第四章二氧化碳灭火系统

气体灭火系统常用的灭火气体有二氧化碳气体、七氟丙烷气体和惰性气体等。1.按灭火方式①局部应用系统②全淹没系统2.按系统保护范围①单元独立系统②组合分配系统3.按管网布置形式分类①均衡系统管网②非均衡系统管网第4章二氧化碳气体灭火系统①局部应用系统局部应用系统是对建筑物的局部或对局部保护对象进行保护的系统，应用于扑救不需封闭空间条件的具体保护对象的非深位火灾。它通常由安装在现场的灭火剂钢瓶、喷头和控制阀门组成。当报警控制器接到火灾现场的两种不同探测器发来的报警信号时，自动或手动打开控制阀门，灭火剂从喷头喷出，达到灭火的目的。②全淹没系统全淹没系统是指在规定时间内，向防火区喷射一定浓度的气体灭火剂，并使其均匀地充满整个防火区，达到灭火的目的，应用于扑救封闭空间内的火灾。它由专门的存储灭火剂的钢瓶间，通往保护区的钢管及现场喷头组成，储气钢瓶上装有电控或气控阀门，受报警控制中心控制。同样当报警控制器接到火灾现场的两种不同探测器发来的报警信号时，自动或手动打开控制阀门，灭火剂沿固定钢管送往保护区现场，从喷头喷出，达到灭火的目的。单元独立系统单元独立系统是指一个或一组灭火剂钢瓶保护一个区域的灭火形式。一般说来，用单元独立系统保护的防护区在位置上是单独的，离其他防护区较远不便于组合，或是两个防护区相邻，但有同时失火的可能。对于一个防护区包括两个以上封闭空间也可以用一个单元独立系统来保护．但设计时必须做到系统储存的灭火剂能满足这几个封闭空间同时灭火的需要，并能同时供给它们各自所需的灭火剂量。当两个防护区需要灭火剂量较多时，也可采用两套或数套单元独立系统保护一个防护区，但设计时必须做到这些系统同步工作。组合分配系统组合分配系统是指一个或一组灭火剂钢瓶保护几个封闭区域的灭火形式。在灭火气体的总管上接若干根支管分别通往不同的防护区，支管上装有选择阀，根据灭火需要打开相应区域的选择阀，灭火气体通过固定管道送往灭火现场，达到灭火的目的。这种灭火系统的优点使储存容器数和灭火剂用量可以大幅度减少．有较高应用价值。均衡系统管网和非均衡系统管网均衡系统管网具备以下三个条件：(1)从储存容器到每个喷嘴的管道长度应大于最长管道长度的90％。(2)从储存容器到每个喷嘴的管道等效长度应大于管道等效长度的90％(注：管道长＝实管长＋管件的当量长度)。(3)每个喷嘴的平均质量流量相等。均衡系统管网有利于灭火剂的均化，计算时管网灭火剂剩余量可不予考虑。不具备上述条件的管网系统，为非均衡系统。4．1二氧化碳气体特性及灭火机理1.二氧化碳的特性二氧化碳气体常温、常压下它是一种无色、无味、不导电的气体，不具腐蚀性,相对密度为1.529，重于空气.在常温下加压(温度为31℃，压力为．37MPa)，气体将变成液态。通常将其以液态方式存储。二氧化碳灭火剂在常温下储存于钢质无缝气瓶中，气瓶中的压力受环境温度和充装系数的影响。GB5099-94《钢质无缝气瓶》规定了充装二氧化碳气体的充装率为0．6kg／L(公称工作压力15MPa的气瓶)。2.二氧化碳的灭火机理（1）对可燃物燃烧的窒息作用当二氧化碳气体释放到起火空间，起火空间中的含氧量降低，当含氧量降低到火焰扩散燃烧所产生的氧气含量以下时，限制了燃烧物的燃烧条件，达到现场灭火的目的。（2）冷却降温作用同时二氧化碳释放时由液态转变成气态，吸收大量热量，从钢瓶里喷射出来的固体二氧化碳(干冰)温度可达－78．5℃，低温的二氧化碳气体在现场又起到降温隔热的作用。国家规范对作为灭火剂的二氧化碳质量指标进行了规定，表4-2为二氧化碳灭火剂质量指标。由表4-2中可以看出，作为灭火剂的二氧化碳对其纯度有较高的要求。二氧化碳的含水量不应大于0.01％，以免含水二氧化碳对容器及管道有腐蚀作用。较高的含水量会降低电绝缘性，不能用在带电灭火场合。含有油类、醇类有机物杂质会影响灭火效果。合格的二氧化碳灭火剂是构成二氧化碳灭火系统的重要因素。3.二氧化碳灭火系统的应用1.