消防气体灭火系统

第三章气体灭火系统第一节气体灭火系统概述•气体灭火系统是以气体作为灭火介质的灭火系统。•目前国内常见的气体灭火系统，主要有二氧化碳灭火系统、卤代烷（1211，1301）灭火系统、七氟丙烷（HFC-227ea）灭火系统、三氟甲烷（HFC-23）灭火系统、混合气体（IG541）灭火系统、氮气（IG100）灭火系统、氩气（IG01）灭火系统、氩气氮气（IG55）灭火系统、热气溶胶预制灭火系统等。•气体灭火系统的特点:•1.灭火范围广，多数A类、B类、C类及E类、F类火灾都能灭；•2.灭火速度快；•3.灭火后基本不留痕迹，对被保护对象无污染和损害。第二节气体灭火系统分类一、按灭火剂分类•气体灭火系统是以灭火介质的名称来命名的。•（一）二氧化碳灭火系统灭火剂为100%二氧化碳。•（二）卤代烷（哈龙）灭火系统有1211灭火系统（灭火剂为哈龙1211，即二氟一氯一溴甲烷，化学式为CF2ClBr）和1301灭火系统（灭火剂为哈龙1301，即三氟一溴甲烷，化学式CF3Br）。•（三）卤代烷烃类灭火系统是用来代替卤代烷（哈龙）灭火系统的气体灭火系统。常见有七氟丙烷（即FM200或称HFC-227ea，化学式为CF3CHFCF3）、六氟丙烷（即FE36或称HFC-236fa，化学式为CF3CH2CF3）、三氟甲烷（即FE13或称HFC-23，化学式为CHF3）等。•（四）惰性气体灭火系统主要有氮气、氩气和氮、氩、二氧化碳混合气体灭火系统。使用的灭火剂为纯氮气（商品名为IG-100，即100%N2）、纯氩气（商品名为IG-01，即100%Ar2）、氮氩混合气体（商品名为IG-55，比例为N2：Ar2=1：1）、氮气、氩气、二氧化碳混合气体（商品名为IG-541，比例为N2:Ar2:CO2=52:40:8）等。•（五）热气溶胶灭火系统由固体化学混合物(热气溶胶发生剂)经化学反应生成的具有灭火性质的气溶胶。按热气溶胶发生剂主要成分，有S型、K型和其它型热气溶胶。•K型气溶胶，也称钾(K)盐类气溶胶，气溶胶的发生剂为30％（W/W）以上硝酸钾。•S型气溶胶，也称锶（Sr）盐类气溶胶，气溶胶的发生剂为35％～50％（W/W）硝酸锶，同时含有10％～20％（W/W）的硝酸钾。热气溶胶灭火装置行业标准新修订发布•公安部技术监督委员会10月26日批准发布GA499.1-2010《气溶胶灭火系统第1部分：热气溶胶灭火装置》行业标准，该标准为强制性标准，将于2010年11月1日起实施。自标准实施之日起，GA499.1-2004《气溶胶灭火系统第1部分：热气溶胶灭火装置》和GA500-2004《气溶胶灭火剂》废止。二、按系统特点分类•由于使用的灭火剂、灭火剂的储存方式、系统使用场所的不同，气体灭火装置也不同，系统也各有特点。•按系统对防护对象的保护分，有全淹没灭火系统和局部应用灭火系统；•按系统的装配形式分，有管网灭火系统和无管网灭火系统装置；•管网灭火系统中，按系统的设置形式，又分为组合分配灭火系统和单元独立灭火系统；•在二氧化碳灭火系统中，根据CO2灭火剂储存压力的高低，又分为高压二氧化碳灭火系统和低压二氧化碳灭火系统。（一）全淹没灭火系统•全淹没灭火系统，是指在规定时间内向防护区内喷射灭火剂使其均匀地充满整个防护区并达到一定的浓度的气体灭火系统。•其灭火是通过短时间内使防护区内充满规定浓度的气体灭火剂并保持一定时间的浸渍来实现的。因此，要求防护区有一定的封闭性、耐火性和耐压、泄压能力，以保证在一定时间内防护区内的灭火剂保持一定浓度。•其保护对象是整个防护区内的设备、物品。（二）局部应用灭火系统•局部应用灭火系统，是指以一定喷射强度直接向保护对象喷射灭火剂，并保持一定时间的气体灭火系统。•其保护对象是直接喷射灭火剂的设备、物品。•目前在国内的应用，尚仅限于二氧化碳灭火系统。（三）管网灭火系统•管网灭火系统是指通过管网向防护区内喷射灭火剂的气体灭火系统。