火灾均具有良好灭火功效，实现有效控制火灾危险区。

14）不同于传统化学合成灭火剂，全氮气灭火***可以用于扑灭死角、深位和复燃火灾，有效解决地下综合管廊电力舱内部电缆桥架错落分布和它物障碍所致灭火效能问题。

15）全氮气灭火***施放氮气时不存在骤冷现象，不会影响或损坏地下综合管廊内电气元件运行。

16）全氮气灭火***喷放氮气时不存在雾化现象，不影响视野，便于地下综合管廊内施工和运维人员撤离。

17）氮气比重0.97，与空气比重接近，被释放后不易漂浮逸出，可在较长时间内均匀滞留，防止复燃，***灭火成功率相当于100％。

18）全氮气灭火***为一次性投资，每1.0 km设备和管道投资成本约为30-40 万元（二氧化碳灭火***对应成本约为60-70 万元），发生火情施放氮气后，再次充装费用较低。

附图说明

附图1是城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气管网灭火***整体示意图。

附图2是分布式全氮气管网灭火***组成示意图。

附图3是制氮装置结构和工作流程示意图。

附图4是全氮气管网灭火***控制程序示意图。

图中，火灾前情探测报警装置（1）、全氮气管网灭火***（2）、制氮装置（3）、远程监控报警装置（4）、城市地下综合管廊电力舱（5）、消防控制室（6）、火灾探测器（1-1）、氧气传感器（1-2）、声光报警器（1-3）、数据传输线（1-4）、火灾报警控制器（1-5）、警铃（1-6）、钢制高压无缝气瓶组合（2-1）、瓶组支架（2-2）、瓶组抱箍（2-3）、容器阀（2-4）、瓶组电接点压力表（2-5）、电磁启动阀（2-6）、手动启动阀（2-7a）、手动/气动启动阀（2-7b）、高压释放软管（2-8a）、高压启动软管（2-8b）、减压器（2-9）、集流管支架（2-10a）、集流管抱箍（2-10b）、集流管（2-11）、气动启动阀（2-12）、低泄高封阀（2-13）、直通阀（2-14）、三通阀（2-15）、弯头（2-16）、低压配管（气动管路，2-17）、选择阀本体（2-18）、选择阀驱动单元（2-19）、压力信号反馈装置（压力开关，2-20）、集流管压力表（2-21）、集流管安全泄放装置（2-22）、喷嘴（2-23）、储存牌（2-24）、灭火剂流通单向阀（止回阀，2-25）、1#流量计（2-26）、控制单元（2-27）、灭火控制单元（2-27）主要包括灭火控制盘（2-27a）、气体喷洒指示灯（2-27b）、紧急启动按钮（2-27c）、电气式手动启动器（2-27d）空气压缩机（3-1）、冷干机（3-2）、一级过滤器（3-3）、二级过滤器（3-4）、三级过滤器（3-5）、活性炭过滤器（3-6）、空气加热器（3-7）、氮气膜分离器（或吸附塔，3-8）、氮气缓冲罐（3-9）、氮气分离***（3-10）、动力装置（3-11）、增压机（3-12）、调压装置（降压，3-13）、流量计（3-14）、背压阀（3-15）、电磁阀（3-16）、截止阀（3-17）、氮气储存器（3-18）、氮气测量仪（3-19）、启停控制器（3-20）、稳压器（3-21）、氮气输送器（3-22）和氮气弹簧充气增压装置（3-23）。

具体实施方式

本实用新型提出的一种城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气管网灭火***以单个防火区间为单元（以200 m计），将1-3套制氮装置与灭火管网子***联接，实现城市地下综合管廊电力舱发生火灾时既有储存灭火介质服役损耗外随时随地制取新鲜氮气并补入灭火管网子***。此外，耦合单元独立子***和组合分配子***两种形式。由此，构建城市地下综合管廊电力舱沿线分布式组网灭火***，既能保障全氮气灭火***能够保护全尺度城市地下综合管廊电力舱，又能从一定程度上降低整体建设和施放成本。具体技术方案如下：

一种城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气灭火***，其特征是所用灭火介质为氮气，美国消防协会标准NFPA2001中规定其代码为IG100，氮气体积浓度高于99.6 %。其主要灭火机制为窒息灭火，即隔离灭火，通过组建管网喷头向受限保护空间喷入和扩散化学惰性气体氮气（通常体积浓度30.0-50.0 %）降低燃烧反应区间空气中氧气浓度（通常体积浓度10.0-15.0 %）及阻隔和分散氧气涌入燃烧反应区间，造成可燃物无法持续获取支持燃烧的氧气而自行熄灭。对于电缆等A类物质火灾，当固体表面灭火浸渍时间10min、最小灭火设计体积浓度为36.0 ％时，对应窒息灭火氧气体积浓度为12.5％。对于人员密集场所和人员稀疏场所，最小灭火设计体积浓度分别为43.0 ％和52.0 ％，对应窒息灭火氧气体积浓度分别为12.0 ％和10 .1％。此外，释放后氮气自身和燃烧区间火羽流、热烟气扰动和混合，降低燃烧速率，吸收和带走部分热量而使燃烧区间整体降温。通过设计氮气灭火浓度和调节氮气释放速率，可实现对城市地下综合管廊电力舱进行针对性最大效率灭火。根据着火区域情况，为实现充分灭火，氮气喷放时间可为120-180min；为防止复燃，灭火浸渍时间可控制在20-30min。

