某工程氣體滅火系統(tǒng)選擇報(bào)告

簡介：此氣體滅火系統(tǒng)選擇報(bào)告對(duì)常用滅火氣體進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析，根據(jù)工程情況選擇適合的滅火介質(zhì)．對(duì)不同工程有參照意義．

關(guān)鍵字：氣體滅火滅火劑二氧化碳CO21、概述1.1工程概述1.2本工程消防設(shè)計(jì)內(nèi)容本工程消防設(shè)計(jì)的內(nèi)容為擴(kuò)建廠區(qū)及設(shè)施的消防給水系統(tǒng)、室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、固定水消防系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、移動(dòng)式滅火器配置、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。2設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)的場(chǎng)所本期工程有一座集中控制樓，2臺(tái)機(jī)組共用一個(gè)集控樓。根據(jù)《火力發(fā)電廠與變電所設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50229—96）的規(guī)定，本工程需在集中控制樓內(nèi)的下列房間設(shè)氣體滅火系統(tǒng)：●單元控制室（屬有人場(chǎng)所）●工程師站（屬有人場(chǎng)所）●SIS功能站/機(jī)房●電子裝置室●電子設(shè)備間●鍋爐熱控配電間3氣體滅火系統(tǒng)的類型與選擇氣體滅火系統(tǒng)的類型較多，通常按應(yīng)用方式、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、儲(chǔ)存壓力等級(jí)、管網(wǎng)布置形式進(jìn)行分類，詳見表3—1。表3—1分類方式系統(tǒng)類型滅火劑按應(yīng)用方式分類全淹沒滅火系統(tǒng)CO2、FM2000、煙烙盡局部應(yīng)用滅火系統(tǒng)統(tǒng)CO2按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分分類管網(wǎng)系統(tǒng)組合分配系統(tǒng)CO2、FM2000、煙烙盡單元獨(dú)立系統(tǒng)CO2、FM2000、煙烙盡無管網(wǎng)裝置CO2、FM2000按儲(chǔ)存方式分類高壓系統(tǒng)CO2、FM2000、煙烙盡低壓系統(tǒng)CO2按管網(wǎng)布置形式分分類均衡管網(wǎng)系統(tǒng)CO2、FM2000、煙烙盡非均衡管網(wǎng)系統(tǒng)CO2、FM2000、煙烙盡注：滅火劑僅以二氧化碳（CO2）、FM200、煙烙盡為例。在設(shè)計(jì)火電廠控制樓的氣體滅火系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)規(guī)范要求、防護(hù)區(qū)的特點(diǎn)及滅火劑的類型，通常采用組合分配或單元獨(dú)立的全淹沒滅火系統(tǒng)，并按均衡管網(wǎng)布置。本工程的氣體滅火系統(tǒng)采用組合分配式全淹沒滅火系統(tǒng)，設(shè)各自獨(dú)立的滅火系統(tǒng)，按均衡管網(wǎng)布置設(shè)計(jì)。4氣體滅火劑的類型與選擇4.1氣體滅火劑的類型在各種氣體滅火劑中，鹵代烷（Halon）“1211”和“1301”滅火劑以其滅火效率高、安全潔凈、毒性低、腐蝕性小、存儲(chǔ)時(shí)間長、適用性廣等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛和長期的應(yīng)用。但由于鹵代烷滅火劑以及氯氟烴（CFC）制冷劑、噴霧劑、發(fā)泡劑等對(duì)大氣臭氧層造成了明顯的耗損破壞，為了保護(hù)大氣臭氧層，在世界環(huán)保組織的推動(dòng)下，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署組織召開了多次國際會(huì)議，從1985年起，先后通過了多項(xiàng)關(guān)于保護(hù)臭氧層的國際條約。