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气体灭火系统的应用与选型

日期:2019-01-22 11:02
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摘要:
文章来源于:路景志  (南京理工大学)

一  国内几种气体灭火系统的技术参数和性能特点
 
  气体灭火系统是以化学气体为灭火剂,与探测报警系统相配合形成的自动灭火系统。气体灭火系统可以用来扑灭固体表面火灾,液体火灾,气体火灾和电气火灾。气体灭火系统灭火效率高,速度快,灭火后对物体不损坏,无污染,不留痕迹,开窗通风后马上可以恢复使用。上述这些优点是水喷淋和干粉灭火系统无法作到的,因此,气体灭火系统自从问世以来就很快得到了广泛的推广和应用。
  多年来的使用实践表明,扑灭液体火灾,气体火灾,电气火灾以及固体表面火灾*为适宜。国家公安部消防局目前公布在国内使用的气体灭火系统有:七氟丙烷(HFC—227ea),三氟甲烷(HFC--23),IG—5641,六氟丙烷(HFC—236),高压,低压二氧化碳灭火系统等。此外还有气溶胶灭火装置
1.国内几种气体灭火系统的技术参数
 
系统类型
技术指标
三氟甲烷
七氟丙烷
IG--54(烟烙烬)
高压二氧化碳
灭火剂代号
HFC--23
HFC--227
IG--541
CO2
储存压力(200C)MPa
4.2
2.54.2 5.6
15
5.17
储存状态
液态
液态
气态
液态
*大工作压力MPa
13.7
4.26.710.5
17.2
15
使用环境温度0C
-20~+50
0~50
0~50
0~49
安全泄放压力MPPa
18±0.8
5.6±0.6
20±1
17.5±0.75
*大充装密度Kg/m3
860
950  1120
15MPa
670
设计浓度(V/V%)
14~23
8~10
35~43
34~75
灭火剂喷放时间S
≤10
≤10
≤60
≤60
喷头*低压力MPa
≥0.9
≥0.8
≥1.9
≥1.4
灭火方式
全淹没
全淹没
全淹没
全淹没、局部
 
 
2.国内几种气体灭火系统的主要性能特点
灭火系统类型
主 要 性能 特 点
三氟甲烷
(1)      灭火速度快,效率高,保护同样空间灭火剂用量*少。
(2)      灭火剂价格便宜,工程造价低。
(3)      使用环境温度范围广,-20~+500C。
(4)      以自身饱和蒸汽压为喷放动力,液体比重小,因此输送距离远,实用于楼层较高,管网较大的工程。
(5)      由于充装密度小(高压无缝瓶)增加了瓶组数量。
(6)      洁净型灭火剂,可用在有人工作的场所。
七氟丙烷
(1)      灭火速度快,效率高,无毒害,洁净型灭火剂。
(2)      工作压力低,充装密度大,可以大容量储存,特别适用于柜式灭火装置。
(3)      以充压氮气作为喷放动力,所以输送距离不能太远。不适用高楼层,大管网工程。
(4)      使用安全可靠,可以用在经常有人工作的场所。
IG--541(烟烙烬)
(1)      灭火剂是环保型洁净气体,不破坏大气臭氧层。
(2)      无毒害,无气味,可以使用在有人工作的场所。
(3)      由于是气态储存,灭火时需要的灭火剂浓度高,灭火气体需要量大,所以灭火剂储瓶数量大,工程造价高。
(4)      储存和工作压力高,储存容器和系统管网强度要求高,增加了制造成本。
二氧化碳
(1)      二氧化碳灭火系统具有气体灭火系统的共同优点,技术成熟,使用安全可靠。
(2)      灭火剂来源广泛,价格低廉,工程总体造价低。
(3)      二氧化碳气体灭火系统的灭火原理主要是物理(冷却和窒息)灭火原理。
(4)      二氧化碳灭火系统具有全淹没和局部应用两种方式。
(5)      二氧化碳灭火系统不能使用在经常有人工作的场所。
气溶胶灭火装置
(1)      气溶胶属于非洁净型灭火剂。不能用来保护精密仪器,珍贵物品,计算机房和通讯设备。
(2)      气溶胶属于全淹没灭火,适用于小型发电机房,配电间,电缆沟,电缆夹层等,相对密封的小空间。
(3)      气溶胶不能用在经常有人的场所,不能用于保护易燃易爆品。
(4)      气溶胶不能多机连用保护大型空间。

 