由于二氧化碳不含水、不导电、无腐蚀性，对绝大多数物质无破坏作用，所以可以用来扑灭精密仪器和一般电气火灾。2.但是二氧化碳不宜用来扑灭金屑钾、钠、镁、铝等及金属过氧化物(如过氧化钾、过氧化钠)、重铬酸盐等氧化剂的火灾。因为二氧化碳从灭火器中喷射出时，温度降低，使环境空气中的水蒸气凝集成小水滴，上述物质通水即发生反应，释放大量的热量，同时释放出氧气，使二氧化碳的窒息作用受到影响。因此，上述物质用二氧化碳灭火效果不佳。3.二氧化碳气体本身微毒，但二氧化碳浓度增加，氧气浓度必然下降，对人有窒息作用。当空气中的二氧化碳浓度达5％时，呼吸发生困难，当浓度大于15％时，就会使人死亡。此外，还要注意用二氧化碳灭火后，可燃物的温度仍然很高，要防止复燃。4.二氧化碳灭火系统的适用范围•全淹没灭火系统用于扑救封闭空间内的火灾，适用于无人居住或工作人员在发生火灾后30s内能撤离的通信、电视、广播机房、电子计算机房、贵重设备室、精密仪器室、档案室、资料室等。•局部应用灭火系统应用于扑救不需封闭空间条件的具体保护对象的非深位火灾。适用于对淬火槽、油浸变压器、机器设备进行保护，当防护区有很大开口(大于总表面积3％)而又无法关闭，或采用全淹没系统灭火剂用量过大，采用此系统较为合适的。5.高压与低压二氧化碳灭火系统•按二氧化碳灭火剂在储存容器中的储压分类，可分为高压(储存)系统和低压(储存)系统。①高压(储存)系统，储存压力为5．17MPa。高压储存容器中二氧化碳的温度与储存地点的环境湿度有关。因此，容器必须能够承受最高预期温度时所产生的压力。储存容器中的压力还受二氧化碳灭火剂充填密度的影响。因此，在最高储存温度下的充填密度要注意控制。充填密度过大，会在环境湿度升高时因液体膨胀造成保护膜片破裂而自动释放灭火剂。②低压(储存)系统，储存压力为2．07MPa。储存容器内二氧化碳灭火剂利用绝热和致冷手段被控制在一180℃。典型的低压储存装置是压力容器外包一个密封的金属完．壳内有绝缘体．在储存容器一端安装一个标准的空冷致冷机装置，它的冷却蛇管装于储存容器内。该装置以电力操纵．用压力开关自动控制。4．2高压二氧化碳气体灭火系统的组成高压二氧化碳灭火系统主要由①气体灭火控制单元(包括灭火控制器、声光报警器、紧急启动／截止按钮、放气指示灯、氮气启动瓶组等)②灭火剂储存单元(包括高压气瓶、容器阀、连接管、单向阀、集流管)③分配装置及管网(包括选择阀、管网、喷嘴等)等组成。按系统保护范围来区分高压二氧化碳灭火系统又分单元独立灭火系统和组合分配灭火系统。1．单元独立灭火系统单元独立灭火系统是由充满灭火剂的一个或一组二氧化碳钢瓶，通过固定的管道和喷嘴，对一个防护区域或一个特定的保护对象实施保护，见图4—3。2．组合分配灭火系统组合分配灭火系统是由充满灭火剂的一个或一组二氧化碳钢瓶，通过固定的管道和喷嘴，对两个或两个以上防护区域实施保护，见图4—4。4．3高压二氧化碳气体灭火系统工作原理当防护区(灭火区)发生火灾时，安装在防护区的火灾探测器动作报警，经火灾报警控制器分析、判断确认报警信号无误后，联动控制器驱动现场声光报警器，提醒现场工作人员进行人员疏散、组织灭火。延时30s后，启动起动气瓶装置(开启起动容器阀，利用高压的起动气体开启灭火剂储存容器的容器阀和管网中的选择阀)，灭火剂通过管道输送到防护区，从喷嘴喷出实施灭火。高压二氧化碳气体灭火系统启动方式高压二氧化碳灭火系统具有自动、手动和应急操作三种启动方式。●自动启动方式——从火灾探测报警、关闭联动设备以及释放灭火剂均由系统自己完成，不需要人员介入的操作与控制方式。●手动启动方式——人员接到火灾自动报警信号后，经确认启动手动按钮，通过灭火控制器操作联动设备和释放灭火剂的操作与控制方式。●机械应急启动方式——系统在自动与手动操作失灵时，现场人员用系统所设的机械式启动装置，直接操作设备和释放灭火剂的操作与控制方式。1.自动启动方式2.手动启动方式3.机械应急启动方式高压二氧化碳灭火系统机械应急启动方式有两种。