氣體、干粉滅火系統(tǒng)消防設(shè)計

1、關(guān)于民用建筑消防設(shè)計相關(guān)問題的探討- 氣體、干粉滅火系統(tǒng)摘要：本文介紹了目前主要的兩種氣體滅火系統(tǒng)和一種超細干粉滅火系統(tǒng)，依據(jù)各系統(tǒng)的特點簡要分析了適用的建筑類型及場所。希望可以通過各系統(tǒng)優(yōu)缺的點比較為民用建筑氣體（干粉）消防方案的選擇和制定提供一些有價值的參考意見。關(guān)鍵詞：氣體滅火系統(tǒng)CO2七氟丙烷超細干粉1、氣體滅火系統(tǒng)的特點氣體滅火系統(tǒng)是指平時滅火劑以液體、液化氣體或氣體狀態(tài)存貯于壓力容器內(nèi)，滅火時以氣體（包括蒸汽、氣霧）狀態(tài)噴射作為滅火介質(zhì)的滅火系統(tǒng)。并能在防護區(qū)空間內(nèi)形成各方向均一的氣體濃度， 而且至少能保持該滅火濃度達到規(guī)范規(guī)定的浸漬時間，實現(xiàn)撲滅該防護區(qū)的空間、立體火災(zāi)。系統(tǒng)主要

2、包括貯存容器、容器閥、選擇閥、液體單向閥、噴嘴和閥驅(qū)動裝置組成。以下以 CO2 和七氟丙烷作為氣體滅火的代表進行分析。1.1、CO2氣體滅火系統(tǒng)CO2 自動滅火系統(tǒng)根據(jù)其設(shè)計應(yīng)用形式可分為全湮沒滅火系統(tǒng)方式、局部應(yīng)用滅火系統(tǒng)方式。 全湮沒滅火系統(tǒng)方式指在一定的時間內(nèi)，向防護區(qū)內(nèi)噴射一定濃度的滅火劑，并使其均勻地充滿整個防護區(qū)的滅火方式。對事先無法預(yù)計火災(zāi)產(chǎn)生部位的封閉防護區(qū)應(yīng)采用全湮沒滅火系統(tǒng)方式進行火災(zāi)防護。 局部應(yīng)用滅火系統(tǒng)方式直接向保護對象以設(shè)計噴射強度噴射滅火劑，并持續(xù)一定的時間的滅火方式。對事先可以預(yù)計火災(zāi)產(chǎn)生部位的無封閉圍護的局部場所可采用局部應(yīng)用滅火系統(tǒng)方式進行火災(zāi)防護。CO2

3、氣體滅火系統(tǒng)主要是通過稀釋空氣中的氧含量來達到滅火的目的，在濃度很低時，對人體生理不會有如何反應(yīng)，當(dāng)空氣中二氧化碳的濃度達到2%（體積分數(shù)）時，就會使人產(chǎn)生不愉快感。隨著二氧化碳濃度的增加，人體血液中二氧化碳的分壓上升， 刺激呼吸中樞。當(dāng)濃度超過4%時，會刺激眼、咽喉、使人頭痛、耳鳴。當(dāng)濃度達到8%-9%時會造成呼吸困難、嘔吐、感覺麻木、神志錯亂，在這個濃度下，人只能停留幾分鐘。當(dāng)空氣中二氧化碳濃度達到10%時，會使人的視力變壞，頭暈、發(fā)抖、1min 內(nèi)會失去知覺，長時間接觸會死亡。當(dāng)濃度達到 20%時，會很快使人的中樞神經(jīng)麻痹， 短時間內(nèi)就會死亡，但是為了保證滅火和規(guī)范要求二氧化碳滅火濃度基

