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消防行业中气体灭火系统发展以及安装使用概括

来源:气体灭火  发布时间:2020-04-07 09:47:28

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一、气体灭火系统的发展概述

以气体作为灭火介质的灭火系统统称为气体灭火系统。灭火剂可以由一种气体组成,也可以由多种气体组成。灭火剂的物理性质可分为:液化气体灭火剂和非液化灭火剂。气体灭火系统的适用范围是由气体灭火剂的灭火性质决定的。

1947年美国首先试制成功了两种高效低毒的卤代烷1301和1211,这两种灭火剂不导电、挥发快、无残留物、清洁安全。我国在八十年代和九十年代使用较多。由于这两种灭火剂低毒,所以可用于有人场所。

卤代烷(哈龙)灭火剂的编号方式是:第一位数字表示化合物中碳原子数;第二位数字表示氟原子数;第三位表示氯原子数;第四位表示溴原子数。

另一种常见的灭火介质是二氧化碳(CO2)。CO2对A类固体表面火灾及部分深位火灾具有较好的灭火性能,加上CO2来源广泛、价格低廉、电绝缘性高、清洁无污渍,在国内外早有广泛地应用。由于CO2对人体有窒息作用,所以CO2灭火系统应用场所有局限性,只能用于无人场所。

近年来的研究表明,包括卤代烷灭火剂在内的氯氟烃类物质在大气中排放将导致对地球大气臭氧层的破坏,危害人类生存的环境。1990年6月在伦敦由57个国家共同签订了《蒙特利尔议定书》,决定2000年完全停止生产和使用氟里昂、卤代烷、四氯化碳。我国于1991年6月加入《蒙特利尔议定书》(修正案)缔约国行列,并将逐年减少哈龙的产量,到2005年实现完全停止生产、消耗哈龙1211灭火剂,自2010年起停止生产哈龙1301灭火剂。

由于卤代烷灭火剂将逐步被淘汰,研制卤代烷灭火剂的替代物――洁净气体灭火剂和相应的灭火系统的研究已经经历了十几年。所谓洁净气体,它既具备了哈龙灭火剂所具有的不污染被保护对象的特点,又不会破坏大气臭氧层。

目前国际标准化组织推荐的用于替代哈龙的气体灭火剂有十几种,并要求按洁净气体灭火剂的10项指标和技术要求来评价:

1、蒸发后不留残渣(洁净);

2、对臭氧层的耗减潜能值(ODP)小,最好为零;

3、较好的灭火效能;

4、低毒或无毒;

5、在大气中存留寿命(ALT)短;

6、温室效应潜能值(GWP)小,或无;

7、良好的储存性和稳定性;

8、良好的电绝缘性;

9、相对于哈龙1301的灭火浓度小;

10、   经济合理,可接受的市场价格。

目前主要包括氢氟烷(HFC)和惰性气体(IG)两大类,其臭氧耗减潜能值为零(ODP=0),就目前来看,是最接近替代卤代烷灭火剂的。

二、我国气体灭火系统的使用状况

自1987年以来,我国在气体方面相继颁布了《卤代烷1211灭火系统设计规范》、《卤代烷1301灭火系统设计规范》、《二氧化碳灭火系统设计规范》和《气体灭火系统施工验收规范》,这些规范的颁布,使我国在八十年代开始在使用气体灭火系统时有了设计及施工验收依据,从那时起,气体灭火系统得到了普遍应用和迅速发展。它被广泛应用于计算机房、通讯机房、图书馆、档案馆等场所。

我国于1991年6月加入《蒙特利尔议定书》(修正案)缔约国行列,按照《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》,我国的消防主规范《建筑防火设计规范》(GBJ16-2001)、《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-2001)中对原可用哈龙1301的场所已作了改动。原使用哈龙1301的场所有些已规定使用水喷雾灭火系统。

1998年.广东省消防局组织深圳市消防局等有关单位完成了广东省工程建设地方标准《七氟丙烷(HFC227ea)洁净气体灭火系统设计规范》的编制工作。

2000年,江苏省消防局等有关单位完成了《SDE气体灭火系统设计、施工、验收规范》。

2001年由上海市消防局和上海化工设计院主编的上海市地方规范《惰性气体IG541灭火系统技术规程》。

2002年由上海市消防局和上海化工设计院主编的上海市地方规范《七氟丙烷灭火系统技术规程》。

随着这些地方规范的出台和国家规范对哈龙灭火系统使用的限制,目前在市场上越来越多采用七氟丙烷灭火系统、IG-541气体灭火系统。对以上新型的灭火系统,由于其使用的时间不长,至今没有设计施工的国家规范,只有地方规范,在使用上有地方的局限性。对于二氧化碳灭火系统,虽然有国家设计及验收规范,由于对人体有窒息作用,相对来讲,应用不广泛。

