(江苏省邮电规划设计院有限责任公司,江苏南京210006)
摘要:气体灭火是四大固定灭火系统中一员,应用较广。这几年,为了保护臭氧层和人类居住的生态环境,世界范围内消防界开发了不同种类的气体灭火剂和气体灭火系统,设计过程中,要考虑到火灾特点、财产、环保和经济适用等因素,所以选择合理的消防方案,一般情况下很复杂。本文介绍了常用的几种灭火系统组成与特点,根据实际案例分析气体灭火系统在工程中的应用。
关键词:消防设计;常用气体灭火;应用
前言
气体灭火系统是用化学气体作为灭火剂的,和火灾报警系统配合使用来扑灭各种火灾的灭火系统。以往常用的水灭火系统大多被用在固体可燃物发生的火灾。对那些液体、气体和电气等方面火灾,气体灭火系统能够较好的解决这个问题,它的灭火效率高、灭火快、对物体没有损坏、没有污染与痕迹等优势都是水灭火系统所不具有的。现在,我国用的比较多的气体灭火系统有:二氧化碳、七氟丙烷和惰性气体IG-541。本文根据以往的工程实践,对这三种灭火系统在特点和应用上进行探讨。
1几种常用的气体灭火系统
气体灭火系统与灭火技术在今天已经发展的十分成熟,已经被用在许多有火灾危险的场所。工程中用的较多的灭火剂有这三种:
(1)二氧化碳,在正常温度与压力下,二氧化碳是无色无味气体,密度是1.5倍空气密度,它不能燃烧和助燃,也不能供生命呼吸所用。结合它的物理性质,有两个储存方法:a.常温下存到压力容器中,就是高压储存(温度是20度,压力是5.17MPa),用它制成的灭火系统被叫做高压系统;b.低温下把它储存在压力容器中就是低压储存(温度是零下18度,压力是2.07MPa)用它制成的灭火系统被叫做低压系统。
用它制成的灭火系统在应用时有两种方法:全淹没式灭火与局部灭火。灭火原理是减少火灾周围的氧气含量,造成窒息使火焰熄灭;还有一个冷却作用,二氧化碳被释放出来后,容器内部压力下降,二氧化碳在极端时间内由液态变成气态,这个过程会吸收环境中热量,这就起到较好的冷却作用。该种灭火系统较为经济,可以远距离运送。但是它的灭火浓度对周围人们是很危险的,如果所用场所通风不好很容易造成窒息,它没有供呼吸所用的氧气,会引起眩晕,失去知觉和死亡,所以不适合用在人多的场所。此外,二氧化碳在释放时产生冷凝现象会给电子元件带来损害,释放出来的气体、液体或其它成分会给人员带来伤害。
(2)七氟丙烷,它的灭火原理是:80%通过降低温度与消除热量来抑制和阻止燃烧,使燃烧无法继续,20%是化学反应灭火,它的灭火效率和原理同卤代烷“1301”比较相似,都是主动灭火类型,在替代物中是效果比较显著的一种。七氟丙烷毒性较低,无色、无味、没有二次污染,是一种气体,对人造成不良影响的浓度临界值是9%,设计时的最小灭火浓度正常情况下是不会给人造成不良影响的。它不会对臭氧层造成破坏,有环保特性。因为灭火浓度低,储瓶数量少和占地面积小,各项指标都是合理的,功能完善,使用起来准确可靠,在长时间储存中不会发生泄漏。用它制成的灭火系统其弱点是:对固体的深位火灾效果不大,输送距离比较短,灭火剂释放时要在十秒内完成,达到有效的灭火浓度,否则它释放出来的酸性分解物会对人体造成伤害,还会腐蚀其它设施,因为它的灭火原理是降温灭火,会使环境温度发生较大变化,随着火灾规模和喷放时间的越长,产生的HF浓度越高,对精密仪器和设备的酸蚀作用越强,对人的皮肤腐蚀作用随之增强。同时,因FM200在喷放时产生“白雾”,也具有腐蚀性,在气体扩散的过程中具有更大的危害性。在有人场所、精密仪器场所和远距离输送场所的使用必须加以注意。此外被用在分配系统中时,要求所有防护区较为集中,这种灭火剂的价格也比较高。
(3)惰性气体IG-541,它也称为烟烙尽,它的组成成分是52%的氮、40%的氩和8%的二氧化碳,这三种是纯自然气体,释放出来后又回到空气中,和空气比起来略重,它以气态储存,储存压力是15MPa。它的灭火原理是通过降低火焰周围氧气浓度(把空气中含氧量从21%降到12.5%),使它无法维持燃烧而灭火,是物理反应和被动灭火。这种气体无色无味、不支持燃烧、不和多种物质反应、来源丰富和没有腐蚀性、绿色环保,灭火过程中不发生化学反应,释放出来以后不会形成雾状物,没有降温现象,干净清洁和无毒,其电绝缘性能较好,在高温与火焰中没有分解产物,对被它保护的设施、设备没有危害,不用延迟喷放,这是别的灭火剂所没有的特点。用这种混合气体制成的灭火剂,灭火浓度是42.8%时,人与动物不会产生不适应,这是因为这时火灾周围二氧化碳量在4%到5%范围内,其浓度增加能够刺激呼吸,提升人与动物呼吸频率,这就使人与动物在吸入氧气时和正常情况下吸入氧气量基本上一致。此外,三种混合气体在设计浓度时与空气混合,并在较长时间内维持这个灭火浓度,即使火灾场所没有采取密封措施,灭火系统在20min后还能提供灭火所需浓度。这种灭火剂价格较低,输送距离较长,这对保护距离较远地方很有利,因为灭火气体能够和空气有效混合,所以能较好的防止复燃。但是它使用高压气态方式来储存,储瓶数量大,占地面积也较大,所以这种灭火系统的价格较高。