 气体灭火系统的应用范围和典型场所
  在国家标准《建筑设计防火规范》GBJ16--87(2006版)和《高层民用建筑设计防火规范》GB50045--95(2005版)中对气体灭火系统的应用场所及使用范围作了规定。为了便于使用,现将气体灭火系统典型使用场所列
防火对象分类
典    型    场   所
带电设备室
发电机房、变压器室、电池室、变配电室、电器室、UPS电源室等。
通信设备室
通讯机房、无线机房、电话交换机房、磁力办公桌室、电传室、电话交换台、通讯调整机房、数据印刷室、电子计算机房等。
机械设备室
电梯机械室、空调机械室、燃油锅炉房、热源机械室、泵房、制冷机房、冷温水机房等。
加工作业室
光学安装室、喷漆工作室、金属加工室、发货室、包装室、印刷室、描图室、制造设备室、焊接室、腐蚀室、切割室等。
图书馆、博物馆
书库、资料室、文件库、图书室、病历室、美术品保管库、重要文物保管库、阅览室等。
广播、电视设施
电视实况转播室、播音室、照明控制室、遥控中心、调整室、控制室、音响器材室、广播器材室、放影室、转播室、调光室、VTR等。
航空管、控中心
管制室、电力控制室、操作室、控制室、动力计器室、中央管理室。
仓     库
架式仓库、冷冻库、冷藏室、保冷库、包装仓库、纸库、烟草库、皮毛库、纺织品库、垃圾室、收藏室等。
研究实验室
实验室、技师房、研究室、开发室、分析室、试验室、**室、电波暗室、病理室、CT室、X光室等。
通用保护场所
锅炉房、焚烧室、燃料泵房、供暖机械室、水蒸气汽轮机室、燃气气轮机、铸造室、干燥室、城市管道煤气站、集中加油设备、LPG家具室。
室内储藏室
室内油罐储藏所、室内油罐室、地下油罐竖井等。
电 缆 室
EPS(传动轴)、共用电缆槽、电缆井、电缆沟、地下竖井、FDM室、局内互通电缆室等。
影象品保管室
胶片保管室、录象带室、影碟库房等。
停车场与汽车库
自动式平地停车场、机械式立体车库、斜坡式、车道式停车场等。
展览馆、档案馆
展览大厅、资料存储室、珍品暂存库、档案资料室、档案库等。
汽车修配厂
汽车修配车间、汽车研究室、汽车收藏室等。
印刷行业场所
印刷机房、转动机房、制版室、成品仓库、装订间等。
 金融业、保险业
电子计算机房、管理监控中心、业务档案室、金库、帐库等。
舰  船
机仓、货仓、作战指挥室。


 
 
三.目前国内现有几种气体灭火剂使用性能比较:
 
灭火系统
哈龙灭火系统
三氟甲烷
七氟丙烷
二氧化碳
烟烙尽
灭火剂
1301
HFC-23
HFC-227ea
CO2
IG541
灭火效率
灭焰浓度
 3.5%
12.4%
6.4%
20%
35.5%
设计浓度
 5.0%
16.2%
8%
34%
37.5%
灭火系数
0.32Kg/m3
0.567Kg/m3
0.634Kg/m3
0.8Kg/m3
0.47m3/m3
储瓶比例(等容积)
1.0
1.6
1.7
2.8
7.2
NOAEL
5%
50%
9%
----
43%
LOAEL
7.5%
65%
10.5%
----
52%
安全系数
1.5
2.8
1.3
----
1.2
使用场所
有人
有人
有人
无人
有人
使用环境
-10`~500C
-20~500C
-10~500C
0~490C
0~500C
保 护 区
≤2000m3
≤4000m3
≤3600m3
———
≤3600m3
≤500m2
≤1000m2
≤800m2
———
≤800m2