4、本上都不小于 34% 此濃度遠遠高于前面所述的對人體造成傷害的任意濃度。 因此它對人員的具有不安全性，公安部在 2001 年關(guān)于進一步加強哈龍?zhí)娲芳捌涮娲夹g(shù)管理的通知 中明確規(guī)定，不能用于保護經(jīng)常有人的場所。故民用建筑中極少采用 CO2氣體滅火系統(tǒng)。1.2 、七氟丙烷（ FM200）氣體滅火系統(tǒng)FM200的滅火機理與鹵代烷系列滅火劑的滅火機理相似，屬于化學(xué)滅火的范疇， 通過滅火劑的熱分解產(chǎn)生含氟的自由基， 與燃燒反應(yīng)過程中產(chǎn)生支鏈反應(yīng)的 H 、OH-、O2-活性自由基發(fā)生氣相作用，從而抑制燃燒過程中化學(xué)反應(yīng)來實施滅火。七氟丙烷 HFC227ea的化學(xué)分子式為 CF3CHFCF3。FM200

5、是一種較為理想的哈龍?zhí)娲铮?對大氣的臭氧層沒有破壞作用， 消耗大氣臭氧層的潛能值 ODP為零，但有很大的溫室效應(yīng)，其潛能值 GWP高達 2050。FM200具有良好的滅火效率，滅火速度較快、效果好，滅火濃度（8-10%）也較低，基本接近哈龍 1301 滅火系統(tǒng)的滅火濃度 （5-8%）。因 FM200 具有的優(yōu)良滅火效果，一度被美國環(huán)境保護署推薦和認可。但在大家注意到 FN200顯著優(yōu)點的同時。 大量的實驗證明， 含氟鹵代烷滅火劑在滅火現(xiàn)場的高溫下， 會產(chǎn)生大量的氟化氫 （HF）氣體，經(jīng)與氣態(tài)水結(jié)合，形成氫氟酸（白霧狀），氫氟酸是一種腐蝕性很強的酸，對皮膚、皮革、紙張、玻璃、精密儀器有強烈的酸

6、蝕作用。美國航空航天局一項針對 FM200的實驗證明： FM200滅火系統(tǒng)隨著火災(zāi)規(guī)模和噴放時間的越長，產(chǎn)生的 HF濃度越高，對精密儀器和設(shè)備的酸蝕作用越強，對人的皮膚腐蝕作用隨之增強。同時，因 FM200在噴放時產(chǎn)生“白霧”，具有腐蝕性，在氣體疏散的過程中具有更大的危害性。針對 FM200的類似特性，我國在氣體滅火設(shè)計規(guī)范中強條規(guī)定了“在通訊機房和電子計算機房等防護區(qū)， 設(shè)計噴房事件不應(yīng)大于8s；在其他防護區(qū)，設(shè)計噴房時間不應(yīng)大于 10s?！倍鶕?jù)不同火災(zāi)類型，浸漬時間最長也不超過 20min。通過這些相關(guān)的條款，盡可能保證在 FM200滅火的同時保護滅火對象不收到損傷。因 FM200的儲存

7、壓力為 2.5Mpa/4.2Mpa, 要求噴嘴的工作壓力為不小于 0.8Mpa, 所以在輸送距離上受到很大的限制，尤其應(yīng)用于組合分配系統(tǒng)，則較為困難，在消防實踐上不主張使用組合分配系統(tǒng)，特別是當(dāng)保護區(qū)多、輸送距離要求長的工程， 更要引起注意。可見，F(xiàn)M200在有人場所、精密儀器場所和遠距離輸送場所和使用必須加以注意，對高溫裂解的產(chǎn)物 HF給與重視，以免造成損失。七氟丙烷系統(tǒng)具有已批準的國家標準（ GB50370-2005），設(shè)計、施工、驗收規(guī)范的支撐以及大量應(yīng)用的實踐、 經(jīng)驗和滅火技術(shù)的成熟、有一套比較方便的手算方法，便于設(shè)計人員掌握系統(tǒng)的設(shè)計和實施。七氟丙烷滅火系統(tǒng)是現(xiàn)階段用量最大的氣體滅火