目前，鹵代烷滅火劑已在美國和很多發(fā)達(dá)國家停止生產(chǎn)和使用，我國擬訂于2005年停止生產(chǎn)和使用鹵代烷1211滅火劑、2010年停止生產(chǎn)和使用鹵代烷1301滅火劑，國內(nèi)外的科學(xué)家和工程技術(shù)人員現(xiàn)在正在積極研究開發(fā)新型環(huán)保滅火劑，并繼續(xù)發(fā)展和完善原有惰性氣體滅火系統(tǒng)。當(dāng)前，在諸多的鹵代烷替代物中，以CO2、FM200、煙烙盡在火電廠工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用較多，本工程擬選擇這三種氣體滅火劑及相應(yīng)系統(tǒng)作比較。三種氣體滅火劑與鹵代烷“1301”性能參數(shù)的綜合比較詳見表4.1—1。4.2氣體滅火劑的特性及系統(tǒng)設(shè)計(jì)概要4.2.1二氧化碳（CO2）在常溫條件下，CO2以無色、無味的氣體存在，根據(jù)其物理特性，有二種儲(chǔ)存方式：⑴以常溫儲(chǔ)存于壓力容器內(nèi)，即高壓儲(chǔ)存（在20℃氣溫下，儲(chǔ)存壓力為5.17MPa），相應(yīng)的滅火系統(tǒng)稱為高壓系統(tǒng)；⑵在所控制的低溫條件下將CO2儲(chǔ)存于壓力容器內(nèi)，即低壓儲(chǔ)存（在-18℃時(shí)儲(chǔ)存壓力為2.07MPa），相應(yīng)的滅火系統(tǒng)稱為低壓系統(tǒng)。CO2滅火作用主要用于窒息，其次是冷卻，為物理反應(yīng)。在眾多的鹵代烷滅火系統(tǒng)的替代系統(tǒng)中，以CO2滅火系統(tǒng)技術(shù)最為成熟，應(yīng)用也最廣泛。在國內(nèi)，以高壓系統(tǒng)最為普遍，近幾年，低壓CO2滅火系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展也很快。CO2滅火系統(tǒng)較為經(jīng)濟(jì)，能輸送較遠(yuǎn)距離，但其較高的滅火濃度對(duì)人非常危險(xiǎn)，不宜用于有人場(chǎng)所。另外，一些資料表明，在釋放過程中的冷凝現(xiàn)象可能會(huì)對(duì)電子元件造成損害。表4.1—1參數(shù)項(xiàng)二氧化碳（CO2）七氟丙烷（FM200）煙烙盡（Inergen）化學(xué)式CO2CF3CHFCFF3注1分子量4417034儲(chǔ)存壓力（20℃℃）MPa5.172.515最小設(shè)計(jì)滅火濃度度％，v/v34737.5.ODP（臭氧耗損損潛能值）CFC111=1.0000GWP（溫室效應(yīng)應(yīng)潛能值相對(duì)對(duì)于CO2）120500毒性數(shù)據(jù)NOAEL％，vv/v34％濃度使人窒息943LOAEL％，vv/v10.552大氣中存活壽命（年年）

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注1：含N252％；Ar40％；CO28％。本工程采用全淹沒滅火系統(tǒng)，將被保護(hù)房間劃分為六個(gè)保護(hù)區(qū)，CO2的設(shè)計(jì)用量按下式計(jì)算：M=Kb(K1A+K2V)式中：M—CO2設(shè)計(jì)用量（kg）；Kb—物質(zhì)系數(shù)；K1—面積系數(shù)（kg/m2）,取0.2kg/m2；K2—體積系數(shù)（kg/m3）,取0.7kg/m3；A—折算面積（m2）；V—防護(hù)區(qū)的凈容積（m3）；各防護(hù)區(qū)的劃分情況及設(shè)計(jì)用量詳見表4.2—1。按《二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50193—93）的規(guī)定，依據(jù)各防護(hù)區(qū)可燃物的類型，其設(shè)計(jì)濃度應(yīng)為47％，物質(zhì)系數(shù)為1.50。表4.2—1項(xiàng)目建筑幾何尺寸（L×B×H）總表面積（m2）體積（m3）設(shè)計(jì)濃度％滅火劑設(shè)計(jì)用量（kg）單元控制室13.5×21××5.2925.81474.2471826工程師站4.6×8×5..2204.64191.3647262SIS功能站/機(jī)機(jī)房4.6×8×5..2204.64191.3647262電子裝置室（21×21－4..6×16）×5.21219.441910.48472372電子設(shè)備間4.6×21×55.2459.44502.3247665鍋爐熱控配電間7×12.1×55.2368.04440.4447573對(duì)于組合分配系統(tǒng)，CO2的儲(chǔ)存量不應(yīng)小于最大一個(gè)防護(hù)區(qū)的儲(chǔ)存量，本工程以電子裝置室所需的滅火劑用量（2372kg）為最大，按此進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于總用量不大，因此設(shè)計(jì)考慮采用高壓滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)由儲(chǔ)存裝置、選擇閥與噴頭、管道及其附件等組成，系統(tǒng)儲(chǔ)存量為2562kg，需容量為70L、充裝率取0.60kg/L的儲(chǔ)瓶組61套。