烟烙尽灭火系统与其他气体灭火系统的比较

2 烟烙尽气体灭火系统与其他气体灭 火系统的性能比较
设置气体灭火系统的目的在于防止或减少火灾 损害 , 保证人的生命和财产安全, 因此对一个气体灭 火系统而言, 其工作的可靠性应放在首位, 在保证系 统安全可靠的前提下 , 力求做到技术 先进、 经 济合 理、 使用方便。现从以下六个方面来进行烟烙尽与 其他气体灭火系统之间的性能比较。 2 1 保护环境 衡量环境影响因素主要使用以下三个指标: ( 1) 对大 气 臭氧 层 不 破坏 , 臭 氧消 耗 潜 能 值 GDP = 0; ( 2) 无温室效应, GWP = 0 或 GWP 很低; ( 3) 在大气中存活寿命短。
化碳 ( 8% ) 三种气体混合而成的, 是为取代已被全球 先进国家禁止使用的哈龙气体而特别研制开发的。 1 1 工作特点 在正常大气层的空气中 , 存在大约 21% 的氧气
和约 0 08% 的二氧 化碳。对于 一般燃烧只要 环境 中含氧量低于 15% , 大部分物料都燃烧不起来。烟 烙尽气 体喷放 后, 可 将保 护区 内的含 氧量 降低 至 12 5% 左右, 而把二氧化碳的含量提高至 2% ~ 5% ; 二氧化碳含量的提高会刺激人的呼吸中枢神经 , 促 使人体加快呼吸或深呼吸, 从而增加血液中的含氧 量, 加速血液循环, 保证人体在低氧环境下 ( 12 5% 左右) 仍能正常呼吸。这样 , 在烟烙尽气体喷放后 , 既可达到灭火效果, 又可保障人的生命安全。 1 2 灭火特性 烟烙尽气体通过控制、 抑制和扑灭的手段将火 扑灭。 ( 1) 控制。在烟烙尽气体开始喷放的 10s 内, 保 护区内的含氧量已可下降至制止火势扩大的阶段 , 从而使火情得到控制。 ( 2) 抑制。在保护区内含氧量下降的过程中, 烟 烙尽气体会迅速减弱火势。 ( 3) 扑灭。在经过控制、 抑制的过程后 , 火苗会 被完全扑灭。由于烟烙尽气体的相对密度和大气非 常接近, 因此只要继续维持保护区密闭一段时间, 以 烟烙尽气体特优的浸渍时间即可防止复燃; 而且由 于烟烙尽在喷放时不会产生温差和雾化效应, 不会
器、 精密设备、 贵重档案等不因灭火剂喷放的副作用 而发生破坏或损害。 二氧化碳灭火剂中的二氧化碳是以液 态储存 的, 其喷放时在由液态转化为气态过程中会从周围 环境中吸收大量热量, 从而使防护区内的温度在短 时间内急剧下降 , 造成精密仪器/ 设备或珍贵财物因 冷激! 或 冷脆! 作用而损坏。此外 , 由于二氧化碳 喷放时产生的冷凝作用, 使空气中的水蒸汽大量凝 结, 在防护区内产生严重的 结露! 现象 , 甚至会有滴 水现象发生而损坏财物。以上现象尤其是对计算机 房、 通讯机房设备内的集成芯片、 电路及其他带电设 备有极大影响, 有时所造成的损失是不可估计的。 FM- 200 灭火时 , 冷凝效应虽然没有 CO2 灭火 时的大 , 但由于 FM - 200 的储存状态亦为液态 , 当 其喷放气化时同样会有些冷凝现象 , 但这种现象经 多次试验证明并不影响其对电子/ 电器等精密设备 或其他带电设备的保护。 烟烙尽 ( INERGEN) 是 以压缩气体 方式储存 而 非液态储存 , 当其喷放时 , 环境温度只降低 1~ 2 , 不会造成冷凝效应 , 亦不会产生 冷激! 、 冷脆! 或 结露! 等现象; 其喷放时 , 同时还会降低大气湿度 , 不会产生静电反应 ; 烟烙尽气体喷放后不会产生任 何热分解物或残留物。烟烙尽气体的这种特性 , 对 于保护电子、 电器等精密设备、 重要档案、 珍贵财物 以及其他带电设备而言, 是不可或缺的。 