8、系統(tǒng)， 此系統(tǒng)出了不能用于局部滅火外， 其他性能是當(dāng)今氣體滅火系統(tǒng)中最為突出的。2、超細干粉滅火系統(tǒng)特點超細干粉滅火劑是近年來我國替代 “哈龍” 研究的新產(chǎn)品，其干粉顆粒比普通干粉細，是一種無毒、無害，對人體皮膚無刺激，對保護物無腐蝕；在常態(tài)下不分解、不吸濕、不結(jié)塊，平均粒徑小于10 微米的超細干粉滅火劑，流動性好，有良好抗復(fù)燃性、彌散性和電絕緣性。其滅火機理是以化學(xué)滅火為主，通過化學(xué)、物理雙重滅火機能撲滅火焰。從物理上具有冷卻、 窒息與對熱輻射的遮蓋作用： 超細粉體滅火劑的基料在火焰的高溫下發(fā)生一系列的分解反應(yīng)， 分解反應(yīng)產(chǎn)生的一些不活性體如二氧化碳、水蒸氣等，可吸收火焰的部分熱量，并對燃燒

9、區(qū)的氧濃度稀釋，從而起到冷卻和窒息作用。 使用超細粉體滅火時，大量的粉末以霧狀形式噴向火焰， 當(dāng)與火焰相混合， 可以降低殘存火焰對燃燒物表面的熱輻射。磷酸鹽等混合物還具有導(dǎo)致碳化的作用，它附著于燃燒物表面炭化。 炭化層是熱的不良導(dǎo)體， 可使火焰的溫度降低，使燃燒過程變的緩慢。 這些作用是超細粉體滅火劑附加的對熱的輻射遮隔。化學(xué)方面，有焰燃燒是一種鏈式反應(yīng)過程。 燃燒分子在燃燒的高溫下或其它形成的能量下被活化， 在氧氣的存在下產(chǎn)生自由基或是活性團機，并靠這些具有很高能量的自由基傳播反應(yīng)， 維持燃燒的進行。OH和 H 是維持燃燒鏈式反應(yīng)的關(guān)鍵自由基，它們具有很高的能量，非?；顫姡坏┥桑土⒓窗l(fā)

10、生下一步反應(yīng)，生成更多的自由基，使燃燒過程得以延續(xù)， 且不斷擴大。 超細粉體中的滅火組分使對燃燒的反應(yīng)的不活性物質(zhì)，當(dāng)它們進入燃燒區(qū)與火焰中的自由基接觸時，自由基被瞬時吸附在粉末表面，并發(fā)生如下的反應(yīng)：M （粉末） +OH（自由基） MOHMOH+H（自由基） M+H2O上述反應(yīng)的結(jié)果使火焰中的OH和 H 被消耗的速度大于生產(chǎn)的速度， OH和 H 很快就耗盡，鏈式反應(yīng)歷程即被中止，火焰即熄滅。上述作用稱為對燃燒的化學(xué)抑制作用和負催化作用。滅火劑與火焰反應(yīng)產(chǎn)生的大量玻離狀物質(zhì)吸附著在被保護物表面形成一層隔離層；因此既能應(yīng)用于相對封閉空間全淹沒滅火，也可用于開放場所局部保護滅火。超細干粉滅火系統(tǒng)的

11、用量計算與氣體滅火類似，都是以保護空間體積為基礎(chǔ)。但其工作狀態(tài)類似于干粉滅火器， 可以簡單的概括為點對點滅火，即通過儲罐對保護對象有針對性的布置， 將防護空間分區(qū)域防護，這樣可以在出現(xiàn)火災(zāi)隱患的時刻更加高效的發(fā)揮滅火功能。基于超細干粉滅火系統(tǒng)的工作狀態(tài)，“常壓工況”成為了一大亮點，相比于氣體滅火需要空間密閉的要求，超細干粉可以無需設(shè)置泄壓口，無需門窗具備承壓和密閉的設(shè)計要求。 因此超細干粉的使用條件更廣，環(huán)境標準更低，使用代價也更經(jīng)濟。隨著超細干粉滅火系統(tǒng)的不斷升級，滅火劑儲罐也得到了改良， 常壓儲罐的出現(xiàn)延長了整個系統(tǒng)的維護保養(yǎng)周期。 不存在罐體管路泄壓的特點也保證了意外發(fā)生時系統(tǒng)啟動的成功