全氮气管网灭火***包括火灾前情探测报警装置1、全氮气管网灭火***单元独立子***和组合分配子***耦合形式，2、氮气制取和灌装装置制氮装置，3、远程监控报警装置4等模块，用于提前探测城市地下综合管廊电力舱5内极早期和早期火灾、沿电力舱单个5_i或多个5_i-n保护区间及时施放或补充氮气灭火。

火灾前情探测报警装置包含火灾探测器1-1、氧气传感器1-2、声光报警器1-3、数据传输线1-4、火灾报警控制器1-5和警铃1-6等。

是火灾探测器1-1、氧气传感器1-2、部分数据传输线1-4、声光报警器1-3和警铃1-6置于城市地下综合管廊电力舱保护区间内部，火灾探测器1-1、氧气传感器1-2和声光报警器1-3通过数据传输线1-4与火灾报警控制器1-5连接。火灾探测器1-1可为感烟探测器、感光探测器、感温探测器、光纤式感温探测器和吸气式可燃气体探测器中任意两种或其组合，形成两个独立火灾探测报警信号。可采用多判据协效性设计理念提高探测精度，减少不报、误报和缓报等故障情况。

远程监控报警装置4置于消防控制室6，用于接收各防护区间火灾信息、防火灭火动作、手动与自动转换及***设备故障，能够进行远程操控。

全氮气管网灭火***主要管网组件包括：20.0/30.0 MPa钢制高压无缝气瓶组合2-1、瓶组支架2-2、瓶组抱箍2-3、容器阀2-4、瓶组电接点压力表2-5、电磁启动阀2-6、手动启动阀2-7a、手动/气动启动阀2-7b、高压释放软管2-8a、高压启动软管2-8b、减压器2-9、集流管支架2-10a、集流管抱箍2-10b、集流管2-11、气动启动阀2-12、低泄高封阀2-13、直通阀2-14、三通阀2-15、弯头2-16、低压配管气动管路，2-17、选择阀本体2-18、选择阀驱动单元2-19、压力信号反馈装置压力开关，2-20、集流管压力表2-21、集流管安全泄放装置2-22、喷嘴2-23、储存牌2-24、灭火剂流通单向阀止回阀，2-25、流量计2-26、控制单元2-27等。其中流量计2-26设于低压配管2-17之上。灭火控制单元2-27主要包括灭火控制盘2-27a、气体喷洒指示灯2-27b、紧急启动按钮2-27c和电气式手动启动器2-27d等组件。

单个储气间内共有4排氮气钢瓶，每排包含15个氮气钢瓶。瓶组压力为15.0-30.0MPa，喷头工作压力大于2.0 MPa，可恒定为6.0 MPa。单个钢瓶储气体量公称容积可为70、80、90或100 L，通常为80 L。钢瓶寿命可达30年。瓶组支架材质为型钢热镀锌，用于固定集流管。

电磁启动阀材质为黄铜，测试电流低于20 mA；容器阀材质为黄铜，工作压力为15.0/20.0 MPa20.0 ℃时，气动启动压力为1.5-30.0 MPa；手动启动阀材质为黄铜，手动操作开启力低于150 N；气动启动阀材质为黄铜，动作压力为1.0 MPa，最大工作压力为30.0MPa20.0 ℃时；减压器材质为不锈钢，工作压力为15.0/20.0 MPa20.0 ℃时，孔板直径为3.0-43.5 mm；选择阀材质为电镀钢，工作压力为15.0或20.0 MPa20.0 ℃时；电接点压力表材质为不锈钢，工作压力为15.0/20.0 MPa20.0 ℃时；止回阀材质为镀锌钢，开启压力为0.05 MPa，工作压力为15.0或20.0 MPa20.0 ℃时。

压力开关材质为镀锌钢，工作压力为6.0 MPa，动作压力设定范围为0.1-1.0 MPa；通过外置恒定减压器将钢制储瓶内N2由20.0/30.0 MPa减压到6.0 MPa恒定喷放，流经管网和喷嘴在60 s内向保护区间喷放灭火剂。

输气管网主要特征和参数如下：输送管道公称直径为15.0、20.0、25.0、32.0、40.0、50.0、65.0、80.0、90.0和100.0 mm时，对应管道规格外径×壁厚，mm分别为22.0×4.0、27.0×4.0、34.0×4.5、42.0×4.5、48.0×5.0、60.0×5.5、76.0×7.0、89.0×7.5和102.0×8.0。高压软管材质为聚酰胺、不锈钢网护套和精钢接头，工作压力为15.0/20.0MPa20.0 ℃时，爆裂压力为74.0 MPa，测试压力为36.0 MPa。集流管材质为内外热镀锌无缝钢管，工作压力为15.0/20.0 MPa20.0 ℃时，公称直径可采用50.0 mm。喷嘴材质为黄铜镀铬膜，360°全淹没开式喷头，螺纹连接，与管道连接时采用大小头；每个防护区设置2-4个喷头。输送管道采用对称布置方式，采用三通管件分流。