15N273468102911（四）预制灭火系统•预制灭火系统是指没有管网，而按一定的应用条件，将灭火剂储存装置和喷放组件等预先设计、组装成套且具有联动控制功能的灭火系统。即具有联动控制功能的无管网灭火装置。喷嘴、喷嘴罩、螺母电磁阀固定抱卡、螺栓螺母固定螺栓螺母启动管路、管件固定抱卡喷嘴管路、管件集流管集流管抱卡、螺母压力软管、O型密封圈灭火剂瓶组启动瓶瓶组柜体信号反馈装置弯头DN32X40三通DN32X40X32灭火剂管路单向阀（五）组合分配系统•组合分配系统，是指用一套灭火剂贮存装置，通过选择阀等控制组件来保护多个防护区的气体灭火系统。•在气体灭火系统设计中，对于两个或两个以上防护区的系统，大都采用组合分配系统。•组合分配系统的优点是，可以最大可能的减少灭火剂的贮存量及贮存装置，便于管理维护。•组合分配系统IG-541IG-541IG-541IG-541IG-541ABABA室B室12123457891213141213141011AAAABBB56N2N2（六）单元独立系统•单元独立系统，是指只用于保护一个防护区的气体灭火系统。该系统管路简单，可靠性好，维护管理方便，但建造成本相对较高。•单元独立系统示意图15N273468102911第三节气体灭火系统的选择•一、气体灭火系统的灭火机理•气体灭火系统是通过向防护区或保护对象喷射灭火剂来灭火的。•1211、1301等卤代烷（哈龙）灭火剂及七氟丙烷、六氟丙烷等卤代烷烃类灭火剂，是通过化学抑制作用来灭火的。即通过卤素化合物的化学作用，大量扑捉和消耗火焰中的自由基，抑制燃烧的链式反应，将火焰扑灭。•二氧化碳•通过物理作用来灭火，主要是窒息，其次是冷却，即通过稀释氧气浓度、窒息燃烧和冷却作用等作用来灭火的。•在众多的卤代烷灭火系统的替代系统中，以CO2灭火系统技术最为成熟，应用也最广泛。在国内，以高压系统最为普遍。CO2灭火系统较为经济，能输送较远距离，但其较高的灭火浓度对人非常危险，不宜用于有人场所。另外，一些资料表明，在释放过程中的冷凝现象可能会对电子元件造成损害。•七氟丙烷（FM200）•七氟丙烷灭火剂是一种无色、几乎无味、不导电的气体，密度大约为空气的6倍，采用高压液化储存。•七氟丙烷的灭火机理，为抑制化学链反应，其灭火机理及灭火效率与卤代烷“1301”相类似，为主动灭火，在几种替代物中是较为有效的一种。•七氟丙烷是毒性较低、无色、无味、无二次污染的气体，对人体产生不良影响的体积浓度临界值为9％，其最小设计灭火浓度为7％。因此，正常情况下对人体不会产生不良影响，可用于经常有人活动的场所；它不破坏大气臭氧层，符合环境要求。由于灭火浓度较低，因而储瓶数量较少，占地面积也较小，而且各项指标较为合理，系统功能完善、工作准确可靠，长期储存不泄露。•但七氟丙烷灭火系统也有自身的弱点：不能灭固体深位火灾，输送距离短，因为灭火剂的释放必须在十秒种之内完成，达到灭火浓度，否则产生的酸性分解物对人体有害，对被保护设施也有腐蚀性，用于组合分配系统时，各防护区位置应相对集中。另外灭火剂价格也较高。•IG—541（烟烙尽、烟烙净）•IG—541灭火剂由52％氮、40％氩、8％二氧化碳三种气体组成，比空气略重，属于惰性气体灭火剂，以气态储存，其储存压力为15MPa。•IG—541的灭火机理是通过降低防护区中的氧气浓度（由空气正常含氧量的21％降至12.5％），使其不能维持燃烧而达到灭火的目的，为物理反应，属被动灭火。•IG—541•是一种环保型灭火剂，灭火时不会发生任何化学反应，不污染环境，无毒、无腐蚀，具有良好的电绝缘性能，不会对被保护设备构成危害，也无须延迟喷放，这是其它灭火剂所不具备的特点。•IG541混合气体灭火剂在42.8％的灭火浓度下，人或者动物不会感到不适应，这是由于此时保护区内的二氧化碳含量在4％～5％之间，提高了人或动物的呼吸频率，这样可以使人或动物氧气的摄入量与在正常空气下氧气摄入量保持一致。•另外，混合气体以设计浓度和空气混合后，可以在较长的时间内保持这一灭火浓度，即使保护区没有采取特别的密封措施，系统也能在20分钟后保持灭火所需的浓度。