2 4 视野问题 用 CO2 喷放灭火时 , 由于其冷凝效应会在保护 空间内造成比较大的雾化效果 , 阻碍了保护空间内 尚未撤离人员的视线 , 使其无法迅速撤离现场 , 后果 非常严重。 用 FM - 200 喷放灭火时 , 虽然不会影响人的视 野, 但其在极高温环境下会产生热分解物。 烟烙尽喷放灭火时, 由于其是气态储存的大自 然组态气体, 不仅不会影响人的视野, 不产生任何热 分解物, 而且在该环境中 , 人体仍可保持清醒, 从而 保障防护区内的工作人员安全 , 迅速地撤离现场。 2 5 保护距离 二氧化碳气体灭火系统充装压力一般为 6MPa 左右 , 其管网距离最远不超过 100m 。 FM- 200 气体灭火系 统作为一种 低压灭火 系 统, 充装压力为 2 5MPa 。其本身的压力已经决定了 只能作为近距离保护使用 ( 约 25m) 。 烟烙尽作为高压气体灭火系统 ( 常用两种烟烙 尽系统 , 充装压力分别为 20MPa 和 15MPa) , 其保护 32
出现冷凝现象, 亦不会产生任何热分解物 , 因此对保
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烟烙尽气体灭火系统简介
烟烙尽气体是由氮气( 52% ) 、 氩气( 40% ) 和二氧
护区内的设备不会造成不良影响, 且只需经过简单 的整理 , 即可恢复生产 , 从而大大减少了火灾之外因 灭火剂带来的经济损失。 1 3 优越性能 1 3 1 烟烙尽保护人类生命 烟烙尽经全世界大部分的医学界权威机构批准 使用, 并被认同为灭火的安全气体。 烟烙尽亦是第Hale Waihona Puke Baidu种对人体作过全面安全实验的 气体, 数以千计的人在试验中及试验后, 身体均没有 不良反应和病态反应。 1 3 1 1 保证人体呼吸 烟烙尽气体喷放后 , 将保护区内的含氧量降低 至 12 5% 左右 , 同 时也 把二 氧化碳 的含 量提 高至 2% ~ 5% 。二氧化碳含量的提高会刺激人的呼吸中 枢神经 , 促使人体加快呼吸或深呼吸 , 从而增加血液 中的含氧量 , 加速血液循环 , 以保证人体在低氧环境 下 ( 12 5% 左右 ) 仍能正常呼吸。 1 3 1 2 逃生通道不会被遮挡 烟烙尽是以压缩气体形式储存 , 气体喷放后的 温度和室温相近, 因此在喷放时不会引起雾化现象, 亦即不会对逃生通道造成遮挡。 1 3 1 3 无毒害物质产生 烟烙尽气体是由三种自然界本身存在的气体混 合组成, 美国洁净气体灭火系统标准 ( NFPA2001) 将 其列为惰性气体灭火剂 , 编号 IG- 541。该气体在 高温下不会产生毒害物质。 1 3 2 烟烙尽保护财产 ( 1) 无腐蚀性分解物产生。烟烙尽气体属于惰 性气体 , 而非化学合成气体 , 不会因燃烧或高温而产
水电站设计 D H P S
第 23 卷 第 1 期 2007年3月
烟烙尽灭火系统与其他气体灭火系统的比较
李
( 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院 , 四川 成都 610072) 摘 要 : 在民用建筑的消防设计中 , 越来越多地采用气体灭火系统来保护重要设备及数据。烟烙尽灭火系统在 保证快速灭火的 同
几种灭火剂的环境特性参数见表 1。
表 1 几种灭火剂的 环境特性参数
灭火剂类型 烟烙尽 CO2 FM - 200 哈龙 1301 GDP 值 0 0 0 16 GWP 值 0 1 2 050 5 800 大气中存活寿命 / a 0 120 31~ 42 100