可采用制氮装置作为灭火气源，一种应用方式是将其充入储气钢瓶并与灭火管网子***联接，直接从空气中分离制得氮气并及时补给主要管网***；另一种应用方式是将其替换储气钢瓶，并通过自动控制***使其与火灾探测***连接，当火灾探测器发现火情并报警后，通过自动控制***启动制氮装置，直接从空气中分离氮气，通过管网输送至喷嘴，实现施放灭火目的。

氮气分离***可以采用膜法技术、变压吸附技术、深冷空气分离技术、分子筛等多种方式进行氮气分离。通常采用膜法技术，气体分离膜可采用超耐热聚酰亚胺树脂材料所制中空纤维膜。

制氮装置主要组件包括空气压缩机或抽风机、鼓风机，3-1、冷干机3-2、一级过滤器3-3、二级过滤器3-4、三级过滤器3-5、活性炭过滤器3-6、空气加热器3-7、氮气膜分离器或吸附塔，3-8、氮气缓冲罐3-9、氮气分离***空气分离机组，3-10、动力装置3-11、增压机多级柱塞式氮气压缩机或隔膜氮气增压机，3-12、调压装置降压，3-13、流量计3-14、背压阀3-15、电磁阀3-16、截止阀3-17、氮气储存器储罐、容器、地下室、地面建筑物或任何封闭空间，3-18、氮气测量仪3-19、启停控制器3-20、稳压器3-21、氮气输送器抽送风设备、气体流通阀门或密封门，3-22和氮气弹簧充气增压装置3-23。空气压缩机3-1、冷干机3-2、一级过滤器3-3、二级过滤器3-4、三级过滤器3-5、活性炭过滤器3-6、空气加热器3-7、氮气膜分离器或吸附塔，3-8、氮气缓冲罐3-9、氮气分离***3-10、动力装置3-11、增压机3-12或调压装置3-13、氮气储存器3-18、稳压器3-21、氮气输送器3-22等均通过管道依次连接，氮气测量仪3-19和启停控制器3-20安装于氮气储存器3-18上，稳压器3-21、氮气输送器3-22和氮气弹簧充气增压装置3-23与全氮气管网灭火***2相通连接。动力装置3-11与空气压缩机3-1和增压机3-12相通连接。

所述空气压缩机3-1将空气压缩并送入冷干机3-2制成清洁压缩空气1.8-2.2 MPa并送入氮气分离***3-10中，压缩空气先经送气管路一级过滤器主过滤器，3-3、二级过滤器高效除油过滤器，3-4、三级过滤器油蒸汽过滤器，3-5过滤，再经过活性炭过滤器3-6精细过滤精度<0.01 μm，除去压缩空气中杂油和水分，然后压缩空气由空气加热器3-7加热至氮气膜分离器3-8工作温度40.0 ℃后，经氮气缓冲罐3-9，1.2-1.6 MPa和空气入口阀进入氮气分离***3-10；压缩空气在流经氮气膜分离器3-8时，压缩空气中水分、氧气、二氧化碳气体经过氮气分离***3-10渗透侧直接向外排空；氮气分离***3-10滞留侧出口氮气富氮气体经动力装置3-11进入增压机3-12，3.8-4.2 MPa或直接进入调压装置3-13，0.3-0.8 MPa、流量计3-14、背压阀3-15，0.2-1.6 MPa、电磁阀3-16、截止阀3-17，再通过管道输出到氮气储存器3-18中存储备用，利用氮气测量仪3-19和启停控制器3-20进行监测和调控，之后通过稳压器3-21、氮气输送器3-22或氮气弹簧充气增压装置3-23供应全氮气管网灭火***2进行灭火操作。氮气输送器3-22通过气体流通阀门3-22a直接接入全氮气管网灭火***2中低压配管2-17，氮气弹簧充气增压装置3-23通过气体增压泵3-23a和氮气弹簧快充接头3-23b接入全氮气管网灭火***2中氮气钢瓶组2-1。其中，动力装置可以是汽油机、柴油机、电机及液压马达，用于为空气压缩机3-1和增压机3-12提供动力。氮气储存器3-18体量可为20-30 m³或125-135 m³，储罐充满氮气时间为1-8h；稳压器3-21出口输出氮气压力为1.6MPa，可向体积为800m³或4000m³保护区间提供灭火所用氮气。氮气储存过程中，当氮气储存器3-18发生气体泄漏后，氮气测量仪3-19将氮气泄漏信息传递到启停控制器3-20，启动空气压缩机3-1，将外界空气或氮气储存器3-18气体送到氮气分离***3-10，氮气分离***3-10将富氧空气排到被保护区外，同时将富氮气体送入氮气储存器3-18中，使得其中氮气储量增加，当增加体量达到既定数值时，启停控制器3-20将停止空气压缩机3-1运行。

火灾报警控制器1-5分别通过数据传输线1-4与全氮气管网灭火***电磁启动阀2-6和流量计2-26连接。

气体喷洒指示灯2-27b和紧急启动按钮2-27c设于保护区间防火门附近，分别通过数据传输线1-4与火灾报警控制器1-5和灭火控制盘2-27a连接。远程监控报警装置4、氧气传感器1-2、声光报警器1-3、警铃1-6、电磁启动阀2-6与灭火控制盘2-27a连接。灭火控制盘2-27a设置在消防控制室6内。

