火災(zāi)滅火系統(tǒng)的決

1、 火災(zāi)滅火系統(tǒng)的決策分析劉剛, 劉霞11、氣體滅火系統(tǒng)簡介氣體滅火系統(tǒng)是指以液化氣體或非液化氣體作為滅火介質(zhì)的滅火系統(tǒng)。自1900 年世界上第一套哈龍104 (四氯化碳) 滅火系統(tǒng)問世至今, 氣體滅火系統(tǒng)已經(jīng)走過了一個多世紀(jì), 現(xiàn)已在工業(yè)和民用建筑中得到廣泛應(yīng)用, 成為保護(hù)計算機房、通信機房、發(fā)電機房、變配電室及貴重精密設(shè)備貯藏間、檔案館、圖書館等場所的主力軍, 成為人類同火災(zāi)作斗爭的強有力的武器。2在1996 年之前, 我國氣體滅火系統(tǒng)以鹵代烷1211、1301 和高壓二氧化碳滅火系統(tǒng)為主。隨著聯(lián)合國蒙特利爾國際公約的制定, 以及我國1996 年頒布實施中國消防行業(yè)哈龍整體淘汰計劃以后, 哈

2、龍?zhí)娲泛吞娲夹g(shù)研究迅速發(fā)展, 短短幾年, 低壓二氧化碳、七氟丙烷、混合氣體IG 541 (以下簡稱IG 541)、氣溶膠、三氟甲烷等氣體滅火系統(tǒng)相繼出現(xiàn)。種類繁多的氣體滅火系統(tǒng)給用戶帶來了的選擇余地, 同時也給消防監(jiān)督管理和用戶選擇產(chǎn)品帶來一定難度。32、常見的幾種氣體滅火器比較目前市場上常見的氣體滅火系統(tǒng)主要有以下幾種: 鹵代烷1301、高壓二氧化碳、低壓二氧化碳、七氟丙烷、IG 541、三氟甲烷、氣溶膠滅火系統(tǒng)。將從滅火效果、環(huán)保性能、對保護(hù)對象的安全性、對人員的安全性、工程造價、技術(shù)成熟程度六個方面對上述七種氣體滅火系統(tǒng)展開比較。42.1 滅火效果滅火效果一般從滅火濃度和滅火速度兩個

3、方面進(jìn)行衡量, 滅火機理是決定滅火濃度和滅火速度的主要因素。根據(jù)燃燒理論分析, 滅火分物理方式和化學(xué)方式, 物理滅火又分為: 窒息、冷卻、隔離燃燒物三種方式；化學(xué)滅火主要是指滅火劑通過化學(xué)催化作用和化學(xué)凈化作用大量撲捉、消耗火焰中的自由基, 抑制燃燒的鏈?zhǔn)椒磻?yīng), 化學(xué)滅火濃度低、速度快。上述7 種滅火系統(tǒng), 鹵代烷1301、七氟丙烷、三氟甲烷、氣溶膠均以化學(xué)滅火方式為主, 其中鹵代烷1301、七氟丙烷、三氟甲烷屬液化氣體, 噴放時對著火區(qū)有一定的冷卻作用, 同時三氟甲烷對稀釋氧濃度作用也比較明顯, 氣溶膠噴放產(chǎn)生的大量惰性氣體對稀釋氧濃度有一定的作用。高、低壓二氧化碳、IG 541 均是以物理

4、方式滅火, 其中高、低壓二氧化碳有窒息和冷卻兩種作用, 低壓二氧化碳冷卻作用更加明顯, IG541僅以稀釋防護(hù)區(qū)氧氣濃度的窒息作用實施滅火。52.2 環(huán)保性能上述7 種滅火系統(tǒng), 除鹵代烷1301為聯(lián)合國環(huán)境署限制使用外, 其余六種系統(tǒng)均被列入允許使用環(huán)保產(chǎn)品。目前國際上衡量環(huán)保性的主要指標(biāo)是對臭氧耗損潛能值(ODP)、溫室效應(yīng)值(GWP)、大氣中的存活壽命(ALT )。從保護(hù)臭氧層的角度考慮, 首先要求所使用的滅火劑ODP值小于0.05 或為0, 其次要求GWP和ALT 值越小越好。6七氟丙烷、三氟甲烷雖然ODP 值為0,但GW P值較高、大氣存活壽命也比較長, 有一定溫室效應(yīng)影響,而且與二