表 1 明显显示 , 1301 环境特性的三个指标都很 高 , 对环境有严重的不良影响 ; CO2 和 FM - 200 对 臭氧层 不破坏 , GDP = 0, 但 在大气 中存 活寿 命也 长 , 同时大量的 CO2 和 FM - 200 进入空气中 , 对全 球温室效应会有较大影响。惰性气体 IG541( 即 IN ERGEN 烟烙尽) 来自大气又回归大气, 对环境无影 响 , 不存在温室效应, 不破坏臭氧层, 无残留物, 无热 分解物, 是一种真正意义上的 零! 污染气体。因此 从保护环境、 不污染地球, 从不破坏臭氧层的环保要 求来比较, 烟烙尽的性能优势是勿用置疑的。 2 2 保护生命 安全因素主要是指药剂毒性低, 对人体无影响。 几种灭火剂的毒性参数见表 2。
表 2 几种灭火剂 的毒性参数
杯式燃烧法 的灭火浓度 ( 1%V / V ) 哈龙 1301 2 9~ 3 9 灭火剂 类 型 FM - 200 烟烙尽 CO 2 5 8~ 6 6 29 1 28 0 系统设计 最小浓度 ( 1%V / V ) 5 7 37 5 34 NOA EL LOA EL LC50 ( 1% V / V ) ( 1%V / V ) / % 5 9 0 43 7 5 10 5 52 > 80 > 80
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保护财产 保护财产的意义主要是指防护区内的 电子仪
距离可远至上百米。 2 6 系统投资 影响系统投资的主要因素是系统设备投资、 系 统瓶站建筑投资及系统维护保养费用等。而每种系 统投资的相互比例并非一个定值, 现仅以定性分析 和经验数据相结合的方法来比较各系统的投资。 2 61 系统设备投资 在每种设备投资中起主导作用的是钢瓶投资和 灭火剂本身的投资。一般来说, 对于某一特定的防 护区 , 每种气体的设计灭火浓度直接决定着灭火剂 的用量 , 也影响到钢瓶的用量( 烟烙尽气体以气态储 存 , 钢瓶用量会有所增加 ) 。此外, 就灭火剂本身的 价格而言, 二氧化碳是最便宜的 , 烟烙尽的价格比二 氧化碳会稍微贵一些, 而 FM- 200 的价格相对前二 者而言就更贵一些。 综合考虑以上因素 , 可基本确定每种系统设备 投资的高低。 每种灭火剂的最低设计灭火浓度 : FM- 200 ∀ ∀ ∀ 7% ; 二氧化碳 ∀ ∀ ∀ 34% ; 烟烙尽 ∀ ∀ ∀ 37 5% 。 当某工程内有多个防护区需要保护时, 设计时 就需根据众多防护区的具体情况采用组合分配的形 式 , 即仅使用一套或尽可能少的几套系统来保护数 个甚至数十个防护区 , 这样可大大节省系统设备投 资。如果几个防护区的管网距离均比较短 , 且集中 靠近气瓶间, 就可以考虑采用 FM - 200 气体灭火系 统 ; 但是, 有很多情况是几个防护区比较分散 , 气瓶 间到其中一个或几个防护区的管网距离比较远时, 若采用 FM- 200 系统, 则需要增加一套或几套 FM - 200, 同时还要相应增加几个气瓶间 , 这样势必加 大投资。而烟烙尽系统 , 由于其气体是以高压气态 储存的 , 输送距离可长达上百米 , 大大超过了其他以 液态储存的灭火剂的输送距离。而灭火剂允许的输 送距离越长, 在符合国内相关规范、 标准的前提下, 一套系统可用以保护的防护区的数量就越多 , 系统 设备的投资相应就越低。所以, 当采用组合分配系 统时, 防护区的数量越多、 越分散, 采用烟烙尽气体 灭火系统的相对投资就越经济。 2 6 2 系统瓶站建筑投资 瓶站建筑投资与瓶站建筑使用面积直接相关。 此外, 从建筑物中不同位置的房价不同可见, 瓶站所 处的位置也直接影响系统瓶站的建筑投资。 对于防护区集中且靠近瓶 站的系统, FM - 200 气体灭火系统所需的瓶站面积远远低于二氧化碳和 ( 下转第 44 页)