以单个防火区间为单元以200 m计，将1-3套制氮装置与灭火管网子***联接，实现城市地下综合管廊电力舱发生火灾时既有储存灭火介质服役损耗外随时随地制取新鲜氮气并补入灭火管网子***，保障灭火气源能够源源不断供应。根据电力舱内铺设电缆规格类型如电缆线径、入舱载量、延展长度、立体布局如电缆桥架、阻燃水平等情况据实设计和调整氮气制取和灌装装置数量和分布。其中，电缆入舱载量、延展长度和阻燃水平分别与制氮装置数量呈现正相关、正相关和负相关。

全氮气管网灭火***联动电力舱火灾探测和预警***1，根据起源舱内火灾发展阶段和态势，动态调整灭火策略，必要时可打通紧邻防火区间防火门，启动发生火灾舱室区间相邻一套或两套灭火管网子***，释放补给性灭火气源，实施连通气体淹没式灭火。

一般实施以下控制程序：在防护区间单元内氮气管网灭火子***2处于防护状态，此时自动控制在“自动”位置。区间内已设有智能型感温、光纤感温、红外感温、感光、感烟或其它类型探测器1-1，对应分为两个独立报警信号***。当火情出现且***发出报警信号后，该防护区间内警铃1-6将动作，若两个独立报警信号同时发生，该保护区间内外蜂鸣器及闪灯气体喷洒指示灯，2-27b将动作，发出声光报警，地下综合管廊电源、空调、新风设备、供电盒照明和防火阀等供电自动切断，经过0-30 s延时，消防***控制盘灭火控制盘，2-27a将启动对应保护区间内氮气钢瓶组上释放阀电磁启动器电磁启动阀，2-6、区域选择阀2-18和容器阀2-4，使氮气沿管道和喷头输运到指定保护区间释放灭火，此时，管网上压力开关会将灭火介质已释放信号送回消防主控制盘2-27a，保护区间门外蜂鸣器及闪灯2-27b在灭火期间将一直工作，警告所有人员禁止进入保护区域，直至确认火灾已经扑灭。若火情发生后，消防控制盘只能启动警铃1-6、蜂鸣器和闪灯2-27b但未启动保护区间氮气钢瓶释放阀电磁启动器2-6、区域选择阀2-18和容器阀2-4，在确认保护区间内确有火灾发生且所有人员均已疏散后，即可通过保护区间门外电气式手动启动器2-27d直接启动该保护区间氮气钢瓶释放阀电磁启动器2-6和容器阀2-4，从而启动整个气体灭火***。在当次灭火工作结束后，离开防护区间之前应将***恢复至自动控制状态。

一种城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气管网灭火***包括耦合单元独立子***和组合分配子***两种形式。前者是由一套氮气灭火剂储存装置对应一套氮气管网输运和施放***，保护一个防护区间。后者是由一套氮气灭火剂储存装置对应几套氮气管网输运和施放***，保护两个或两个以上防护区间。由此，构建城市地下综合管廊电力舱沿线分布式组网灭火***，既能保障全氮气灭火***能够保护全尺度城市地下综合管廊电力舱，又能从一定程度上降低整体建设和施放成本。

以200 m防火分区为单元面积低于800 m²，体量低于3600m³，按照1：2：1：2比例控制管网组件，即第一套和第三套氮气储存装置和管网子***保护200 m长度区间单个防护区间，第二套和第四套氮气储存装置和管网子***保护400 m长度区间两个防护区间，按此循环布设第五套及以上灭火管网子***。

主要按照以下原理工作：1、气体灭火控制盘2-27a在接收到感温和感烟两个独立报警信号后，声光报警器1-3自动报警；2、气体灭火控制盘2-27a经过0-30s延迟，发出电信号驱动灭火剂主钢瓶2-1；3、主钢瓶2-1气动启动附属钢瓶并驱动管网上压力开关2-20，压力开关2-20反馈信号给气体灭火控制盘2-27a。

主要按照以下原理工作：1、气体灭火控制盘2-27a在接收到感温和感烟两个独立报警信号后，声光报警器1-3自动报警；2、气体灭火控制盘2-27a经过0-30s延迟，发出电信号驱动灭火剂主钢瓶2-1；3、启动瓶气动启动相应防护区间选择阀2-18，选择阀2-18完全打开后，启动气体通过气动管路启动相应灭火剂钢瓶，灭火气体经过选择阀2-18输送到防护区间喷放灭火，并驱动管网上压力开关2-20，将信号反馈给气体灭火控制盘2-27a。

本***设有自动控制和手动控制两种启动方式。当防护区间内有人员工作时，应将防护区门外所设“自动/手动转换开关”切换到手动控制状态。如有火警发生，控制器只需发出报警信号，不需输出动作指令，值班人员确认火警后，按下控制器面板上或防护区门外紧急启动按钮2-27c实施灭火。人员离开时，应将转换开关恢复为自动控制状态，此时仍可优先实施***手动控制。

采用自动控制方式时，为确保防护区内间人员安全撤离，应设置不大于30s灭火剂喷放延迟。对于平时无人工作防护区间，则可设置为无延迟灭火剂喷放。

当***发出火灾警报，在延迟时间内确认未发生火情，或虽有火情但已被扑灭，不需启动灭火***进行灭火时，可按下手动控制盒内或火灾自动报警灭火控制器1-5上紧急停止按钮2-27c，即可阻止控制器发出灭火指令，终止***灭火程序。