下面结合国家有关规范和上海市二个地方气体设计规程,要介绍七氟丙烷灭火系统、IG-541气体灭火系统及二氧化碳灭火系统的有关知识。

三、气体灭火系统的基础知识

1.      气体灭火系统适应场所

大、中型计算机房、通讯机房或电视发射塔微波室;贵重设备室;文物资料珍藏库;大、中型图书馆和档案库;发电机房;油浸变压器室;变电室;电缆隧道或电缆夹层等电气危险场所。

2.灭火机理

七氟丙烷灭火系统的灭火机理为抑制作用,就是灭火药剂愚高温时自行分解,并与空气中的氧气发生化学反应,使空气中游离氧的数量减少,终止燃烧链,使燃烧不能继续。此类灭火系统的灭火浓度较低。

CO2灭火系统及烟烙尽灭火系统的灭火机理是窒息作用,主要是大量的非燃烧气体充入到密闭的空间后,使密闭空间的含氧量相对降低,达不到燃烧所需的氧气浓度。另外CO2灭火系统还有冷却作用。

3.  系统保护方式

全淹没灭火系统和局部应用灭火系统。一般民用建筑主要采用全淹没灭火系统,主要是因为保护区可以做到全封闭,对于工业设备的灭火系统,一般采用CO2局部应用系统,因为保护对象不可能做到全封闭,如机器设备等。喷射时浪费较多。

全淹没灭火系统(Total flooding extinguishing system)是指在规定的时间内,向防护区喷射一定浓度的灭火药剂,并使其均匀地充满整个防护区的灭火系统;

局部应用灭火系统(Local application extinguishing system)是指向保护对象以设计喷射强度直接喷射灭火药剂,并持续一定时间的灭火系统(CO2灭火系统不小于0.5min)

4.系统装配方式

分管网灭火系统和无管网灭火系统。一般在保护面积(体积)较小的场所(面积<100m2、体积<300m3)并且设置钢瓶间有困难的,采用无管网灭火系统(钢瓶安装在气体防护区内),其他应采用管网灭火系统。设置钢瓶间有困难是指:a、因为钢瓶间的防火等级较高,一般的耐火极限为2.5H;b、一般大楼内的机房改造,由于本身空间的局限,可能已没有更多的地方考虑钢瓶间;c、钢瓶间的出口需直通疏散走道或楼梯。

5.  系统组合方式

分独立式和组合分配系统。

独立式系统:是指一套钢瓶储存装置保护一个防护区的灭火系统;

组合分配系统:是指用一套钢瓶储存装置保护二个或二个以上防护区或保护对象的灭火系统。

6.      目前常用气体灭火钢瓶的一些数据:

a、   钢瓶容积

CO2灭火系统(高压系统):68L

FM200灭火系统:

国产:40L、68L、90L、120L

进口:26L、52L、80L、106L、147L、180L

b、  充装率(Filiting ratio)是指:储存容器中灭火药剂的质量与该容积之比

CO2灭火系统(高压系统):<0.68

FM200灭火系统:

国产:0.5-0.8   一般传输距离较近,充装率可大一些

进口:0.5-0.7

烟络尽灭火系统:充装密度概念,一般<220m3/m3

c、   储存压力

CO2灭火系统(高压系统):5.16Mpa

FM200灭火系统:  2.5Mpa    4.2Mpa

烟络尽灭火系统:  150bar     200bar

7.      气体灭火系统的启动形式

自动、手动(电控)、机械应急三种启动方式

8.      设置气体灭火系统防护区的建筑要求

(1)            防护区的划分

a、   防护区应以固定的封闭空间来划分

b、  七氟丙烷灭火系统的面积与容积(体积)限制;

管网系统:一个防护区的面积不能大于500m2,容积(体积)不能大于2000m3;

无管网系统:一个防护区的面积不能大于100m2,容积(体积)不能大于300m3;

(2)            耐火性能

防护区的隔墙和门的耐火极限不应低于0.5h(丙级防火门的要求),吊顶的耐火极限不应低于0.25h。所以安装气体灭火系统的防护区的玻璃必须采用防火玻璃。

(3)            耐压能力

防护区围护结构(包括门窗)的允许压强差(防护区内外气体的压强差)均不宜低于1200Pa。经换算后为:120kg/m2。所以要求安装的防火玻璃面积不能过大。

(4)            防护区的封闭性

全淹没灭火系统防护区的围护结构上不宜设置敞开孔洞。当必须设置敞开孔洞时,应设置能手动和自动的关闭装置,如防火阀等(泄压口和防爆口除外),在喷射灭火药剂之前,应自动关闭防护区的通风机、防火阀等其他开口。

