孟加拉國2.20電纜火災,讓作為阻燃工程師的我,再次陷入了沉思

孟加拉火災

當地時間2月20日晚,孟加拉國首都達卡市老城區一棟建築發生火災。據媒體報道,該地區人口密集,建築大多為商住混合的老屋,裡面一樓住人、二三樓都是加工廠,起火原因疑似為老舊電線短路所致。火災發生時,附近房屋同時發生煤氣洩漏,連帶引燃了鄰近的家庭式化工倉庫,導致火勢在短時間內失控,迅速蔓延至相鄰區域。截至目前已造成至少110人喪生,數十人受傷。

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據不完全統計,火災中因電纜引起的事故佔35%左右,死亡的人員約有三分之一是因為吸入電纜燃燒時釋放的有毒氣體而窒息死亡。


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那麼

如何有效減少電纜燃燒造成的火災發生?

又如何降低電纜燃燒對人員造成的傷害?

無滷低煙阻燃電纜很好的為我們解決了這一問題,因為無滷低煙阻燃電纜具有良好的阻燃性能和燃燒時不釋放鹵素氣體,以及產生較低的煙霧和毒性等特性,而努力研發無滷低煙阻燃電纜,也成了我這個電纜阻燃工程師的最大職責。

目前無滷低煙阻燃電纜已經被廣泛的應用於地鐵、電站、船舶、化工、高層建築等重點工程和人員、設備密集場所。


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1

無滷低煙阻燃電纜的結構


下圖是常見無滷低煙阻燃電纜的結構圖,其中涉及到無滷低煙阻燃聚烯烴材料的主要有三個部分,分別是絕緣、隔氧層和護套


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01

電纜的絕緣

絕緣採用無滷低煙阻燃聚烯烴材料,不但具有良好的工藝性能、阻燃及自熄性,而且材料性能滿足GA/T1297-2016的要求。其特色性能有:優秀的絕緣性能、低發煙性、低毒性和低的腐蝕性、環保、良好的擠出工藝、低的熱收縮、耐吸水性能好。


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02

電纜的隔氧層

隔氧層採用無滷低煙阻燃聚烯烴材料,為了達到阻燃標準的要求,往往在電纜結構中增加有阻燃的構件,如隔氧層,具有高阻燃性能及自熄性,並且不應影響電纜的其他性能,其氧指數典型值為42%。

03

電纜的護套

護套指電纜最外層,為確保電源線在安防系統中的結構穩定性,性能可靠性,對使用在不同條件或環境下的電源線外護套使用材料則有不同要求,採用無滷低煙阻燃聚烯烴護套材料,其氧指數典型值為40%。

2

無滷阻燃聚烯烴電纜的阻燃機理

無滷阻燃聚烯烴電纜材料的阻燃機理主要表現在利用阻燃劑減緩材料受熱分解、限制了熱傳遞從而減少避免火災的作用,近幾年關於聚烯烴阻燃的研究得到了很大的發展,常見的幾種阻燃機如下。

01

冷卻阻燃機理

阻燃劑受熱分解時產生氮氣、二氧化碳、水、氨氣等不易燃氣體,使得聚烯烴燃燒區表面的溫度下降,進而減少了持續燃燒需要的助燃氣—— 氧氣等可燃性氣體,實現阻燃目的。


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02

隔離膜阻燃機理

燃燒時阻燃劑能夠在聚烯烴表面形成緻密的隔離膜保護層,從而隔絕空氣、阻礙了熱傳遞,達到阻燃目的。這種隔離膜有兩種方式:一種是阻燃劑在高溫下分解成不揮發的玻璃狀物質,起到隔離膜的作用;另一種是阻燃劑受熱後使聚烯烴表面迅速脫水形成碳化層,起到隔離作用。

03

自由基捕獲阻燃機理

聚合物在燃燒的同時產生大量的活性自由基,加速燃燒反應進行,抑制這種活性自由基、鎖反應,從而抑制燃燒,實現阻燃。

04

協同作用阻燃機理

將各種阻燃機理共同發揮作用,同時可以達到更好的阻燃效果。主要表現在阻燃劑產生的大量水、二氧化碳、氮氣等氣體,減少了材料燃燒所需的助燃氣體濃度,達到阻燃的目的。

3

常用無滷阻燃劑的種類

01

氮系阻燃劑

氮系阻燃劑主要是三聚氰胺和三聚氰胺尿酸脂,加入氮系阻燃劑能夠起到促進磷系的炭化,有增效作用。經研究含氮系阻燃劑具有阻燃效率高,腐蝕性小,毒性小,無汙染,分解溫度高等特點。有研究表明,氮系阻燃劑處理過的導線或電器產品在著火後仍能繼續使用。


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三聚氰胺

02

膨脹型阻燃劑

近年來,開發的新型無滷阻燃劑——膨脹型阻燃劑,其組成主要以磷、氮為主,燃燒時煙少無害。膨脹型阻燃劑的阻燃機理是當阻燃劑受熱時,在酸源作用下成炭劑脫水成炭,受發泡劑作用分解為氣體,在其表面形成了一層緻密泡沫炭層,從而起到隔氧、隔熱的作用,同時又能防止熔滴,表現出了良好的阻燃性能。


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錐形量熱測試殘留炭層

03

磷系阻燃劑

磷系阻燃劑是一種環保型阻燃劑,主要被應用於天然橡膠合成橡膠、纖維素樹脂、變壓器油、聚氨酯泡沫中,通常將其分為有機磷系阻燃劑和無機磷系阻燃劑。磷系阻燃劑對含氧聚合物的阻燃作用是通過形成隔離膜的方式實現阻燃作用,同時具有吸熱作用。

4

無滷及低煙特性要求

對於無滷性能實驗應根據GB/T 19666-2005 表6 的規定標準進行實驗。無滷特性要求應符合下表要求。


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對於低煙性能試驗應根據GB/T 19666-2005 中表7的規定標準進行實驗。低煙是指燃燒時產生的煙塵較少,即透光率(能見度)較高。低煙特性要求應符合下表要求。


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隔離型阻燃電纜


上世紀90年代後,另一種隔離型阻燃材料被研發出來,採用金屬氫氧化物作為隔離材料,有效抑制了燃燒反應,可使電纜發熱、發煙量大大降低,採用此種隔離技術,使電纜阻燃性能有了很大的提升。

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相較於傳統阻燃電纜,隔離型阻燃電纜最大的改變是電纜的填充部分及隔離層採用了Al(OH)3和Mg(OH)2作為填充材料,擠填在電纜成纜間隙及纜芯外。

下圖左至右分別是阻燃A類電纜(無滷)、普通阻燃電纜(含滷)、隔離型阻燃電纜(無滷)經GB 31247-2014規定的20. 5 kW噴燈供火後,電纜的破壞程度,採取有效隔離防護的隔離型阻燃電纜破壞程度最小。

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當然,除了新型阻燃電纜的開發,在日常生活中我們也要時刻注意防火。

生命是最寶貴的,一旦遇到了火災,我們必須首先懂得逃生和自救。

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