下面结合附图对本实用新型技术方案进一步说明

对照附图1，一种城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气灭火***，包括火灾前情探测报警装置（1）、全氮气管网灭火***（2）、制氮装置（3）、远程监控报警装置（4）和消防控制室（6）等模块，用于提前探测城市地下综合管廊电力舱（5）内极早期和早期火灾、沿电力舱保护区间及时施放或补充氮气灭火，通过远程监控报警***和消防控制室实现动态调控。火灾前情探测报警装置（1）通过置于城市地下综合管廊（5）内部火灾探测器等元件和全氮气管网灭火***（2）关联用于发现火情后联动氮气释放灭火，火灾前情探测报警装置（1）也可和备用制氮装置关联用于全氮气管网灭火氮气用量不足时联动制氮装置补充氮气。火灾前情探测报警装置（1）通过位于消防控制室（6）内远程监控报警装置（4）发挥火灾前情报警作用。全氮气管网灭火***（2）根据消防控制室（6）指令利用管网和喷头深入城市地下综合管廊（5）实施氮气灭火。制氮装置（3）作为备用氮气来源可直接将分离氮气输入全氮气管网灭火***（2）高压钢瓶组或低压配管中。

其中，火灾前情探测报警装置包含火灾探测器1-1、氧气传感器1-2、声光报警器1-3、数据传输线1-4、火灾报警控制器1-5和警铃1-6等，火灾探测器1-1、氧气传感器1-2、部分数据传输线1-4、声光报警器1-3和警铃1-6置于城市地下综合管廊电力舱保护区间5i-n内部，火灾探测器1-1、氧气传感器1-2和声光报警器1-3通过数据传输线1-4与火灾报警控制器1-5连接。远程监控报警装置4置于消防控制室6，用于接收各防护区间火灾信息、防火灭火动作、手动与自动转换及***设备故障，能够进行远程操控。火灾报警控制器1-5分别通过数据传输线1-4与全氮气管网灭火***电磁启动阀2-6和流量计2-26连接。

对照附图2，全氮气管网灭火***2主要管网组件包括20.0/30.0 MPa钢制高压无缝气瓶组合2-1、瓶组支架2-2、瓶组抱箍2-3、容器阀2-4、瓶组电接点压力表2-5、电磁启动阀2-6、手动启动阀2-7a、手动/气动启动阀2-7b、高压释放软管2-8a、高压启动软管2-8b、减压器2-9、集流管支架2-10a、集流管抱箍2-10b、集流管2-11、气动启动阀2-12、低泄高封阀2-13、直通阀2-14、三通阀2-15、弯头2-16、低压配管气动管路，2-17、选择阀本体2-18、选择阀驱动单元2-19、压力信号反馈装置压力开关，2-20、集流管压力表2-21、集流管安全泄放装置2-22、喷嘴2-23、储存牌2-24、灭火剂流通单向阀止回阀，2-25、流量计2-26、控制单元2-27等。其中流量计2-26设于低压配管2-17之上。灭火控制单元2-27主要包括灭火控制盘2-27a、气体喷洒指示灯2-27b、紧急启动按钮2-27c和电气式手动启动器2-27d等组件。气体喷洒指示灯2-27b和紧急启动按钮2-27c设于保护区间防火门附近，分别通过数据传输线1-4与火灾报警控制器1-5和灭火控制盘2-27a连接。远程监控报警装置4、氧气传感器1-2、声光报警器1-3、警铃1-6、电磁启动阀2-6与灭火控制盘2-27a连接。灭火控制盘2-27a设置在消防控制室6内。灭火时，全氮气管网灭火***2以单个防火区间为单元以200 m计，将1-3套制氮装置3与灭火管网子***联接，实现城市地下综合管廊电力舱发生火灾时既有储存灭火介质服役损耗外随时随地制取新鲜N2并补入灭火管网子***。此外，耦合单元独立子***和组合分配子***两种形式。由此，构建城市地下综合管廊电力舱沿线分布式组网灭火***，既能保障全氮气灭火***能够保护全尺度城市地下综合管廊电力舱，又能从一定程度上降低整体建设和施放成本。

对照附图3，制氮装置主要组件包括空气压缩机或抽风机、鼓风机，3-1、冷干机3-2、一级过滤器3-3、二级过滤器3-4、三级过滤器3-5、活性炭过滤器3-6、空气加热器3-7、氮气膜分离器或吸附塔，3-8、氮气缓冲罐3-9、氮气分离***空气分离机组，3-10、动力装置3-11、增压机多级柱塞式氮气压缩机或隔膜氮气增压机，3-12、调压装置降压，3-13、流量计3-14、背压阀3-15、电磁阀3-16、截止阀3-17、氮气储存器储罐、容器、地下室、地面建筑物或任何封闭空间，3-18、氮气测量仪3-19、启停控制器3-20、稳压器3-21、氮气输送器抽送风设备、气体流通阀门或密封门，3-22和氮气弹簧充气增压装置3-23。空气压缩机3-1、冷干机3-2、一级过滤器3-3、二级过滤器3-4、三级过滤器3-5、活性炭过滤器3-6、空气加热器3-7、氮气膜分离器或吸附塔，3-8、氮气缓冲罐3-9、氮气分离***3-10、动力装置3-11、增压机3-12或调压装置3-13、氮气储存器3-18、稳压器3-21、氮气输送器3-22等均通过管道依次连接，氮气测量仪3-19和启停控制器3-20安装于氮气储存器3-18上，稳压器3-21、氮气输送器3-22和氮气弹簧充气增压装置3-23与全氮气管网灭火***2相通连接。动力装置3-11与空气压缩机3-1和增压机3-12相通连接。