5、氧化碳一起被京都會議決議氣候變化框架公約納入受控范疇, 但由于其滅火劑用量很少, 整體環(huán)境影響不大, 沒有引起人們過多的關(guān)注。二氧化碳是引起全球環(huán)境溫室效應(yīng)的最大元兇, 滅火劑作為溫室氣體自身環(huán)保性能較差。氣溶膠雖然上述三個指標(biāo)很好, 但由于噴放時會分解產(chǎn)生部分有毒氣體, 同時產(chǎn)生的大量固體微粒對環(huán)境造成一定程度的污染。IG541滅火劑由氮氣、氬氣和少量二氧化碳?xì)怏w組成, 受熱不會發(fā)生分解, 滅火劑于大氣, 又釋放回歸于大氣,對環(huán)境沒有任何影響, 稱得上是真正的“綠色”環(huán)保產(chǎn)品。72.3 對保護(hù)對象的安全性 大多數(shù)氣體滅火系統(tǒng)基本都具有不導(dǎo)電、腐蝕性小、無浸漬、滅火后不留痕跡的特點, 總體來說

6、對大多數(shù)保護(hù)對象, 包括電器設(shè)備、儀器儀表、圖書檔案等都是安全的。但是由于酸性分解物的產(chǎn)生、高壓氣流的沖擊和液化氣體揮發(fā)引起的“結(jié)露”、“冷激”、“冷淬”現(xiàn)象, 對保護(hù)對象的金屬表面、電路板、芯片等會產(chǎn)生不同程度的損害, 在保護(hù)精密設(shè)備和珍貴財物時應(yīng)特別關(guān)注。8鹵代烷1301、七氟丙烷、三氟甲烷滅火劑均屬于含氟化合物, 明焰下會受熱分解產(chǎn)生氫氟酸(HF) , 對保護(hù)對象的金屬、玻璃表面會產(chǎn)生腐蝕, 生成氫氟酸的多少與藥劑本身、火災(zāi)的大小、滅火時間長短有關(guān)。由于上述三種系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計噴放時間都很短, 滅火速度很快, 酸性分解物的量一般很小, 對大部分保護(hù)對象可不考慮其腐蝕影響。二氧化碳(特別是低壓

7、二氧化碳)噴放過程中, 由于液相和固態(tài)“干冰”的快速汽化, 防護(hù)區(qū)溫度會急劇下降, 對保護(hù)對象產(chǎn)生一定程度的“冷激”、“冷淬”影響。9氣溶膠目前市場上出現(xiàn)的都屬于固基熱氣溶膠,其滅火劑主要由氧化劑、燃料、催化劑和添加劑組成,滅火劑需通過燃燒放熱反應(yīng), 可能會出現(xiàn)溫度過高、火焰外噴現(xiàn)象。同時生成物含大量的碳酸鹽及金屬氧化物粉塵, 約占總重量的90% , 滅火后對保護(hù)對象和環(huán)境會造成污染。另外, 生成物中的碳酸鹽極易與水在保護(hù)對象表面形成“鹽露”, 對鋁和某些鋼的腐蝕性特別大。對此, 公消(2001) 207 號附件2 特別規(guī)定: 氣溶膠不能保護(hù)易燃、易爆場所, 不能保護(hù)精密儀器和設(shè)備。IG541