收稿日期: 2005- 03- 21 作者简介: 李
( 1975- ) , 女 , 四川成都人 , 高级工程师 , 主要从事电站厂房及生活区给排水设计。
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生腐蚀性分解物 , 不会对保护区内的设备造成损害。 ( 2) 无冷凝效应。烟烙尽是以压缩气体形式储 存而非液态储存 , 在烟烙尽气体喷发时保护区内的 温度变化仅 1 左右 , 因此不会造成冷凝效应。这 一点对电子、 电器等贵重设备极其重要。 ( 3) 无残留物。烟烙尽气体属于惰性气体 , 喷放 后不会产生任何热分解物, 亦不会有任何残留物出 现, 不会对保护区内的设备造成任何污染或破坏。 ( 4) 长时间浸渍。烟烙尽气体的相对密度和大 气非常接近, 为大气的 1 17 倍。该特点使烟烙尽气 体可以在保护区内存留比较长的时间而不会很快流 失, 从而保证烟烙尽气体具有极良好的长时间浸渍 功能 , 达到防止复燃的目的。 ( 5) 降低湿度。烟烙尽气体喷放时, 可降低保护 区内的湿度 , 从而减少室内大气的导电性。该特性 对于保护电子、 电器等贵重设备亦是非常重要的。 1 3 3 烟烙尽保护环境 ( 1) 不破坏臭氧层。烟烙尽气体是由大自然气 体混合而成的, 而非化学气体 , 根本不存在破坏臭氧 层的可能。 ( 2) 不损害地球。烟烙尽气体由大自然气体混 合而成 , 且属惰性气体, 喷放后不会产生热分解物 , 对地球不会造成任何污染或损害。 ( 3) 无温室效应。二氧化碳的过量排放是造成温 室效应的原因之一, 虽然烟烙尽的气体组成中含有二 氧化碳, 但其仅占整个气体组成的 8% , 当烟烙尽气体 释放后, 8% 的二氧化碳混合到大气中实是微不足道。 ( 4) 无存留时间。烟烙尽气体由大自然气体混 合而成, 释放后其中的气体成分会还原到大气中去 , 因此不存在气体在大气中存留的问题。
注 : LC50 ∀ 近 似 致 死 浓 度 ; N OAEL ∀ 未 观 察 到 不 良 影 响 级 ; LOA EL ∀ 可观察到不良影响级。
( 1) 众所周知, 二氧化碳的灭火原理是通过向一 个封闭空间喷入大量的 CO2 后, 使空气中氧的含量 降低 , 通常空气中 氧的含量为 21% , 对绝大多数物 质的燃烧而言 , 只要使空气中氧的含量降低到 15% 以下, 即达到窒息终止燃烧的目的 ; 但是 , 二氧化碳 的窒息作用对人体有致命的危害, 对经常有人工作 或停留的场所不可使用。 CO2 气体释放前, 人员必 须离开现场 , 34% 以上浓度会使人窒息死亡。 当哈龙 1301 浓度为 5% ~ 10% 时 , 人员停留时 间不可超过 1min。 当 FM- 200 浓度在 9% ~ 10% 中, 不可超过 1min。 烟烙尽是惰性气体 , 人员可以在现场停留。 ( 2) 尽管大多数氢氟烃类洁净灭火剂的毒性很 小 , 然而其在极高热环境下进行分解或与其他物质 发生化学反应的产物, 可能具有危害性, 这种产物常 具有一 种 剧 烈的 辛 辣 气味。而 惰性 气 体 烟烙 尽 ( IG541) 在灭火过程中不 会分解, 不会产生 燃烧产 物 , 亦不会有残留物。因此, 就安全性而言, 烟烙尽 的优越性能亦是无可比拟的。 31
时 , 不对人体和环境造成不良影响。本文就烟烙尽灭火系统与几种常见的气体灭火系统作一比较。 关键词 : 民用建筑物 ; 消防设计 ; 灭火系统 ; 烟烙尽系统; 哈龙 ; FM 200; CO 2 系统 ; 性能 中图法分类号 : TU 892 文献标识码 : B 文章编号 : 1003- 9805( 2007) 01- 0030- 03