制氮装置3工作过程是：空气压缩机3-1将空气压缩并送入冷干机3-2制成清洁压缩空气1.8-2.2 MPa并送入氮气分离***3-10中，压缩空气先经送气管路一级过滤器主过滤器，3-3、二级过滤器高效除油过滤器，3-4、三级过滤器油蒸汽过滤器，3-5过滤，再经过活性炭过滤器3-6精细过滤精度<0.01 μm，除去压缩空气中杂油和水分，然后压缩空气由空气加热器3-7加热至氮气膜分离器3-8工作温度40.0 ℃后，经氮气缓冲罐3-9，1.2-1.6 MPa和空气入口阀进入氮气分离***3-10；压缩空气在流经氮气膜分离器3-8时，压缩空气中水分、氧气、二氧化碳气体经过氮气分离***3-10渗透侧直接向外排空；氮气分离***3-10滞留侧出口氮气富氮气体经动力装置3-11进入增压机3-12，3.8-4.2 MPa或直接进入调压装置3-13，0.3-0.8 MPa、流量计3-14、背压阀3-15，0.2-1.6 MPa、电磁阀3-16、截止阀3-17，再通过管道输出到氮气储存器3-18中存储备用，利用氮气测量仪3-19和启停控制器3-20进行监测和调控，之后通过稳压器3-21、氮气输送器3-22或氮气弹簧充气增压装置3-23供应全氮气管网灭火***2进行灭火操作。氮气输送器3-22通过气体流通阀门3-22a直接接入全氮气管网灭火***2中低压配管2-17，氮气弹簧充气增压装置3-23通过气体增压泵3-23a和氮气弹簧快充接头3-23b接入全氮气管网灭火***2中氮气钢瓶组2-1。其中，动力装置可以是汽油机、柴油机、电机及液压马达，用于为空气压缩机3-1和增压机3-12提供动力。氮气储存器3-18体量可为20-30 m3或125-135 m3，储罐充满氮气时间为1-8h；稳压器3-21出口输出氮气压力为1.6MPa，可向体积为800m3或4000m3保护区间提供灭火所用氮气。氮气储存过程中，当氮气储存器3-18发生气体泄漏后，氮气测量仪3-19将氮气泄漏信息传递到启停控制器3-20，启动空气压缩机3-1，将外界空气或氮气储存器3-18气体送到氮气分离***3-10，氮气分离***3-10将富氧空气排到被保护区外，同时将富氮气体送入氮气储存器3-18中，使得其中氮气储量增加，当增加体量达到既定数值时，启停控制器3-20将停止空气压缩机3-1运行。

对照附图4，城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气管网灭火***一般控制程序为：在防护区间单元内氮气管网灭火子***2处于防护状态，此时自动控制在“自动”位置。区间内已设有智能型感温、光纤感温、红外感温、感光、感烟或其它类型探测器1-1，对应分为两个独立报警信号***。当火情出现且***发出报警信号后，该防护区间内警铃1-6将动作，若两个独立报警信号同时发生，该保护区间内外蜂鸣器及闪灯气体喷洒指示灯，2-27b将动作，发出声光报警，地下综合管廊电源、空调、新风设备、供电盒照明和防火阀等供电自动切断，经过0-30 s延时，消防***控制盘灭火控制盘，2-27a将启动对应保护区间内氮气钢瓶组上释放阀电磁启动器电磁启动阀，2-6、区域选择阀2-18和容器阀2-4，使氮气沿管道和喷头输运到指定保护区间释放灭火，此时，管网上压力开关会将灭火介质已释放信号送回消防主控制盘2-27a，保护区间门外蜂鸣器及闪灯2-27b在灭火期间将一直工作，警告所有人员禁止进入保护区域，直至确认火灾已经扑灭。若火情发生后，消防控制盘只能启动警铃1-6、蜂鸣器和闪灯2-27b但未启动保护区间氮气钢瓶释放阀电磁启动器2-6、区域选择阀2-18和容器阀2-4，在确认保护区间内确有火灾发生且所有人员均已疏散后，即可通过保护区间门外电气式手动启动器2-27d直接启动该保护区间氮气钢瓶释放阀电磁启动器2-6和容器阀2-4，从而启动整个气体灭火***。在当次灭火工作结束后，离开防护区间之前应将***恢复至自动控制状态。