8、 滅火劑成分均為惰性氣體, 受熱也不會發(fā)生反應(yīng), 只要減壓孔板和管網(wǎng)設(shè)計合理、采用徑向或擋板噴頭, 避免高壓氣流的沖擊, IG541 對保護(hù)對象是安全的。102.4 對人員的安全性滅火劑威脅人員安全主要于三個方面：缺氧、中毒、影響逃生。能否引起人員窒息主要決定于滅火濃度和二氧化碳濃度, 滅火濃度越高, 滅火劑釋放后, 防護(hù)區(qū)內(nèi)氧濃度越低(低于12%時) , 越容易發(fā)生人員缺氧, 二氧化碳濃度過(超過10% ) 會影響人的正常呼吸, 產(chǎn)生危險, 濃度超過25% , 會很快引起中毒反應(yīng),造成缺氧窒息。藥物毒性于藥劑本身的毒性和分解物的毒性。影響逃生主要體現(xiàn)在起霧或粉塵, 降低防護(hù)區(qū)的能見度。11鹵

9、代烷1301由于藥劑本身對臭氧層的破壞, 被逐漸禁止使用。二氧化碳系統(tǒng)由于滅火濃度高, 能夠引起人員缺氧窒息；同時二氧化碳噴放時會因迅速氣化吸熱, 造成人員凍傷, 產(chǎn)生“白霧”影響人員逃生, 也被禁止使用在有人場所。氣溶膠由于噴放時大量粉塵煙霧降低防護(hù)區(qū)能見度, 嚴(yán)重影響人員逃生, 產(chǎn)生部分NO x 有毒氣體, 對人體也有危害, 公消(2001) 207 號附件2對此做出明文規(guī)定：氣溶膠滅火系統(tǒng)不能用于保護(hù)經(jīng)常有 12七氟丙烷、IG541、三氟甲烷允許使用在有人場所。IG541 藥劑本身無毒性, 也不會產(chǎn)生毒性分解物,根據(jù)美國科學(xué)家“低氧狀態(tài)下的生命維持理論”證明,空氣中含有3%5% 的二氧化

10、碳可以刺激人體呼吸速率加快。IG541 滅火劑中加入的8% 二氧化碳, 可起到在缺氧條件下, 刺激呼吸加速, 滿足人體在缺氧條件下的氧氣需求量, 對人體是相對安全的, 但由于系統(tǒng)壓力高, 噴放時會產(chǎn)生一定的噪音, 可能影響人的視覺。七氟丙烷、三氟甲烷藥劑本身毒性不大, 但其產(chǎn)生的氫氟酸分解物有一定的毒性, 有強烈的辛辣氣味, 刺激人的呼吸和眼睛, 比較而言, 三氟甲烷藥劑毒性低于七氟丙烷, 產(chǎn)生的氫氟酸量也小于七氟丙烷, 對人的安全性較高。132.5 工程造價 談到工程造價, 對氣體滅火系統(tǒng)而言包含藥劑成本、設(shè)備造價、管網(wǎng)造價、維護(hù)費用四大部分, 衡量一個系統(tǒng)的造價, 應(yīng)考慮綜合造價。高壓二氧

11、化碳、混合氣體藥劑便宜, 但由于滅火劑用量大、系統(tǒng)壓力高、儲瓶數(shù)量多, 其設(shè)備造價、管網(wǎng)造價相對較高。低壓二氧化碳雖然將系統(tǒng)壓力降低, 但其低溫貯存裝置設(shè)備造價較高, 同時由于制冷機組長期帶電, 系統(tǒng)維護(hù)費用較大, 與高壓二氧化碳比較, 只有在大工程、大系統(tǒng)中占有價格優(yōu)勢。鹵代烷1301、七氟丙烷和三氟甲烷滅火劑價格較高且需要定期更換, 藥劑成本和維護(hù)費用較大, 但由于滅火劑用量少、系統(tǒng)壓力低, 其設(shè)備造價和管網(wǎng)造價相對較低。氣溶膠目前僅局限于滅火裝置, 尚無管網(wǎng)系統(tǒng), 藥劑用量少、設(shè)備簡單, 其前期工程造價低, 只是藥劑環(huán)境要求高、藥效時間短, 系統(tǒng)后期維護(hù)費用較大。對同一工程, 前期投資混