本期工程集中控制樓中，設(shè)二套高壓CO2滅火系統(tǒng)（一備一用）。4.2.2七氟丙烷（FM200）七氟丙烷（美國商標(biāo)名稱為FM200）滅火劑是一種無色、幾乎無味、不導(dǎo)電的氣體，密度大約為空氣的6倍，采用高壓液化儲(chǔ)存。七氟丙烷（FM200）的滅火機(jī)理為抑制化學(xué)鏈反應(yīng)，其滅火機(jī)理及滅火效率與鹵代烷“1301”相類似，為主動(dòng)滅火，在幾種替代物中是較為有效的一種。七氟丙烷（FM200）是毒性較低、無色、無味、無二次污染的氣體，對(duì)人體產(chǎn)生不良影響的體積濃度臨界值為9％，其最小設(shè)計(jì)滅火濃度為7％，因此，正常情況下對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生不良影響，可用于經(jīng)常有人活動(dòng)的場(chǎng)所，特別是它不破壞大氣臭氧層，符合環(huán)境要求。由于滅火濃度較低，因而儲(chǔ)瓶數(shù)量較少，占地面積也較小，而且各項(xiàng)指標(biāo)較為合理，系統(tǒng)功能完善、工作準(zhǔn)確可靠，長期儲(chǔ)存不泄露。但其滅火系統(tǒng)也有自身的弱點(diǎn)：輸送距離短，因?yàn)闇缁饎┑尼尫疟仨氃谑敕N之內(nèi)完成，達(dá)到滅火濃度，否則產(chǎn)生的酸性分解物對(duì)人體有害，對(duì)被保護(hù)設(shè)施也有腐蝕性，用于組合分配系統(tǒng)時(shí)，各防護(hù)區(qū)位置應(yīng)相對(duì)集中。另外滅火劑價(jià)格也較高。七氟丙烷（FM200）只用于全淹沒系統(tǒng)，其滅火設(shè)計(jì)用量按下式計(jì)算：W=（KV/S）·C/（100－C）式中：W—七氟丙烷（FM200）設(shè)計(jì)用量（kg）；C—設(shè)計(jì)滅火濃度（％）；V—防護(hù)區(qū)的凈容積（m3）；K—海拔高度修正系數(shù)，取K=1.0；S—七氟丙烷（FM200）過熱蒸汽在101Kpa和防護(hù)區(qū)最低環(huán)境溫度下的比容（m3/kg）；七氟丙烷（FM200）不同溫度下的過熱蒸汽比容，應(yīng)按下式計(jì)算：S=K1+K2×T式中：T—溫度（℃）取20℃；K1—0.1269；K2—0.000513；S=0.1372m3/kg；各防護(hù)區(qū)的幾何尺寸及設(shè)計(jì)用量詳見表4.2—2。表4.2—2項(xiàng)目建筑幾何尺寸（L×B×H）體積（m3）設(shè)計(jì)濃度％滅火劑設(shè)計(jì)用量（kg）單元控制室13.5×21××5.21474.28934工程師站4.6×8×5..2191.368121SIS功能站/機(jī)機(jī)房4.6×8×5..2191.368121電子裝置室（21×21－4..6×16）×5.21910.4881211電子設(shè)備間4.6×21×55.2502.328318鍋爐熱控配電間7×12.1×55.2440.448279集控樓該層各個(gè)房間布置較為緊湊，因此各房間自身為一防護(hù)區(qū)，設(shè)一套六組組合分配系統(tǒng)，其儲(chǔ)存量按最大一個(gè)防護(hù)區(qū)的儲(chǔ)存量考慮，本工程以電子裝置室所需的滅火劑用量（1211kg）為最大，采用儲(chǔ)瓶容積為70L的17個(gè)（容量70L，充裝量75kg，充裝壓力2.5MPa）FM200氣體鋼瓶及6個(gè)氣體啟動(dòng)鋼瓶，總儲(chǔ)量為1275kg。系統(tǒng)由儲(chǔ)存裝置、氣體滅火控制器、控制閥、壓力釋放閥、噴頭、管道及其附件等組成。本期工程集中控制樓設(shè)一套組合分配系統(tǒng)。4.2.3煙烙盡（IG—541）煙烙盡滅火劑由52％氮、40％氬、8％二氧化碳三種氣體組成，比空氣略重，屬于惰性氣體滅火劑，以氣態(tài)儲(chǔ)存，其儲(chǔ)存壓力為15MPa。