2对这三种灭火系统在使用时的选择
选择灭火剂类型与灭火系统类型时,要结合被保护地方特点、重要性和环境要求并根据防护区布置情况,在技术与经济上进行比较然后才能确定。选择灭火剂时要遵守这几个原则:(1)对臭氧层破坏最小。(2)温室效应最小。(3)空气中存在时间段,潜在危险最小。(4)毒性最低。(5)灭火浓度较小,灭火剂所用较少,价格低。具体灭火时对这些原则要综合考虑,根据具体条件来确定,为了使用这些气体合理设计灭火系统,降低火灾危害,保护人们的生命与财产安全。我国制定了这种灭火系统的设计规范,在应用时,不同地方选择灭火剂要遵守国家在灭火方面方针与政策,达到安全可靠、技术水平高和经济合理,设计时所选系统一定要符合国家的一些标准与规定要求。
3常用气体灭火系统在火灾发生时的应用
实例1,在一立体出库中进行消防设计,该出库尺寸是11×7.4m,高34m,共18层,每一层停放2辆车,选择升降电梯来使车辆上下,车库内无人。该车库紧贴着一个高层建筑建造,有效利用了高度空间。特点是对消防要求较高,空间小。根据车库情况,消防设计时选择气体灭火系统,该灭火系统安排在车库底层的设备房中。对这个项目,上述三种气体灭火系统的适用性:七氟丙烷系统因为垂直输送短,被用在车库中时比较困难,它的造价也很高,所以没有被选中;烟烙尽灭火系统技术上没有困难,但是它的工程造价较高,也没有被选中;因为车库内没有人,可以选择二氧化碳系统,它的综合造价不高,所以该车库选中了二氧化碳灭火系统。其设备配置是:36个45千克钢瓶,一个控制系统,瓶中装二氧化碳。
实例2,现在我国不少城市都在建设轨道交通,很多地铁车站都要进行设计建设,地铁使用电力作为牵引力,所以车站中各种电器及其控制设备较多,这些设备发生火灾时,水灭火系统是无效的,所以气体灭火系统是一个不错的选择。这些场所特点是:(1)设备价格很高,保护的要求也较高;(2)保护场所很多,它们很分散,距离远;(3)保护场所中人群密集;(4)所有车站都要用到气体灭火系统,需求量大,要重视对环境产生的影响。根据这些特点,本文选择了烟烙尽灭火系统。优势有这几个方面:a.这种灭火系统的灭火剂是惰性气体,高温环境中也不发生反应,对保护对象比较安全,在喷头部位设计可靠的泄压设施,它对车站中各种设备不会造成损害。b.车站中需要保护场所很多而且较为分散,惰性气体系统灭火剂其输送距离可以很远,利用这个有点可以大大减少所用系统数量,降低成本。如果选择七氟丙烷系统,因为它的输送距离短,所用系统数量会增加不少,其成本会比惰性气体系统高出较多。c.车站保护区有人,所以不能选二氧化碳系统。d.地铁线路车站数量一条线上通常有超过20个,对气体灭火系统的需求量较大,对这个情况要有技术前瞻性,优先选择那些发展前景广阔的产品。烟烙尽灭火系统对环境影响较小,因其良好的环保性能而得到广泛应用,应用前景较好。二氧化碳系统和七氟丙烷系统都会增强温室效应,以后可能会被淘汰。烟烙尽灭火系统在地铁车站中使用优越性较大。通常情况下一个标准车站选择这种灭火系统时,其主要配置是:设置两套该种灭火系统,一套有20钢瓶,另一套有30个钢瓶,一个钢瓶容积是435ft。
4结语
气体灭火系统应用时具有别的灭火系统没有的优势,但是它的种类多,各有各的适用条件与场合,应用前还要结合防护区或者保护对象具体情况,选择合适的灭火系统设计方案。随着科学的快速发展和国内工程建设的不断增多,新建筑不断被建造,其中用到气体灭火系统的地方也快速增多,同时不同种类气体灭火系统也不断出现,它们给设计人员提供更多的选择,同时也要求设计者对它们进行深入了解,方便做出合理选择。
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