另外,CO2灭火系统规范中规定,灭火药剂喷放前,不能关闭的开口的最大面积不能超过防护区内表总面积的3%,且不应开在底面。因为CO2灭火药剂比空气重,一般沉在下面。

(5)            泄压口设置

因为气体灭火系统喷放时,使防护区的压力增高,必须设置泄压口,以防意外。

a、   完全密闭的防护区应设置泄压口,泄压口宜设置在外墙上,其底部距室内地面的高度不应小于室内净高的2/3。

b、  泄压口的面积按下列公式计算:

CO2灭火系统: S=0.0076×Qt/P1/2

其中:P=围护结构允许压强(Pa)

FM200灭火系统: S=0.15×Qt/P1/2

其中:P=围护结构允许压强(Pa)

烟络尽灭火系统: S=0.0135×Qt/P1/2

其中:P=围护结构允许压强(Pa)

Qt=K×M0/t     K=2.7

防火区是门窗结构的,在计算泄压口面积时,应扣除门窗的缝隙。

(6)            防护区的环境温度

CO2灭火系统的环境温度为-20℃~100℃

FM200灭火系统的最低环境温度为>-10℃

烟络尽灭火系统的最低环境温度为>-40℃

9.      灭火系统的喷射时间

CO2灭火系统:固体表面火灾:<=1min;

固体深位火灾:<=7min,并应在前2min内使CO2的浓度达到30%。固体深位的概验:比如木材、棉花等。

FM200灭火系统:7S~10S

烟络尽灭火系统:30S-80S

10.     灭火系统的设计浓度

CO2灭火系统:>=34%

FM200灭火系统:8%~10%

烟络尽灭火系统:37.5%~43.4%

11.     灭火药剂用量计算

(1)、FM200用量计算:W=k×V×C/S/(100-C)  其中S为七氟丙烷过热蒸汽在101.3kPa压力与防火区最低环境温度下比容(m3/kg)

计算公式:S=0.1269+0.000513×T

(2)、烟络尽用量计算:W=2.303×Vs×V/S×lg(1-C)

其中:S为烟络尽过热蒸汽比容(m3/kg)

计算公式:S=0.65799+0.00239×T

Vs为20℃时灭火剂比容,取0.707m3/kg

(3)、全淹没CO2灭火系统用量计算:M=Kb(0.2A+0.7V)×108%

A=Av+30A0    折算面积

V=Vv-Vg      防火区的净面积

Av:防火区内总面积

A0:开口总面积

Vv:防火区容积

Vg:防火区内非燃烧体和难燃烧体的总体积

(4)、局部应用系统CO2灭火药剂量的计算(体积法):M=Vt×qt×t

Vt:保护对象的计算体积

qt:喷射强度(kg/(min·m3))

t:喷射时间(1min)

在计算灭火药剂量时,必须注意以下几点:

a、在计算防护区容积时,应扣除防护区内不能燃烧的固有体积;

b、      在计算防护区容积时,应加上通往防护区的空调管道容积。

四、 二氧化碳灭火系统

(一)、一般规定

二氧化碳灭火系统主要是通过窒息来灭火,其次是冷却。

二氧化碳灭火系统分全淹没灭火系统和局部应用灭火系统(二氧化碳灭火系统特有)。全淹没灭火系统应用于扑救封闭空间内的火灾,局部应用灭火系统应用于扑救不需要封闭空间条件的具体保护对象。

全淹没灭火系统的防护区,应符合下列条件:

1、对气体、液体、电气火灾和固体表面火灾,在喷放二氧化碳前不能自动关闭的开口,其面积不应大于防护区总内表面积的3%,且开口不应设在底面。否则按局部应用灭火系统设计。

2、对固体深位火灾(如:纸张、棉花),除泄压口以外的开口,在喷放二氧化碳前应自动关闭。

3、防护区的围护结构及门窗的耐火极限不应低于0.50h,吊顶的耐火极限不应低于0.25h;围护结构及门窗的允许压强不宜小于1200pa。

4、防护区用的通风机械和通风管道中的防火阀,在喷放二氧化碳前应自动关闭。

局部应用灭火系统的保护对象,应符合下列规定:

1、  保护对象周围的空气流动速度不宜大于3m/s。必要时,应采取挡风措施。

2、  在喷头与保护对象之间,喷头喷射角范围内不应有遮挡物。

3、  当保护对象为可燃液体时,液面至容器缘口的距离不得小于150mm。

(二)、全淹没灭火系统的设计过程

1、二氧化碳设计浓度不应小于灭火浓度的1.7倍,并不低于34%。常用可燃物的二氧化碳设计浓度见下表:

可燃物                              Kb     设计浓度(%)         抑制时间(min)

丙酮                                 2.25            62                     20

棉花                                 2.00            58                     20

纸张                                 2.25            62                     20

塑料(颗粒)                    2.00            58                     20

聚苯乙烯                          1.00             34                     -

聚氨基甲酸脂(硬)         1.00             34                      -

电缆间和电缆沟                1.50             47                    10

数据储存间                      2.25             62                    20

电子计算机房                  1.50              47                    10

电气开关和配电室            1.20             40                     10

带冷却系统的发电机         2.00             58              至停转止

油浸变压器                       2.00             58                    -

数据打印设备间                 2.25             62                   20

油漆间和干燥设备              1.20             40                  -

纺织机                               2.00            58                  -

电气绝缘材料                   1.50              47                10

皮毛储存间                      3.30              75                 20

吸尘装置                          3.30              75                 20

2、二氧化碳的设计用量应按下列公式计算

M=Kb×(0.2×A+0.7×V)

其中:

Kb:二氧化碳设计浓度与二氧化碳基本设计浓度之间的换算系数(见上表)

A=Av+30×A0    折算面积

V=Vv-Vg      防火区的净面积

Av:防火区内总面积

A0:开口总面积

Vv:防火区容积

Vg:防火区内非燃烧体和难燃烧体的总体积

3、二氧化碳的储存量应为设计用量与剩余量之和。剩余量可按设计用量的8%计算。Mc=M×108%  (kg)

4、  计算出二氧化碳储存量后,根据国内单个二氧化碳钢瓶的储存量(一般最大为45kg),计算出系统的钢瓶数。N=Mc/45  (+0.5后四舍五入)

5、  根据防护区的几何尺寸,确定防护区内喷头的数量。一般二氧化碳生产厂家的喷头都有保护半径数据。确定喷头的数量有一定的技巧,它涉及到管网的计算、工程造价。

6、  确定防护区喷头位置后,尽量按照平衡法把喷头连接起来,最后总管接到钢瓶间内。

7、  根据二氧化碳储存量,按照扑灭一般固体表面火灾所需的二氧化碳喷放时间t(不大于1min,一般按1min计算)计算出系统总管的流量。          Q=Mc/t  (kg/min)并根据公式:D=(2-2.5)sqrt(Q)  计算出干管的直径(mm)。

8、  然后依据每根支管所分配的二氧化碳药剂量,分别计算出流量、初选管经,一直计算到喷头为止。

9、  以上第7-8步为的计算结果为管网的初步值,然后按照下列公式对初选管经进行校合,直至喷头的入口压力不小于1.4Mpa为止,如果喷头的入口压力小于1.4Mpa需对管网的管经进行调整,并重新计算。

0.8725×10-4×D5.25×Y

Q2=

L+(0.04319×D1.25×Z)

式中: L:管段计算长度(管道实际长度+管道附件当量长度)

 Y:压力系数,见下表

 Z:密度系数,见下表

二氧化碳的压力系数和密度系数

压力(Mpa)       Y(Mpa×kg/m3)         Z

5.17                            0                          0

5.10                         55.4                         0.0035

5.05                         97.2                         0.0600

5.00                         132.5                         0.0825

4.75                         303.7                         0.210

4.50                         461.6                         0.330

4.25                         612.9                         0.427

4.00                         725.6                         0.570

3.75                         828.3                         0.700

3.50                         927.7                         0.830

3.25                         1005.0                         0.950

3.00                         1082.3                         1.086

2.75                         1150.7                         1.240

2.50                         1219.3                         1.430

2.25                         1250.2                         1.620

2.00                         1285.5                         1.840

1.75                         1318.7                         2.140

1.40                         1340.8                         2.590

10、  最后根据下面的公式计算喷头的等效孔口面积,并根据每个喷头的开孔数,计算每个开孔的直径。

F=Qi/q0

式中: F:喷头等效孔口面积(mm2)

 Qi:喷头处的流量(kg/min)

q0:等效孔口单位面积的喷射率(kg/(min×mm2))见下表:

喷头入口压力(Mpa)            喷  射  率 (kg/(min×mm2))                      喷头入口压力(Mpa)               喷  射  率 (kg/(min×mm2))