煙烙盡的滅火機(jī)理是通過降低防護(hù)區(qū)中的氧氣濃度（由空氣正常含氧量的21％降至12.5％），使其不能維持燃燒而達(dá)到滅火的目的，為物理反應(yīng)，屬被動(dòng)滅火。煙烙盡是一種綠色環(huán)保型滅火劑，在滅火時(shí)不會(huì)發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，不污染環(huán)境，無毒、無腐蝕，具有良好的電絕緣性能，不會(huì)對(duì)被保護(hù)設(shè)備構(gòu)成危害，也無須延遲噴放，這是其它滅火劑所不具備的特點(diǎn)。IG541混合氣體滅火劑在42.8％的滅火濃度下，人或者動(dòng)物不會(huì)感到不適應(yīng)，這是由于此時(shí)保護(hù)區(qū)內(nèi)的二氧化碳含量在4％～5％之間，提高了人或動(dòng)物的呼吸頻率，這樣可以使人或動(dòng)物氧氣的攝入量與在正?？諝庀卵鯕鈹z入量保持一致。另外，混合氣體以設(shè)計(jì)濃度和空氣混合后，可以在較長的時(shí)間內(nèi)保持這一滅火濃度，即使保護(hù)區(qū)沒有采取特別的密封措施，系統(tǒng)也能在20分鐘后保持滅火所需的濃度。另外滅火劑價(jià)格便宜，輸送距離也很長，這對(duì)于保護(hù)相距較遠(yuǎn)的保護(hù)區(qū)十分有利，由于滅火氣體可充分與空氣混合，故能有效防止復(fù)燃。但因是被動(dòng)滅火，其滅火效果略差，其高壓氣態(tài)儲(chǔ)存方式帶來了儲(chǔ)瓶數(shù)量大，占地面積大，系統(tǒng)造價(jià)高的缺點(diǎn)。煙烙盡只用于全淹沒系統(tǒng)，其滅火設(shè)計(jì)用量按下式計(jì)算：W=2.303V/S［lg100/（100－C）］VS·β式中：W—煙烙盡設(shè)計(jì)用量（m3）；S=0.65799+0.00239T；T—防護(hù)區(qū)內(nèi)最低溫度℃；C—煙烙盡容積百分比濃度（％）；V—防護(hù)區(qū)的凈容積（m3）；VS—20℃時(shí)比容，VS=0.707m3/kg；β—海拔高度修正系數(shù)，取β=1.0；各防護(hù)區(qū)的幾何尺寸及設(shè)計(jì)用量詳見表4.2—3。表4.2—3項(xiàng)目建筑幾何尺寸（L×B×H）體積（m3）設(shè)計(jì)濃度％滅火劑設(shè)計(jì)用量（m3）單元控制室13.5×21××5.21474.237.5741工程師站4.6×8×5..2191.3637.596SIS功能站/機(jī)機(jī)房4.6×8×5..2191.3637.596電子裝置室（21×21－4..6×16）×5.21910.4837.5960電子設(shè)備間4.6×21×55.2502.3237.5252鍋爐熱控配電間7×12.1×55.2440.4437.5221對(duì)于組合分配系統(tǒng)，煙烙盡的儲(chǔ)存量不應(yīng)小于最大一個(gè)保護(hù)區(qū)的儲(chǔ)存量，本工程以電子設(shè)備間所需的滅火劑用量960m3為最大，按此進(jìn)行設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)為高壓系統(tǒng)，由儲(chǔ)存裝置、選擇閥與噴頭、減壓孔板、管道及其附件等組成。本工程在集中控制樓設(shè)一套煙烙盡滅火系統(tǒng)，每套系統(tǒng)設(shè)有12.4m3容量的儲(chǔ)瓶組78套，儲(chǔ)存滅火劑量967.2m3.4.3滅火系統(tǒng)選擇比較根據(jù)以上確定的各滅火系統(tǒng)，初步計(jì)算出幾種滅火系統(tǒng)的設(shè)備器材價(jià)格，詳見表4.3—1。表4.3—1項(xiàng)目高壓CO2滅火系統(tǒng)FM200滅火系系統(tǒng)煙烙盡滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)滅火濃度（％％）47837.5滅火劑儲(chǔ)量2562kg1275kg967.2m3儲(chǔ)存裝置數(shù)量（套套）611778滅火器儲(chǔ)存壓力（20℃Pa）5.752.515儲(chǔ)瓶間面積比例（％％）6（高壓）26設(shè)備器材價(jià)（萬元元）168121134注：CO2滅火系統(tǒng)備用量等于儲(chǔ)存量2562kg，其氣體及相應(yīng)設(shè)備價(jià)格取成套設(shè)備的0.7。5結(jié)論通過上述的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較可以看出，雖然CO2滅火系統(tǒng)在單位價(jià)格上相對(duì)較低，但根