12、率。3、方案應(yīng)用在布置滅火系統(tǒng)的過程中， 需要綜合考慮一系列的因素， 如滅火系統(tǒng)的使用環(huán)境，保護對象的用途、可燃物種類、環(huán)境溫度等，滅火系統(tǒng)需要有完整的組件、 配件和設(shè)施，并且與國家相關(guān)規(guī)范要求所符合。3.1 、氣體滅火系統(tǒng)根據(jù) CO2滅火劑自身特點及滅火方式，CO2滅火系統(tǒng)可用于撲救： 滅火前能切斷氣源的氣體火災(zāi)； 液體火災(zāi)或石蠟、瀝青等可熔化的固體火災(zāi)； 固體表面火災(zāi)及棉毛、織物、紙張等部分固體深位火災(zāi)； 電氣火災(zāi)，如變壓器、油開關(guān)、電子設(shè)備等。CO2滅火系統(tǒng)不得撲救下列火災(zāi)：硝化纖維、火藥等含氧化劑的化學(xué)制品火災(zāi)。鉀、鈉、鎂、鈦、鋯等活潑金屬火災(zāi)。氫化鉀、氫化鈉等金屬氫化物火災(zāi)。根據(jù) C

13、O2滅火系統(tǒng)以上的特點， 該系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于電廠、 電站、軋機、印刷機、浸漬油槽、造漆、制藥等易發(fā)生火災(zāi)的重要部位的消防保護。 CO2滅火系統(tǒng)也可以用于計算機房、圖書館、檔案館、珍品庫、電訊中心等場所，但值得注意的是，當(dāng) CO2滅火系統(tǒng)用于民用建筑的時候，一定要首先確認防護空間內(nèi)無駐留人員，避免發(fā)生意外。對于無法保證人員及時撤離的場所，不建議采用 CO2滅火系統(tǒng)。根據(jù)七氟丙烷滅火系統(tǒng)的自身特點和滅火機理，該氣體滅火系統(tǒng)適用于：電子計算機房、圖書館、檔案館、貴重物品庫、電站（變壓器室）、電訊中心、潔凈廠房等重點部位的消防保護。針對于小面積、小體積的保護空間， 可采用無管網(wǎng)系統(tǒng)； 針對于保護對象需

14、要高效有針對性的消防要求，可采用火探管系統(tǒng)；而對于大面積，大凈空，設(shè)備密集且無特殊消防要求的環(huán)境，可采用有管網(wǎng)系統(tǒng)。結(jié)合以上兩種氣體滅火系統(tǒng)的特點， 筆者認為，針對保護空間可以達到一定氣密性， 且人員較少并可以及時撤離的防護空間， 根據(jù)保護對象的安全要求以及經(jīng)濟技術(shù)比較，可選擇 CO2和七氟丙烷為代表的氣體滅火系統(tǒng)。3.2 、超細干粉自動滅火系統(tǒng)根據(jù)工作原理及使用特點，超細干粉滅火裝置廣泛應(yīng)用于工廠、配電機房、電纜隧道、飛機庫、檔案 / 圖書 / 博物館、通訊基站、微機房、船舶、地鐵、地下隧道、辦公室等場所，考慮到超細干粉在激發(fā)時的狀態(tài)，筆者建議不要將超細干粉自動滅火系統(tǒng)設(shè)置于人員密集區(qū)域。而針對于開放式（無法做到保持密閉性）空間，例如廠房，仿古建筑，半開放式建筑；及嚴格防止腐蝕、防止黏