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氣體滅火系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
文章來自:陸和消防設(shè)備 發(fā)布時間:2016-12-08 05:12:41
眾所周知,在萬霖氣體滅火系統(tǒng)集成商消防領(lǐng)域應(yīng)用*廣泛的滅火劑就是水。隨著**經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展,大批工業(yè)和民用建筑尤其是高層建筑的不斷涌現(xiàn),更隨著高科技的發(fā)展,設(shè)備對滅火劑的要求越來越高,對于撲滅可燃氣體、可燃液體、電器火災(zāi)以及計算機房、重要文物檔案庫、通信廣播機房、微波機房等不宜用水滅火的火災(zāi),氣體消防作為*有效*干凈的滅火手段,日益受到重視。其中,《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GBJ16-87一2001年版)和《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50045-2001年版)已明確規(guī)定了應(yīng)設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)的場所?梢,氣體消防系統(tǒng)在各類滅火系統(tǒng)中占有很重要的地位。
傳統(tǒng)哈龍產(chǎn)品——鹵代烷1211及1301在我國氣體消防行業(yè)的應(yīng)用歷史中占有非常重要的地位,目前系統(tǒng)的裝備量約占氣體滅火系統(tǒng)總裝備量的80%以上。
由于哈龍滅火劑是破壞大氣臭氧層的主要因素,為了保護人類共同的生存環(huán)境,造福子孫后代,我國政府于1989及1991年分別簽署了《關(guān)于保護臭氧層的維也納公約》、《關(guān)于破壞臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》,并決定于2005年停產(chǎn)1211,2010年停產(chǎn)1301。這標志著淘汰哈龍,開發(fā)新型滅火劑已成為大勢所趨。
哈龍?zhí)娲夹g(shù)發(fā)展的一個方面是用已有的其他滅火系統(tǒng)替代哈龍滅火系統(tǒng),如采用二氧化碳、水噴霧、泡沫、干粉、易安龍(氣溶膠)滅火系統(tǒng)等。這些滅火系統(tǒng)有的存在技術(shù)陷,尚未形成正式的技術(shù)規(guī)范和市場;有的盡管較為成熟,但難以解決滅火劑的污染問題,只能在那些“非必要場所”替代哈龍滅火系統(tǒng),如傳統(tǒng)滅火劑二氧化碳,雖然其應(yīng)用歷史較長,且技術(shù)已經(jīng)規(guī)范化,但其*低設(shè)計濃度高于對人體的致死濃度,故在保護經(jīng)常有人的場所時須慎重采用。
另一個發(fā)展方向是開發(fā)不污染被保護對象、不破壞大氣臭氧層、溫室效應(yīng)小、對人體無害的滅火劑,即“潔凈氣體”滅火劑和相應(yīng)的滅火系統(tǒng),這是當(dāng)前發(fā)展的主流。
目前,國際標準化組織推薦的**代用于替代哈龍的潔凈氣體滅火劑共有14種。其中以含一個氫原子的氟代烷(HFC)的綜合性能較為理想,具有一定的開發(fā)價值,但目前的開發(fā)水平尚未達到“全代用”哈龍滅火劑的要求,其性能尚有不足之處,只能成為鹵代烷的過渡性替代物。
氣體滅火劑的類型:
二氧化碳(CO2)
在常溫條件下,CO2以無色、無味的氣體存在,根據(jù)其物理特性,有二種儲存方式:⑴以常溫儲存于壓力容器內(nèi),即高壓儲存(在20℃氣溫下,儲存壓力為5.17MPa),相應(yīng)的滅火系統(tǒng)稱為高壓系統(tǒng);⑵在所控制的低溫條件下將CO2儲存于壓力容器內(nèi),即低壓儲存(在-18℃時儲存壓力為2.07 MPa),相應(yīng)的滅火系統(tǒng)稱為低壓系統(tǒng)。
CO2滅火作用主要用于窒息,其次是冷卻,為物理反應(yīng)。在眾多的鹵代烷滅火系統(tǒng)的替代系統(tǒng)中,以CO2滅火系統(tǒng)技術(shù)*為成熟,應(yīng)用也*廣泛。在國內(nèi),以高壓系統(tǒng)*為普遍,近幾年,低壓CO2滅火系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展也很快。CO2滅火系統(tǒng)較為經(jīng)濟,能輸送較遠距離,但其較高的滅火濃度對人非常危險,不宜用于有人場所。另外,一些資料表明,在釋放過程中的冷凝現(xiàn)象可能會對電子元件造成損害。
七氟丙烷(FM200)