12、合氣體造價最高, 其次是七氟丙烷、三氟甲烷、二氧化碳, 氣溶膠造價最低。低壓二氧化碳和氣溶膠后期維護(hù)費用較大。142.6 技術(shù)成熟程度目前, 高壓二氧化碳和鹵代烷滅火系統(tǒng)從滅火劑、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計規(guī)范、驗收規(guī)范都有國家標(biāo)準(zhǔn), 技術(shù)比較成熟。1929 年美國頒布了世界上第一個二氧化碳滅火系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn), 使二氧化碳系統(tǒng)在西方國家迅速發(fā)展, 很快成為僅次于水滅火系統(tǒng)的第二大滅火系統(tǒng)。我國在80 年代比較重視鹵代烷滅火系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用, 對二氧化碳滅火系統(tǒng)重視不夠, 從90 年代開始重視, 并著手低壓二氧化碳系統(tǒng)的研究, 1999 年將低壓二氧化碳滅火系統(tǒng)的設(shè)計也納入國家規(guī)范, 低壓二氧化碳滅火系統(tǒng)產(chǎn)品的國家

13、標(biāo)準(zhǔn)也即將頒布, 技術(shù)也已經(jīng)相對成熟。15七氟丙烷、IG541、三氟甲烷和氣溶膠滅火系統(tǒng)是近幾年才出現(xiàn)的新產(chǎn)品, 國內(nèi)技術(shù)相對不成熟。目前國家對此僅有部分產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)出臺, 設(shè)計規(guī)范尚未成熟, 系統(tǒng)設(shè)計基本依據(jù)部分地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn), 設(shè)計的規(guī)范性、正確性、可靠性有待提高。特別是IG541 滅火系統(tǒng), 由于屬于可壓縮氣體單相流, 管網(wǎng)計算比較復(fù)雜,系統(tǒng)設(shè)計有誤可能引起管道破裂、防護(hù)區(qū)壓力過高等危險, 要求設(shè)計精度較高, 手工計算幾乎不可能, 系統(tǒng)設(shè)計必須采用專用的計算機設(shè)計軟件, 國外企業(yè)對此進(jìn)行技術(shù)封鎖, 使國內(nèi)該產(chǎn)品的推廣受到很大限制。當(dāng)前, 國內(nèi)少數(shù)企業(yè)經(jīng)過努力, 已經(jīng)有了自己的系統(tǒng)設(shè)計軟件

14、, 但軟件的可靠性、通用性有待提高。163、氣體滅火系統(tǒng)的選擇下面用層次分析法（AHP）分下決策：滅火系統(tǒng)評選結(jié)構(gòu)圖如圖1合理選擇滅火系統(tǒng)工程造價滅火效果環(huán)保性能對保護(hù)對象的安全性對人員的安全性技術(shù)成熟程度氣溶膠三氟甲烷混合氣體IG541七氟丙烷低壓二氧化碳高壓二氧化碳鹵代烷1130 圖1 滅火系統(tǒng)評選結(jié)構(gòu)模型17判斷矩陣及重要度計算和一致性檢驗的過程和結(jié)果如下表1表16.315 R.I.=1.26 C.I.=0.063 C.R.=CI./R.I.=0.050.1187.292 R.I.=1.36 C.I.=0.049 C.R.=CI./R.I.=0.0360.1197.617 R.I.=1.36 C.I.=0.103 C.R.=CI./R.I.=0.0760.1207.345 R.I.=1.36 C.I.=0.058 C.R.=CI./R.I.=0.0430.1217.586 R.I.=1.36 C.I.=0.098 C.R.=CI./R.I.=0.0720.1227.245 R.I.=1.36 C.I.=0.041 C.R.=CI./R.I.=0.0300.1237.228 R.I.=1.36 C