说说电缆的火灾

 

7月17日是悲惨的一天，国内发生两起矿难，包括28人死亡的陕西韩城煤矿火灾和8人死亡的河南新岭煤矿火灾，都是电缆火灾，都是一氧化碳中毒。这里笔者撇开两起矿难的细节，谈一谈电缆火灾的研究和认识。 

美国的电缆火灾研究和投入，不能把绕开1978（？）年的Browns Ferry核电厂火灾和1987年Hindale程控交换分站的电缆火灾。前者是几个工人查线路时用蜡烛照明，点燃了电缆槽的隔热材料，导致火灾缓慢燃烧而没有觉察。等到核电机组的控制环节掉电，不得不手动跳机时，举国震惊，影响深远。至今核电管理局NRC依然对电缆火灾不敢掉以轻心，核电厂一切电缆都是经过火灾蔓延测试的阻燃型电缆，隔离填充隔热材料都经过了防火阻燃的处理。后者是宾州一座程控无人交换站，电缆受热自燃，检测延误，到外人发现时，已经浓烟滚滚，消防队员根本看不到火焰（因为阻燃的原理导致材料不完全燃烧，所以烟气生成量和毒性都有所增加），无从下手灭火。这一灾难让工业界认识到阻燃和少烟同样重要，于是杜邦开发了各种阻燃并少烟型的电缆，不过是普通塑料添加一点控制物性的添加物而已，人家卖的就是这点别别窍，所谓的高科技电缆。 

七十年代是塑料发展的黄金时代，也是阻燃材料开发的重要时期，现在的阻燃材料，过去都曾经被试过，主要有溴系和磷系两大类。两者的组合，溴化磷，用于一种飞机（Eclipse）的发动机保护，十分高效，但腐蚀性也很大，需要及时清洗。这两种材料都有所谓的在燃烧反应时剥夺自由基的特殊能力。从物理的燃烧角度来看，就是提高燃烧的温度，抬高反应的门槛，导致空气和燃料的阻燃作用更大一点，于是自己的消耗量就可以少一点。从单位质量来看，就是高效的阻燃剂了。阻燃剂并没有改变材料的发热量，但是由于阻燃剂的存在，导致点火延迟（蔓延困难）或尖峰放热量低（容易控制），就是成功的产品了。 

但是，阻燃剂的存在会带来两个问题，一是所谓的环境危机，哈龙产品破坏臭氧层，磷化物导致水体污染（VOD大导致水体富氧化），所以都不是好东西，需要控制使用；二是，阻燃导致火焰不大，温度不高，燃烧不完全，所以不完全产物生成量高，就是造成陕西韩城小南沟煤矿事故的一氧化碳和浓烟滚滚的烟黑（Soot）的根本原因。 

自从淘汰哈龙的蒙特利尔条约（1987年）以来，美国投入了大量的人力物力开发新材料，收获有限，关键问题在于令材料阻燃的特性，也是导致大气污染的原因，所以现在多从物理角度来对付电缆的阻燃性，关键是控制绝缘材料的放热量，其次是控制材料的融点（Melting）。融点低的材料，相当于液体燃料，火苗和燃料不断滴落，相当于快速蔓延火灾，是火场失控的重要原因。所以现代阻燃材料，不但要求点火延迟，还要求材料原地保护的时间越长越好。通过控制绝缘材料的Downsizing, Filling和Foaming来达到预期的效果，而不是一味添加化学品来阻燃。阻燃是一种综合性的，附加的，受到经济条件制约的性能，没有节制地使用阻燃材料，对环境是一种不负责任的态度，也不易达到合理的阻燃性能。我国的阻燃问题在于，没有自己的长期的阻燃性测试研究，因此对阻燃材料的评估缺乏，大家没有动力去改进电缆的安全性能（反正好坏一个样，价格差不多），因此缺乏这方面的研究动力。最近有人专门请教飞机阻燃材料的测试方法，一对比就可以看出国内外的巨大差距，这不是说一说就可以解决的，一定要靠灾难去推动。这两次事故，有可能推动国内的阻燃测试的研究。如是，则幸甚至哉。 

通常，消防工程师并不直接研究点火（火场调查员（技术员）是调查失火原因的主力），这里从消防工程的观点来看，这两次事故成为灾难的主要原因是烟气（通风）管理系统的设计缺陷造成的，与电缆安全关系不大。一处对二氧化碳极为敏感的矿井，发生一氧化碳中毒事件，无论如何，需要从系统的各个环节找问题，而不仅仅是失火原因。

有道是，电缆带电常危险，绝缘阻燃多中毒，阻火性能靠综合，灾难调查靠系统。

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