IG-541 灭火系统的设计及计算方法

IG-541 灭火系统的设计及计算方法

王致新、王煜彤

【关键词】洁净气体灭火剂

【论文摘要】IG-541是近年来得到广泛应用的性能较为优越的一种“洁净气体”灭火剂。它是由

52%氮气，40%氩气和8%二氧化碳组成的混合气体。密度略大于空气，无毒，无色，无味，惰

性，无腐蚀性，且不导电，既不支持燃烧又不和大部分物质产生反应，所以可称为纯天然的洁净

气体灭火剂。

一．前言

IG-541是近年来得到广泛应用的性能较为优越的一种―洁净气体‖灭火剂。它是由52%氮气，40%氩气和8%二氧化碳组成的混合气体。密度略大于空气，无毒，无色，无味，惰性，无腐蚀性，且不导电，既不支持燃烧又不和大部分物质产生反应，所以可称为纯天然的洁净气体灭火剂。

IG-541的灭火机理属于物理灭火方式。施放后靠把氧气浓度降低到不能支持燃烧来扑灭火灾。正常情况下，室内空气中含有21%的氧气和小于1%的二氧化碳。一旦发生火灾时，如果能将着火房间内氧气的浓度降低到15%以下，大部分普通可燃物就会停止燃烧。

另一方面，将IG-541 气体喷放到保护区后，在氧气浓度降低到12.5%以下的同时，还可使二氧化碳的浓度提高到4%左右。大气中二氧化碳浓度的增加可加快人体呼吸速率和加大吸收氧气的能力。也就是说，用二氧化碳来刺激人体更深和更快的进行呼吸，从而可补偿环境气氛中较低的氧浓度，使处于室内的人员生存条件大大改善，不至于因窒息而死亡。

由于IG-541是由大气中存在的气体混合组成的，所以它既没有臭氧耗损潜能值（ODP）。也不会对地球的温室效应产生影响，更不会产生具有长久大气寿命的化学物质。从环保角度讲是一种较为理想的洁净灭火剂。同时它也是一种有效的灭火剂，用全淹没方式能扑灭封闭空间的A类表面火，B类易燃液体火灾及C类电气火灾。

但是，由于IG-541 是单相气体灭火剂，所以它不能作局部喷射使用，也不能以灭火器方式使用。与其他气体灭火系统相比，IG-541 灭火系统所用的灭火剂体积相当大，因而需要更多的储气瓶和更粗的管道。此外，它的管道压力也特别高。如果系统设计不当，喷放时还会因管道中的IG-541气体流速达到音速而产生音障，流动受到很大的阻力；超过音速时所产生的爆震还会使系统遭到破坏。

应用范围：

IG-541灭火系统适用于扑救下列火灾：

可燃液体和可熔化固体的火灾；

可燃气体的火灾；

可燃固体的表面火灾；

电气火灾。

IG-541灭火系统适用于保护封闭空间的场所，其典型火灾危险场所：

电气和电子设备室；

通讯设备室；

国家保护文物中的金属、纸绢质制品和音像档案库；

易燃和可燃液体储存间；

喷放灭火剂之前可切断可燃、助燃气体气源的可燃气体火灾危险场所；

经常有人工作的防护区。

IG-541不适用于扑救下列火灾：

硝化纤维、火药等含氧化剂的化学制品火灾；

钾、钠、镁、钛、铀、锆等活泼金属火灾；

氢化钾、氢化钠等金属氢化物火灾。

由于IG-541灭火系统具有很多独特优点，因而近年来国内外使用日益广泛。但是，如果不能进行快速、精确的设计计算，这种系统的灭火可靠性就无法保证。遗憾地是，IG-541灭火系统的设计计算方法迄今仍被国外个别产品供应商所控制。因此，我国迄今还无法编制出自己的具有自主知识产权的IG-541灭火系统设计计算方法。不久前，作为地方性工程建设规范，上海市制订了―惰性气体IG-541灭火系统技术规程‖。不过这套技术规程中也未能提供管网设计计算方法。因此，我国唯一的这套地方性IG-541工程设计规程中针对我国的具体情况还是只能无奈地规定：―IG-541系统管网流体计算应为气体单相流，并宜采用专用的计算机软件计算。设计单位和产品供应商应对计算结果负责。‖在这套规程的条文说明中又进一步说：―这样的计算用手工来完成是不可能的。因此规定宜采用计算机软件计算。同时考虑到这样的计算机软件并未商业化，多数掌握在产品供应商手中，一般的设计单位暂时还无法取得。因此规定设计单位和产品供应商共同对计算结果负责。‖

我们是首批通过国家认证的63家软件企业之一，也是国内唯一专业从事消防工程软件开发的单位。对于IG-541灭火系统，我们的主要任务就要要打破国际垄断，独立解决问题并取得自主知识产权，使我国的IG-541灭火系统更经济、更可靠、更迅速地独立自主地发展起来。我们希望我国的IG-541灭火系统硬件生产企业能和我们共同努力，尽快地打破IG-541技术的国际垄断。

现在，我们自主研究开发的这套IG-541 灭火系统的设计计算方法和在此基础上开发的IG-541灭火系统设计计算软件已经获得了知识产权；即将投放市场。

二、系统组件及要求

1. 系统组件

IG-541全淹没灭火系统主要由储存钢瓶，钢瓶架，启动钢瓶，减压装置，选择阀组成。储存装置宜由储存容器、容器阀、高压软管、单向阀、安全泄压阀、集流管和压力指示器等组成并由支架固定。

2. 组件的基本要求

A．储存容器应能承受最高环境温度下灭火剂的储存压力，储存容器上应设泄压装置。对于主、备用系统或组合分配系统，应在集流管上的封闭管段上设置安全泄压装置。当储存绝对压力为15MPa（20℃）时，其泄压动作压力值应为20.625±1.031MPa。

B．储存容器应设压力指示器。当储存容器中充装的IG-541 压力损失超过10%时，应及时补充。

C．备用量的储存容器应与系统管网相连，应能与主储存容器切换使用。

D．储存容器上应设耐久的固定标牌，标明每个储存容器的编号、容积、充装压力和充装日期等。

E．储存容器间宜靠近防护区或有人值班处，其出口应直通室外或疏散走道；储存容器间的室内温度应为0-50℃，并应保持干燥和良好通风，避免阳光直接照射；

F．组合分配系统中，每个防护区都应设置能自动启动的选择阀。当一个防护区设有二个以上选择阀时，应有确保手动启动装置同时开启的措施。

G．灭火剂输送管道应采用GB/T 8163《输送流体用无缝钢管》。

H. 灭火剂输送管道可采用螺纹连接、法兰连接或焊接。公称直径等于或小于80mm的管道，宜采用螺纹连接；公称直径大于80mm的管道，宜采用法兰连接。