5.17                                                  3.255                                                  3.28                                                  1.223

5.00                                                  2.703                                                  3.10                                                  1.139

4.83                                                  2.401                                                  2.93                                                  1.062

4.65                                                  2.172                                                  2.76                                                  0.9843

4.48                                                  1.993                                                  2.59                                                  0.9070

4.31                                                  1.839                                                  2.41                                                  0.8296

4.14                                                  1.705                                                  2.24                                                  0.7539

3.96                                                  1.589                                                  2.07                                                  0.6890

3.79                                                  1.487                                                  1.72                                                  0.5484

3.62                                                  1.396                                                  1.40                                                  0.4833

3.45                                                  1.308
        

至此,全淹没二氧化碳灭火系统计算完毕。

(三)、局部应用灭火系统的设计过程

1、局部应用灭火系统的设计可采用面积法或体积法。这里主要讲体积法。

2、体积法设计时,应符合下列规定:

A、 保护对象的计算体积应采用设定的封闭罩的体积,封闭罩的底应为保护对象的实际底面(因为落地),其侧面及顶部至保护对象的距离不应小于0.6m。(一般侧面及顶部每边加0.6m后计算体积)

B、 二氧化碳的喷射强度应按下列公式计算:

12A

qv=Kb(16-       )

At

式中  qv:喷射强度

Kb:二氧化碳设计浓度与二氧化碳基本设计浓度之间的换算系数(见上表)

Ap:设定的封闭罩侧面围封结构中存在的实际围封面面积

At:设定的封闭罩侧面围封结构中存在的实际围封面面积与假定的围封面面积之和(m2)

C、二氧化碳设计用量按下列公式计算

M=Vt×qv×t

Vt:保护对象的计算体积

D、喷头的布置与数量应使喷射的二氧化碳分别均匀,并满足喷射强度和设计用量的要求。

3、二氧化碳的储存量,当管道使用环境温度不超过45℃的场所,应取设计用量的1.4倍。

4、在计算出二氧化碳设计用量后,参照前面全淹没灭火系统4-10条,计算管道及喷头的参数。

(四)、系统组件

系统组件由:储存装置、选择阀与喷头、管道及附件组成。

1、储存装置由储存容器(钢瓶)、容器阀(瓶头阀)、单向阀(液流)、高压软管和集流管等组成

2、常用二氧化碳的充装率应为:0.6-0.67kg/L;

(五)、控制与操作

1、二氧化碳启动方式有:自动控制、手动控制和机械应急操作三种启动方式。

2、当采用火灾探测器时,二氧化碳灭火系统的自动控制应在接收到两个独立的火灾信号后才能启动。根据人员疏散要求,宜延时30s启动。

(六)、安全要求

1、防护区内应设火灾声光报警器,防护区入口(门)上方设置气体喷放指示灯。

2、防护区应有能在30s内使该区人员疏散完毕的走道与出口。在疏散走道与出口处,应设火灾事故和疏散指示标志。

3、防护区的门应向疏散方向开启,并能自动关闭。

4、设置灭火系统的场所应配备专用的空气呼吸器或氧气呼吸器。

五、           七氟丙烷灭火系统

(一)、一般规定

七氟丙烷灭火系统主要是通过抑制作用,就是灭火药剂愚高温时自行分解,并与空气中的氧气发生化学反应,使空气中游离氧的数量减少,终止燃烧链,使燃烧不能继续。其灭火剂浓度较低。

七氟丙烷灭火系统的防护区,应符合下列条件:

1、防护区的围护结构及门窗的耐火极限不应低于0.50h,吊顶的耐火极限不应低于0.25h;围护结构及门窗的允许压强不宜小于1200pa;

2、防护区不宜有不能关闭的开口,防护区内与其他空间相通的开口,除泄压口外,应能在灭火剂喷放前自动关闭;否则应将防护区扩大到与之相通的空间或采取防止或补偿灭火剂流失的措施;

3、密封性良好的防护区应设置泄压口,泄压口应设置在防护区室内净高2/3以上(七氟丙烷灭火剂比空气重),且高于保护对象,并宜设置在外墙上,泄压口面积计算公式:

S=0.15×Qt/P1/2

其中:S=泄压口面积(m2)

Qt=主管道平均设计流量(kg/s)

P=围护结构允许压强(Pa)

七氟丙烷灭火系统按系统装配形式分:管网灭火系统和无管网灭火系统(预制灭火系统)。无管网灭火系统(预制灭火系统)一个防护区的面积不宜大于100m2,容积不宜大于300m3。广东规定中,管网灭火系统对防护区面积及容积有限制:一个防护区的面积不宜大于500m2,容积不宜大于2000m3,上海规程中无此规定。