另外灭火剂价格便宜，可远距离输送，这对于保护相距较远的保护区十分有利，由于灭火气体可充分与空气混合，故能有效防止复燃。•但因是被动灭火，其灭火效果略差，其高压气态储存方式带来了储瓶数量大，占地面积大，系统造价高的缺点。•热气溶胶灭火剂•是由氧化剂、还原剂、燃烧速度控制剂和粘合剂等组成的固体混合物，经自身燃烧反应后释放出既有气体又有固体微粒的气溶胶。•气溶胶中，约60％为气体，主要成分是N2、co2和碳氢化合物等；约40％为固体微粒（直径一般小于0.45μm），主要是金属氧化物（Meo）、碳酸盐（Meco3）和碳酸氢盐（MeHCo3）及少量金属氧化物等。气溶胶灭火机理主要是冷却和化学抑制。火灾分类GB/T4968—2008•A类火灾：固体物质火灾。这种物质通常具有有机物性质，一般在燃烧时能产生灼热的余烬。•B类火灾：液体或可熔化的固体物质火灾。•C类火灾：气体火灾。•D类火灾：金属火灾。•E类火灾：带电火灾。物体带电燃烧的火灾。•F类火灾：烹饪器具内的烹饪物（如动植物油脂）火灾。二、气体灭火系统的适用范围•（一）上述气体灭火系统都适用于扑救带电设备和电气线路火灾，即E类火灾。•（二）1211、1301及七氟丙烷、六氟丙烷等卤代烷烃类灭火系统还适用于扑救A、B、C类火灾。但扑救A类火灾时，仅适用于一般固体物质的表面火灾，对固体物质的深位火灾扑救效果不理想。•（三）二氧化碳灭火系统还适用于扑救A、B、C、F类火灾。•（四）氮气、氩气等惰性气体灭火系统与二氧化碳灭火系统一样，还适用于扑救A、B、C、F类火灾。•（五）气溶胶灭火系统还适用于扑救大多数丙类可燃液体火灾和可燃固体物质的表面火灾；但除电缆隧道(夹层、井)及自备发电机房外，K型和其它型热气溶胶预制灭火系统不得用于其它电气火灾。•（六）气体灭火系统不适用于扑救下列类型物质火灾：•1.硝化纤维、硝酸钠等氧化剂或含氧化剂的化学制品火灾；•2.D类火灾，即钾、镁、钠、钛、锆、铀等活泼金属火灾；•3.氢化钾、氢化钠等金属氢化物火灾；•4.过氧化氢、联胺等能自行分解的化学物质火灾；•5.可燃固体物质的深位火灾。•（七）下列气体灭火系统不得用于以下场所：•1.二氧化碳全淹没灭火系统不应设置于经常有人停留的场所；•2.热气溶胶预制灭火系统不应设置在人员密集场所、有爆炸危险性的场所及有超净要求的场所；K型及其他型热气溶胶预制灭火系统不得用于电子计算机房、通讯机房等有精密电子仪器设备的场所。三、气体灭火系统的选择原则•（一）是否选用气体灭火系统•气体灭火系统由于其设置上需要一些特殊的要求，如封闭空间、灭火剂对人有危害以及系统造价较高等，因此，较适于小空间和特殊场所应用如计算机房、通信机房、变配电室等有贵重、精密设备的场所，而不适于大空间应用。选用气体灭火系统，应考虑下列原则•1.该场所要求被保护物不能被灭火剂污染；•2.该场所有电气危险要求使用不导电的灭火剂；•3.该场所有贵重设备、物品，要求使用高效灭火剂；•4.该场所不宜或难以使用其他类型的灭火剂。（二）气体灭火系统种类选择•气体灭火系统选择的基本原则，主要考虑灭火剂的环境因素、毒性和灭火效能等因素。•环境因素，主要是考虑选择的气体灭火剂应以不消耗大气臭氧层为首选原则。如卤代烷1211、1301等灭火剂，因消耗大气臭氧层，国际环保组织及我国已限制使用，其中卤代烷1211灭火剂已于2005年12月31日后淘汰，卤代烷1301灭火剂的淘汰期限为2009年12月31日。•上述期限后，禁止再新安装、配置相应的灭火系统和装置。因此，才有了卤代烷灭火剂替代产品，即七氟丙烷、六氟丙烷等卤代烷烃类灭火剂。•从毒性考虑，选择的气体灭火剂对人的毒害应尽可能的小。灭火剂对人的危害主要来自灭火剂自身的毒性和灭火剂在火场温度下热分解产物的毒性。•从灭火效能考虑，选择的气体灭火剂应有较高的灭火效能。第四节气体灭火系统的组成•预制式（柜式）气体灭火系统一般由灭火剂贮