四.气体灭火系统在工程应用中的选型原则
  合理地正确地选择气体灭火系统是建筑防火设计中的重要问题之一。通常情况下,应按如下原则进行:首先要满足使用场所要求;其二要满足灭火效率要求;其三要满足使用安全要求;*后还要满足综合造价要求。
1.所选用的气体灭火设备应满足该保护区域内被保护物质的要求
(1)对于经常有人的工作场所和不能离人操作的防护区域,如监控中心、
计算机房、通讯机房、电子设备和精密仪器操作室、作战指挥中心等场所,就应首先选取对人身无毒害的,安全系数较高的洁净气体灭火系统。如三氟甲烷灭火系统、七氟丙烷灭火系统、或IG-541灭火系统。
(2)对于要求灭火剂洁净程度高、灭火后对被保护物没有影响、无灭火残留痕迹的保护区,如精密仪器间、文物珍品是、博物馆、银行金库、帐库等场所,就不能选用气溶胶类灭火系统。
(3)对于一些有特殊要求的保护区,如保护区面积很大、相互距离较远、楼层相差很高、使得管网系统较大、输送距离较远时,就应选择三氟甲烷、二氧化碳或IG-541灭火系统,而*好不要选用七氟丙烷灭火系统。
(4)当保护区是非封闭型的自动生产线、货物传送带、移动性产品加工间等(如喷漆生产线、金属轧制设备、印刷生产线、汽车装配流水线等),需要采用局部保护方式进行灭火,目前唯壹能当此任的只有二氧化碳灭火系统。
(5)对于经常无人工作的封闭型保护区,如电缆沟、电缆隧道、电缆井、变配电室等,可以选用灭火效率高、价格低廉的二氧化碳灭火系统。当保护区容积较小时,也可以选用气溶胶灭火装置。                                       
(6)对于灭火后洁净程度要求较高的带电工作场所,就不能选用灭火后生成物存在有导电离子的灭火设备。                                                         
 2 所选用的气体灭火系统应能满足该保护区灭火效率的要求
灭火效率要求主要是指在规定的时间内能迅速将火熄灭。这就要求在满足上述要求的前提下,所选用的灭火系统要灭火效率高、灭火速度快、灭火剂用量少。对于同样大小的保护区、同样的被保护物质,使用的灭火剂越少,需要的储瓶也就越少,设备的一次性投资就低。这里需要指出的是,灭火剂的灭火效率不能单纯从该灭火剂的灭火浓度来判断。因为灭火浓度给出的是灭火气体的体积比,而不同的灭火剂单位质量的气体生成量是不一样的。例如,100Kg的三氟甲烷灭火剂可以产生34.04m3的可灭火气体,而100Kg的七氟丙烷灭火剂只能产生13.71m3的可灭火气体。相反,由于不同灭火剂的密度不同、充装比不同,同样容积的钢瓶中的灭火剂充装质量也不相同。因此,在选择灭火系统时要充分考虑这些因素。
3所选择的气体灭火系统应能满足使用安全性要求
在选用气体灭火系统时,除满足上述两项要求外,还应作到灭火后无污染、毒性小、安全系数大。安全性要求主要有两方面:一方面是对人体生命的保护,另一方面是对所保护财产物品的保护。
对人体生命的保护主要表现在所选用的灭火剂灭火过程中和灭火后对人体的毒害程度。通常认为灭火剂的设计浓度小于该灭火剂对人体无害的*高浓度(NOAEL),就认为是安全的。例如,七氟丙烷灭火剂的设计浓度为8%,无毒性反应的*高浓度NOAER=9%,有毒反应的*低浓度LOAER=10.5%;三氟甲烷的设计浓度为16.2%,NOAER=50%,LOAER=65%;IG-541的设计浓度为37%,NOAER=43%,LOAER=52%。因此,通常认为以上三种灭火剂可以用在有人工作的场所。二氧化碳的*低设计浓度为34%,而其对人体生命的致死浓度约为20%,显然,二氧化碳灭火系统不能用在有人工作的场所。应当指出的是,尽管前面三种灭火剂都可以用在有人工作的场所,但其安全程度也是不同的。在选用时应根据不同要求有区别的选择。
对被保护物体的安全要求主要是指灭火系统在灭火后,对物体不造成损坏、腐蚀、污染或影响使用等不佳后果。
4所选用的灭火系统经济性要求---综合造价*低
选择灭火系统时,在满足以上三项要求的基础上,*终还要满足工程造价*低的要求。现在评价工程的优劣主要看其性价比。所选用的灭火系统能满足前面三条,才能作到性能优良,满足第四条(综合造价*低)才能得到好的性价比。
气体灭火系统的工程造价主要由一次性投资和日常维护保养费用组成。其中一次性投资占绝大部分。一次性投资中主要有灭火剂费、设备费、附件及专用工具费和设备用房投资费用。同样一个气体灭火工程,灭火剂用量越少,其设备投资也越少,相应的附件、专用工具和设备占地用房也就越少,以后的日常维护保养费也就越低。
总之,在选择气体灭火系统时,应根据实际情况,进行充分的比较,在保证使用性能的前提下,尽可能作到工程总造价低。
 
参考文献
【1】   ISO14520《气体灭火系统物理性能和技术标准》
【2】   NFPA2001(1996年版)《洁净灭火剂和系统标准》
【3】   日本日探株式会社《三氟甲烷灭火系统技术说明书》