关于组合分配系统有下列注意事项:

a、 每个防护区需单独进行设计;

b、系统灭火剂设计用量按系统所保护的防护区中灭火剂需要量最大者确定,灭火剂用量较小的防护区应受到安全浓度的制约,即:有人场所其最大设计浓度不应超过9%;无人场所其最大设计浓度不应超过10.5%。

c、 选择阀必须在容器阀动作之前或同时打开。

(二)、七氟丙烷灭火系统的设计过程

1、  关于设计浓度及喷放时间

a、   火剂设计浓度不应小于灭火浓度的1.2倍或惰化浓度的1.2倍且不应小于7.35%;

b、  通讯机房和计算机房,灭火浓度宜采用8%

c、   油浸变压器、带油开关的配电室和自备发电机房的灭火设计浓度宜采用8.3%;(目前一般采用干式变压器和干式开关,不需要设计气体灭火系统,发电机房一般设计水喷雾灭火系统)

d、  图书、档案、票据和文物资料库等,灭火设计浓度宜采用10%(图书、档案、票据和文物资料库一般设计CO2灭火系统较经济)。

e、   系统的喷放时间,不应大于10s,广东规定中为7s-10s。

2、设计用量计算

W=k×V×C/S/(100-C)

其中:M:灭火剂设计用量(kg)

S:七氟丙烷过热蒸汽在101.3kPa压力与防火区最低环境温度下比容(m3/kg)   计算公式:S=0.1269+0.000513×T

C:灭火剂设计浓度(%)

V:防护区净容积(m3)

T:防护区环境温度(℃)

K:海拔修正系数(广东规定中用)

灭火剂储存量应为设计用量与钢瓶及管道剩余量之和。

注意:组合分配系统中,需计算每个防护区的灭火剂用量,钢瓶数是根据最大防护区的容积来确定的,每个钢瓶的充装率需根据整个组合分配系统中各个防护区灭火剂的用量来统筹考虑,并且在确定了每个防护区的钢瓶数(灭火剂量)后,需根据上面的公式,反过来计算灭火浓度(C),灭火浓度必须满足NOAEL及LOAEL所规定值。

3、管网计算

a、 管网计算时,防护区环境温度应取20℃;

b、钢瓶中,灭火剂最大充装密度不应大于1150kg/ m3;

c、 系统管网流体计算为气液两相流,管道内最小流速应使流体保持紊流状态。流体计算宜采用专用设计软件(一般由设备供应商提供计算),当管网计算采用手工计算时,宜用灭火剂喷放50%时的“中期状态”的质量流量和容器压力为基础进行计算。

d、计算步骤:

计算干管流量Q

计算支管流量Qg

计算喷放“中期状态”容器压力Pm

调整管网

计算灭火剂流经管道的压力损失△P

计算喷头工作压力Pc

储存压力为4.2Mpa时Pc≥0.8Mpa,且Pc≥Pm/2

不符合     储存压力为2.5Mpa时Pc≥0.5Mpa,且Pc≥Pm/2

 符合

计算喷头孔径

(三)、系统组件

系统组件由:储存装置、阀门与喷嘴、管道及附件组成。

储存装置

1、存装置由储存容器(钢瓶)、容器阀(瓶头阀)、单向阀(液流)、安全泄压阀、高压排放软管和集流管等组成。储存装置应安装在环境温度0-50℃范围内。储存容器上应有压力指示器。

2、储存容器应设安全泄压阀,并符合下列规定:

储存压力为2.5Mpa时,安全泄压装置的动作压力为:4.4±0.2Mpa;

储存压力为4.2Mpa时,安全泄压装置的动作压力为:6.7±0.3Mpa;

3、储存容器的设置应符合下列规定:

a、储存容器应设置在防护区外专用的储存容器间(钢瓶间);

b、  同一集流管上的储存容器,其规格、尺寸、灭火剂充装量、充装压力均应相同(这一点在设计组合分配系统时应注意)

c、储存容器上应设耐久的固定标牌,标明每个储存容器的编号、容积、灭火剂名称、充装压力和充装日期等;

d、  储存容器间宜靠近防护区,其出口应直通室外或疏散通道。

阀门与喷嘴

1、  组合分配系统中每个防护区应设置能自动启动的选择阀(可能多余一个),选择阀应备有手动启动装置,选择阀的公称直径宜与灭火剂输送干管道的公称直径相同。选择阀宜安装在储存容器件,并应设有标明防护区名称的永久性标牌。