电动(自动和手动)失灵的情况下，防护区内的人员撤离，具体操作人员首先关闭联动设备、窗户等不必要的开口。抽掉相应防护区气动启动瓶组上的安全销，下压推杆，释放启动气体，即可打开选择阀、容器阀，释放灭火剂，实施灭火。气动失灵的情况下，防护区内的人员撤离，具体操作人员首先关闭联动设备、窗户等不必要的开口。将相应防护区的选择阀上的手柄旋至“开”的位置，抽掉相应防护区灭火剂瓶组上的安全销，下压推杆，释放灭火剂，即可打开选择阀、其他的灭火剂瓶组释放灭火剂，实施灭火。4．紧急启动/停止操作当防护区发生火灾时，经火灾现场人员确认，火势很猛，而且很难用简单方式扑灭，在现场人员已经撤离的情况下，现场人员可以直接按下安装在现场的紧急启动按钮，系统立即放气灭火而不需再经30s的延时。而当系统发出火灾警报或已手动启动系统的情况下，在系统延时时间内发现异常情况(误报警、人员没有及时撤离等)，不需启动系统释放灭火剂时，可按下防护区门口的停止按钮或灭火报警控制器上的停止按钮，就可阻止放气灭火。4．4高压二氧化碳气体灭火系统主要组件1.高压二氧化碳灭火剂存储瓶组2.选择阀3.单向阀4.安全阀5.压力开关6.高压连接软管7.气动启动瓶组8.称重装置9.喷头1．高压二氧化碳灭火剂存储瓶组高压二氧化碳灭火剂存储瓶组是由灭火剂存储存容器(存储钢瓶)与容器阀组合而成，如图4—8所示。①高压存储钢瓶一般采用40L的标准钢瓶，工作压力为15MPa，水压试验压力为22．5MPa。其充装率(每升容积充装的二氧化碳的公斤数)不能过大，应小于0．68kg/L，以保证环境温度升高时，容器内压力不超过其工作压力。表4—4为灭火剂存储钢瓶的特性表，供我们选用。②容器阀容器阀又称瓶头阀，安装在存储钢瓶上。平时由它封闭钢瓶，发生火灾时，手动或自动打开容器阀，释放灭火剂，还通过它充装灭火剂。容器阀常有机械手动闸刀容器阀气动阀电爆阀机械手动闸刀容器阀它采用手动或气动方式开启。平时存储钢瓶中的灭火剂被金属膜片密封而不能外泄。火灾时可以手动压下手柄，手柄通过手动轴带动活塞下压同时带动切刀，刺破膜片，高压二氧化碳灭火气体释放。气动阀是在火灾时通过高压启动瓶内的高压氮气来启动容器阀，高压氮气通过容器阀的进气口进入阀体，将活塞压下同时带动切刀，刺破膜片，高压二氧化碳灭火气体释放。电爆阀通过阀体内的电爆管爆炸，产生高压气体，推动活塞下压同时带动切刀，刺破膜片，高压二氧化碳灭火气体释放。电爆阀通过气体灭火控制器输出的24V控制信号控制，因而能省去氮气高压启动瓶组。2．选择阀选择阀使用在组合分配系统中，当某一保护区发生火灾时，开启通向该保护区的选择阀，定向输送灭火剂到发生火灾的保护区。同样选择阀的启动可采用电动、气动和手动方式。电动式选择阀采用电爆阀、电磁阀启动。气动式选择阀采用高压氮气启动钢瓶泄放的高压气体推动活塞开启阀门。选择阀应有紧急手动启动装置，当电动、气动装置出现故障或出现紧急状况时，能及时通过手动装置启动选择阀保证灭火气体及时送往保护区。气动式选择阀平时压臂通过活门轴将活门压在阀体上由密封圈封闭进气口与出气口，启动时高压启动气体从进气嘴进入，将活塞抬起，推动转臂，使压臂松开，活门轴上抬，灭火气体进入进气口推起活门从出气口进入分配管网。气动式选择阀特性见表4—5。选择阀设置在组合分配系统中，每个防护区或保护对象应相应设置一个选择阀，选择阀安装于集流管与分配管网之间，安装时应注意其方向，操作手柄应朝向操作面一侧。选择阀的安装位置应靠近存储容器。选择阀的动作应先于或与容器阀同时开启。选择阀的流通能力应与保护区所需的灭火剂流量相适应。3．单向阀单向阀是控制气体单向流动的阀门，按其安装位置可分为气动启动管路单向阀和灭火剂管路单向阀。其外形尺寸及公称压力均不相同。气动启动管路单向阀安装于启动管路上，安装时应注意其方向，严格按照阀体上标注的方向安装。用来控制启动氮气的流动方向，使其打开相应防护区的灭火剂储气钢瓶组的容器阀和选择阀。灭火剂管路单向阀用于控制灭火剂流动