综上，本实用新型提出的一种城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气管网灭火***，一般实施以下控制程序：在防护区间单元内氮气管网灭火子***（2）处于防护状态，此时自动控制在“自动”位置。区间内已设有智能型感温、光纤感温、红外感温、感光、感烟或其它类型探测器（1-1），对应分为两个独立报警信号***。当火情出现且***发出报警信号后，该防护区间内警铃（1-6）将动作，若两个独立报警信号同时发生，该保护区间内外蜂鸣器及闪灯（气体喷洒指示灯，2-27b）将动作，发出声光报警，地下综合管廊电源、空调、新风设备、供电盒照明和防火阀等供电自动切断，经过0-30 s延时，消防***控制盘（灭火控制盘，2-27a）将启动对应保护区间内氮气钢瓶组上释放阀电磁启动器（电磁启动阀，2-6）、区域选择阀（2-18）和容器阀（2-4），使氮气沿管道和喷头输运到指定保护区间释放灭火，此时，管网上压力开关会将灭火介质已释放信号送回消防主控制盘（2-27a），保护区间门外蜂鸣器及闪灯（2-27b）在灭火期间将一直工作，警告所有人员禁止进入保护区域，直至确认火灾已经扑灭。若火情发生后，消防控制盘只能启动警铃（1-6）、蜂鸣器和闪灯（2-27b）但未启动保护区间氮气钢瓶释放阀电磁启动器（2-6）、区域选择阀（2-18）和容器阀（2-4），在确认保护区间内确有火灾发生且所有人员均已疏散后，即可通过保护区间门外电气式手动启动器（2-27d）直接启动该保护区间氮气钢瓶释放阀电磁启动器（2-6）和容器阀（2-4），从而启动整个气体灭火***。在当次灭火工作结束后，离开防护区间之前应将***恢复至自动控制状态。

Claims (9)

1.城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气灭火***，其特征是包括火灾前情探测报警装置（1）、全氮气管网灭火***（2）、制氮装置（3）、远程监控报警装置（4）、城市地下综合管廊电力舱（5）和消防控制室（6），所述城市地下综合管廊电力舱（5）分为多个防火区间，每个区间内都设有火灾前情探测报警装置（1），远程监控报警装置（4）位于消防控制室（6）内，火灾前情探测报警装置（1）的信号输出端连接制氮装置（3）和远程监控报警装置（4），制氮装置（3）通过全氮气管网灭火***（2）分别向防火区间喷入和扩散氮气。

2.根据权利要求1所述的城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气灭火***，其特征是所述火灾前情探测报警装置（1）包括火灾探测器（1-1）、氧气传感器（1-2）、声光报警器（1-3）、数据传输线（1-4）、火灾报警控制器（1-5）和警铃（1-6），设于城市地下综合管廊电力舱保护区间内部，火灾探测器（1-1）、氧气传感器（1-2）和声光报警器（1-2）通过数据传输线（1-4）与火灾报警控制器（1-5）连接；所述火灾探测器（1-1）为感烟探测器、感光探测器、感温探测器、光纤式感温探测器和吸气式可燃气体探测器中任意两种或其组合，形成两个独立火灾探测报警信号，采用多判据协效性设计理念提高探测精度，减少不报、误报和缓报的故障情况。

3.根据权利要求1所述的城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气灭火***，其特征是所述全氮气管网灭火***（2）包括：20.0/30.0 MPa钢制高压无缝气瓶组合（2-1）、瓶组支架（2-2）、瓶组抱箍（2-3）、容器阀（2-4）、瓶组电接点压力表（2-5）、电磁启动阀（2-6）、手动启动阀（2-7a）、手动/气动启动阀（2-7b）、高压释放软管（2-8a）、高压启动软管（2-8b）、减压器（2-9）、集流管支架（2-10a）、集流管抱箍（2-10b）、集流管（2-11）、气动启动阀（2-12）、低泄高封阀（2-13）、直通阀（2-14）、三通阀（2-15）、弯头（2-16）、低压配管（2-17）、选择阀本体（2-18）、选择阀驱动单元（2-19）、压力信号反馈装置（2-20）、集流管压力表（2-21）、集流管安全泄放装置（2-22）、喷嘴（2-23）、储存牌（2-24）、灭火剂流通单向阀（2-25）、1#流量计（2-26）和灭火控制单元（2-27），其中，所述钢制高压无缝气瓶组合（2-1）通过瓶组支架（2-2）、瓶组抱箍（2-3）固定，每个高压无缝气瓶瓶身设有储存牌（2-24），瓶口通过容器阀（2-4）、瓶组电接点压力表（2-5）、电磁启动阀（2-6）、手动启动阀（2-7a）连接集流管（2-11），或者通过高压释放软管（2-8a）、低泄高封阀（2-13）或手动/气动启动阀（2-7b）直接连接集流管（2-11），高压释放软管（2-8a）上设有减压器（2-9）或灭火剂流通单向阀（2-25）；

高压无缝气瓶之间通过高压释放软管（2-8a）、气动启动阀（2-12）连接；

所述集流管（2-11）上设有集流管支架（2-10a）、集流管抱箍（2-10b）、集流管压力表（2-21）、集流管安全泄放装置（2-22），集流管（2-11）通过直通阀（2-14）、选择阀本体（2-18）、选择阀驱动单元（2-19）连接低压配管（2-17），低压配管（2-17）上设有压力信号反馈装置（2-20）、1#流量计（2-26）、三通阀（2-15）、弯头（2-16）、喷嘴（2-23），喷嘴（2-23）向防火区间喷入和扩散氮气；