2、  集流管上应设有安全泄压装置。

3、  喷嘴的布置应保证灭火剂能在防护区内均匀分布。

管道及附件组成

1、灭火剂输送管道应采用《输送流体用无缝钢管》GB/T8163中规定的无缝钢管,并进行内外热镀锌处理。其规格应符合规范要求:

2、灭火剂输送管道可采用螺纹连接、法兰连接或焊接。公称直径小于或等于80mm的管道,宜采用螺纹连接(锥管螺纹);公称直径大于80mm的管道,宜采用法兰连接(凹凸面对焊法兰)。

3、管道固定支架的最大间距应符合下表要求:

管道公称直径(mm)   15    20    25    32    40    50    65    80    100    150

最大间距(m)        1.5   1.8    2.1   2.4   2.7   3.4   3.5    3.7    4.3    5.2

4、管道末端喷嘴处应采用支架固定,支架与喷嘴间的管道长度不应大于300mm。

5、管经大于等于50mm的主干管,支架采用龙门架(水平及垂直固定),其余可采用单支架。

(四)、控制与操作

1、管网灭火系统同时具有:自动控制、手动控制和机械应急操作三种启动方式。预制灭火装置应具有自动控制和手动控制二种启动方式。

2、采用火灾探测器时,灭火系统的自动控制应在接收到两个独立的火灾信号后才能启动。根据人员疏散要求,宜延时最长为30s启动。

3、关于每个防护区应设置一个手动/自动选择开关问题,一般国产灭火控制器,整套系统只有一个。

4、防护区入口处应设置紧急启动/停止按钮。

5、灭火控制器应向消防控制中心反馈防护区的:报警信号、灭火剂喷放信号和系统故障信号。

6、防护区内应设置火灾声光报警,防护区外应设置灭火剂喷放信号。

(五)、安全要求

1、防护区灭火浓度:有人场所最高浓度9%(NOAEL);无人场所的最高浓度10.5%(LOAEL)。

2、防护区应设安全通道和出口以保证现场人员在30s内撤离防护区。在疏散走道与出口处,应设应急照明和灯光疏散指示标志。

3、防护区的门应向疏散方向开启,并能自动关闭。

4、防护区应设置换气设施。

六、           烟烙尽(IG-541)灭火系统

(一)、一般规定

烟烙尽灭火系统主要是通过窒息来灭火,当烟烙尽气体喷洒到防护区后,防护区内氧的浓度降到14%至10%,氧气浓度低于12%至14%时,燃烧将不能维持。其灭火剂浓度较高。烟烙尽在钢瓶中以气态储存。

烟烙尽灭火系统的防护区,应符合下列条件:

1、防护区的围护结构及门窗的耐火极限不应低于0.50h,吊顶的耐火极限不应低于0.25h;围护结构及门窗的允许压强不宜小于1200pa;

2、防护区不宜有不能关闭的开口,防护区内与其他空间相通的开口,除泄压口外,应能在灭火剂喷放前自动关闭;否则应将防护区扩大到与之相通的空间或采取防止或补偿灭火剂流失的措施;

3、密封性良好的防护区应设置泄压口,泄压口应设置在防护区室内净高2/3以上,且高于保护对象,并宜设置在外墙上,泄压口面积计算公式:

Af=0.0135×Q/P1/2

其中:Af=泄压口面积(m2)

Q=防护区内IG-541的峰值流量(m3/min)

P=围护结构允许压强(Pa)

关于组合分配系统有下列注意事项:

a、 每个防护区需单独进行设计;

b、火剂设计用量按系统所保护的防护区中灭火剂需要量最大者确定,灭火剂用量较小的防护区应受到安全浓度的制约,即:有人场所其最大设计浓度不应超过43%;无人场所其最大设计浓度不应超过52%。

c、 选择阀可安装在减压孔板的上游或下游。

(二)、烟烙尽灭火系统的设计过程

1、关于设计浓度及喷放时间

a、常用的:可燃液体火灾、可溶化固体火灾、可燃气体火灾、可燃固体表面火灾、电气火灾的最小设计浓度应为37.5%。

b、  部分可燃液体的最小设计浓度按上海规程中的规定执行。

c、系统的喷放时间,应保证在1min内达到最小设计浓度的95%。

2、设计用量计算

W=2.303×Vs/S×lg(100/100-c)×V

其中:M:灭火剂设计用量(m3);

S:IG-541过热蒸汽比容(m3/kg) 计算公式:S=0.65799+0.00239×T;

C:灭火剂设计浓度(%);

V:防护区净容积(m3);

T:防护区环境温度(℃);