七氟丙烷(美國商標名稱為FM200)滅火劑是一種無色、幾乎無味、不導(dǎo)電的氣體,密度大約為空氣的6倍,采用高壓液化儲存。
七氟丙烷(FM200)的滅火機理為抑制化學(xué)鏈反應(yīng),其滅火機理及滅火效率與鹵代烷“1301”相類似,為主動滅火,萬霖氣體滅火系統(tǒng)集成商在幾種替代物中是較為有效的一種。
七氟丙烷(FM200)是毒性較低、無色、無味、無二次污染的氣體,對人體產(chǎn)生不良影響的體積濃度臨界值為9%,其*小設(shè)計滅火濃度為7%,因此,正常情況下對人體不會產(chǎn)生不良影響,可用于經(jīng)常有人活動的場所,特別是它不破壞大氣臭氧層,符合環(huán)境要求。由于滅火濃度較低,因而儲瓶數(shù)量較少,占地面積也較小,而且各項指標較為合理,系統(tǒng)功能完善、工作準確可靠,長期儲存不泄露。但其滅火系統(tǒng)也有自身的弱點:不能滅固體深位火災(zāi),輸送距離短,因為滅火劑的釋放必須在十秒種之內(nèi)完成,達到滅火濃度,否則產(chǎn)生的酸性分解物對人體有害,對被保護設(shè)施也有腐蝕性,用于組合分配系統(tǒng)時,各防護區(qū)位置應(yīng)相對集中。另外滅火劑價格也較高。
煙烙盡(IG—541)
煙烙盡滅火劑由52%氮、40%氬、8%二氧化碳三種氣體組成,比空氣略重,屬于惰性氣體滅火劑,以氣態(tài)儲存,其儲存壓力為15MPa。
煙烙盡的滅火機理是通過降低防護區(qū)中的氧氣濃度(由空氣正常含氧量的21%降至12.5%),使其不能維持燃燒而達到滅火的目的,為物理反應(yīng),屬被動滅火。
煙烙盡是一種綠色環(huán)保型滅火劑,在滅火時不會發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng),不污染環(huán)境,無毒、無腐蝕,具有良好的電絕緣性能,不會對被保護設(shè)備構(gòu)成危害,也無須延遲噴放,這是其它滅火劑所不具備的特點。IG541混合氣體滅火劑在42.8%的滅火濃度下,人或者動物不會感到不適應(yīng),這是由于此時保護區(qū)內(nèi)的二氧化碳含量在4%~5%之間,提高了人或動物的呼吸頻率,這樣可以使人或動物氧氣的攝入量與在正?諝庀卵鯕鈹z入量保持一致。另外,混合氣體以設(shè)計濃度和空氣混合后,可以在較長的時間內(nèi)保持這一滅火濃度,即使保護區(qū)沒有采取特別的密封措施,系統(tǒng)也能在20分鐘后保持滅火所需的濃度。另外滅火劑價格便宜,輸送距離也很長,這對于保護相距較遠的保護區(qū)十分有利,由于滅火氣體可充分與空氣混合,故能有效防止復(fù)燃。但因是被動滅火,其滅火效果略差,其高壓氣態(tài)儲存方式帶來了儲瓶數(shù)量大,占地面積大,系統(tǒng)造價高的缺點。
滅火劑選擇的原則
① ODP值*小原則,即對臭氧層的耗損*小。
② C值*小原則,即滅火濃度小,滅火劑用量少。
③ GWP值*小原則,即溫室效應(yīng)小。
④ ALT值*小原則,即在大氣中存留期短,潛在危險小。
⑤ NOAEL值*大原則,即毒性低。
五個原則具體執(zhí)行時應(yīng)綜合考慮,統(tǒng)籌兼顧,結(jié)合具體條件決定。由于我國尚無**級的規(guī)范出臺,因此工程應(yīng)用中各地方在滅火劑的選擇上也各有不同,目前我國在工程中常用的有七氟丙烷及煙烙盡,其他系統(tǒng)尚無應(yīng)用實例。
系統(tǒng)選擇
筆者通過對北京市網(wǎng)通綜合樓氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計過程中幾種新型滅火劑相對于1301滅火劑的技術(shù)經(jīng)濟比較供讀者參考。
本工程按《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045-2001要求在地下一層傳輸機房設(shè)置氣體滅火系統(tǒng),防護區(qū)具體情況見左圖:
本工程系統(tǒng)的設(shè)計思路
萬霖氣體滅火系統(tǒng)集成商潔凈氣體滅火系統(tǒng)的設(shè)計思路與鹵代烷滅火系統(tǒng)頗為類似,可歸納為:設(shè)計滅火用量(M)→管道流量(Q)→管道內(nèi)徑(D)→管道規(guī)格→管道計算長度(L)→中期容器壓力(Pm)→管道節(jié)點壓力(Pj)→噴頭等效孔口面積(F)→噴頭規(guī)格→滅火劑儲存量(Mc)→儲瓶數(shù)量(Np)。
系統(tǒng)管網(wǎng)計算的關(guān)鍵在于準確地計算出管道內(nèi)各點的壓力,從而合理選擇滅火劑的貯存壓力、滅火劑的充裝密度、各管段的管徑和各個噴嘴的孔口面積。管網(wǎng)阻力計算的“*終”結(jié)果是在保證滅火劑噴射時間及滿足噴頭*低入口壓力前提下,盡可能選擇較小的貯存壓力、較大的充裝密度、較小的管徑,以降低工程造價。