所述灭火控制单元（2-27）包括灭火控制盘（2-27a）、气体喷洒指示灯（2-27b）、紧急启动按钮（2-27c）和电气式手动启动器（2-27d）。

4.根据权利要求3所述的城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气灭火***，其特征是所述钢制高压无缝气瓶组合（2-1）包括4排氮气钢瓶，每排包含15个氮气钢瓶，瓶组压力为15.0-30.0 MPa，喷头工作压力大于2.0 MPa，单个钢瓶储气体量为70、80、90或100 L，瓶组支架材质为型钢热镀锌，用于固定集流管；

所述电磁启动阀材质为黄铜，测试电流低于20 mA；容器阀材质为黄铜，20.0 ℃时工作压力为15.0/20.0 MPa，气动启动压力为1.5-30.0 MPa；手动启动阀材质为黄铜，手动操作开启力低于150 N；气动启动阀材质为黄铜，动作压力为1.0 MPa，20.0 ℃时最大工作压力为30.0 MPa；减压器材质为不锈钢，20.0 ℃时工作压力为15.0/20.0 MPa，孔板直径为3.0-43.5 mm；选择阀材质为电镀钢，20.0 ℃时工作压力为15.0或20.0 MPa；电接点压力表材质为不锈钢，20.0 ℃时工作压力为15.0/20.0 MPa；止回阀材质为镀锌钢，开启压力为0.05MPa，20.0 ℃时工作压力为15.0或20.0 MPa；压力信号反馈装置为压力开关，材质为镀锌钢，工作压力为6.0 MPa，动作压力设定范围为0.1-1.0 MPa。

5.根据权利要求2所述的城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气灭火***，其特征是所述火灾前情探测报警装置（1）中的火灾报警控制器（1-5）分别通过数据传输线（1-4）与全氮气管网灭火***电磁启动阀（2-6）和1#流量计（2-26）连接，气体喷洒指示灯（2-27b）和紧急启动按钮（2-27c）设于保护区间防火门附近，分别通过数据传输线（1-4）与火灾报警控制器（1-5）和灭火控制盘（2-27a）连接，远程监控报警装置（4）、氧气传感器（1-2）、声光报警器（1-3）、警铃（1-6）、电磁启动阀（2-6）与灭火控制盘（2-27a）连接，灭火控制盘（2-27a）设置在消防控制室（6）内。

6.根据权利要求1所述的城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气灭火***，其特征是所述制氮装置（3）包括两种结构，一种是将氮气充入全氮气管网灭火***（2）中的储气钢瓶并与灭火管网子***联接，直接补给主要管网***；另一种应用方式是采用氮气分离装置，并通过自动控制***使其与火灾前情探测报警装置（1）连接。

7.根据权利要求6所述的城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气灭火***，其特征是所述氮气分离装置为膜法技术氮气分离装置，气体分离膜采用超耐热聚酰亚胺树脂材料所制中空纤维膜，其结构包括空气压缩机（3-1）、冷干机（3-2）、一级过滤器（3-3）、二级过滤器（3-4）、三级过滤器（3-5）、活性炭过滤器（3-6）、空气加热器（3-7）、氮气膜分离器（3-8）、氮气缓冲罐（3-9）、氮气分离***（3-10）、动力装置（3-11）、增压机（3-12）、调压装置（3-13）、流量计（3-14）、背压阀（3-15）、电磁阀（3-16）、截止阀（3-17）、氮气储存器（3-18）、氮气测量仪（3-19）、启停控制器（3-20）、稳压器（3-21）、氮气输送器（3-22）和氮气弹簧充气增压装置（3-23），所述空气压缩机（3-1）、冷干机（3-2）、一级过滤器（3-3）、二级过滤器（3-4）、三级过滤器（3-5）、活性炭过滤器（3-6）、空气加热器（3-7）、氮气膜分离器（3-8）、氮气缓冲罐（3-9）、氮气分离***（3-10）、增压机（3-12）或调压装置（3-13）、流量计（3-14）、背压阀（3-15）、电磁阀（3-16）、截止阀（3-17）、氮气储存器（3-18）、稳压器（3-21）、氮气输送器（3-22）或氮气弹簧充气增压装置（3-23）均通过管道依次连接，动力装置（3-11）与氮气分离***（3-10）和增压机（3-12）相通连接，氮气测量仪（3-19）和启停控制器（3-20）安装于氮气储存器（3-18）上，氮气输送器（3-22）和氮气弹簧充气增压装置（3-23）与全氮气管网灭火***（2）相通连接。

8.根据权利要求7所述的城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气灭火***，其特征是所述动力装置是汽油机、柴油机、电机或液压马达，用于为空气压缩机（3-1）和增压机（3-12）提供动力，氮气储存器（3-18）体量为20-30 m³或125-135 m³，储罐充满氮气时间为1-8h；稳压器（3-21）出口输出氮气压力为1.6MPa，向体积为800m³或4000m³保护区间提供灭火所用氮气。

9.根据权利要求1所述的城市地下综合管廊电力舱分布式全氮气灭火***，其特征是所述全氮气管网灭火***（2）包括耦合单元独立子***和组合分配子***两种形式，前者是由一套氮气灭火剂储存装置对应一套氮气管网输运和施放***，保护一个防护区间，后者是由一套氮气灭火剂储存装置对应几套氮气管网输运和施放***，保护两个或两个以上防护区间。

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