Vs:20℃时灭火剂比容,取0.707 m3/kg。

3、管网计算

a、管网计算时,应采用防护区的正常环境温度;

b、  系统管网流体计算为单相气流,宜采用专用计算机软件计算。设计单位和产品供应商应对计算结果负责。

c、流动计算条件:

喷嘴出口前的最小压力为:1900kPa;

喷嘴的数量和口径应满足喷嘴最大保护半径和灭火剂喷放数量的要求;

喷嘴最大安装高度为6.0m;

管道容积与储存器的最大容积比应小于66%;

喷嘴孔径与其连接管道直径之比应在20%至70%范围内;

集流管中减压孔板经与其连接管道直径之比应在13%至55%范围内;

管道分流应采用三通;

(三)、系统组件

系统组件由:储存装置、阀门与喷嘴、管道及附件组成。

储存装置

1、存装置由储存容器(钢瓶)、容器阀(瓶头阀)、单向阀(液流)、安全泄压阀、高压排放软管、压力指示器和集流管等组成。储存装置应安装在环境温度0-50℃范围内。储存容器上应有压力指示器。

2、储存容器应设安全泄压阀,并符合下列规定:

储存压力为14.9Mpa时,安全泄压装置的动作压力为:20.625±1.031Mpa。

3、储存容器的设置应符合下列规定:

a、 储存容器应设置在防护区外专用的储存容器间(钢瓶间);楼板应满足承重要求;

b、同一集流管上的储存容器,其规格、尺寸、灭火剂充装量、充装压力均应相同(这一点在设计组合分配系统时应注意);

c、 储存容器上应设耐久的固定标牌,标明每个储存容器的编号、容积、灭火剂名称、充装压力和充装日期等;

d、储存容器安装应能便于充装和装卸,宜留出不小于1m的操作间距;

e、 储存容器的固定;

f、  储存容器间宜靠近防护区,其出口应直通室外或疏散通道。

阀门与喷嘴

1、组合分配系统中每个防护区应设置能自动启动的选择阀(可能多余一个,确保手动启动装置同时开启),选择阀应备有手动启动装置,选择阀的公称直径宜与灭火剂输送干管道的公称直径相同。选择阀安装位置应便于操作和维护检查,宜集中安装在储存容器件,并应设有标明防护区名称的永久性标牌。

2、集流管上应设有安全泄压装置。

3、喷嘴的布置应保证灭火剂能在防护区内均匀分布。

管道及附件组成

1、灭火剂输送管道应采用《输送流体用无缝钢管》GB/T8163中规定的无缝钢管,并进行内外热镀锌处理。其规格应符合规范要求:

2、灭火剂输送管道可采用螺纹连接、法兰连接或焊接。公称直径小于或等于80mm的管道,宜采用螺纹连接(锥管螺纹);公称直径大于80mm的管道,宜采用法兰连接(凹凸面对焊法兰)。

3、管道固定支架的最大间距应符合下表要求:

管道公称直径(mm)        15       20          25            32              40            50        65         80        100          150

最大间距(m)              1.5      1.8         2.1           2.4            2.7            3.4        3.5       3.7         4.3           5.2

4、管道末端喷嘴处应采用支架固定,支架与喷嘴间的管道长度不应大于300mm。

5、管经大于等于50mm的主干管,支架采用龙门架(水平及垂直固定),其余可采用单支架。

(四)、控制与操作

1、管网灭火系统同时具有:自动控制、手动控制和机械应急操作(钢瓶间内)三种启动方式。预制灭火装置应具有自动控制和手动控制二种启动方式。

2、采用火灾探测器时,灭火系统的自动控制应在接收到两个独立的火灾信号后才能启动。根据人员疏散要求,宜延时最长为30s启动。

3、关于每个防护区应设置一个手动/自动选择开关问题,一般国产灭火控制器,整套系统只有一个。

4、防护区入口处应设置紧急启动/停止按钮。

5、灭火控制器应向消防控制中心反馈防护区的:报警信号、灭火剂喷放信号和系统故障信号。

6、防护区内应设置火灾声光报警,防护区外应设置灭火剂喷放信号。

(五)、安全要求

1、防护区灭火浓度:有人场所最高浓度9%(NOAEL);无人场所的最高浓度10.5%(LOAEL)。

2、防护区应设安全通道和出口以保证现场人员在30s内撤离防护区。在疏散走道与出口处,应设应急照明和灯光疏散指示标志。

3、防护区的门应向疏散方向开启,并能自动关闭。

4、防护区应设置换气设施。
消防行业中气体灭火系统发展以及安装使用概括

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