七氟丙烷、IG541、二氧化碳等气体灭火系统设计方案比较

2. 1 　各系统设计参数

系统设计参数详见表3 所示。

设计参数	高压七氟丙烷灭火系统	IG541 灭火系统
设计温度范围	0～50 ℃	0～50 ℃
灭火设计浓度	8 %	37. 5 % - 42 %
储存容器增压压力	4. 2 + 0. 1 Mpa	15Mpa
设计喷放时间	通讯机房、电子计算机房等防护区: ≤8 秒 其他防护区: ≤10 秒	灭火剂喷放至设计用量的95 %时≤60 秒、 > 48 秒
灭火浸渍时间	通讯、电子计算机房内的电器设备火灾:5 分钟 其他固体表面火灾:10 分钟	10 分钟

 

2. 2 　各系统灭火机理、系统形式、工作原理
 

2. 2. 1 　高压七氟丙烷灭火系统

1) 灭火机理

七氟丙烷在火灾中具有抑制燃烧过程基本化学反应的能力,其分解产物能够中断燃烧过程中化学连锁反应的链传递,因而灭火能力强、灭火速度快,同时还具有窒息、冷却的作用。

2) 系统形式

接合地铁工程防护区面积较大的特点,高压七氟丙烷灭火系统采用管网灭火系统,系统形式按防护区的特征采用全淹没灭火系统,管网输送方式为组合分配系统。全淹没灭火系统是在规定的时间

内,向防护区喷放设计规定用量的七氟丙烷,并使其均匀的充满整个防护区的灭火系统。组合分配系统是用一套七氟丙烷的储存装置通过管网的选择分配,保护两个或两个以上防护区的灭火系统,减少灭火剂的用量,节省系统投资。
 

2. 2. 2 　IG541 灭火系统

1) 灭火机理

IG541 是由52 %的氮气、40 %的氩气和8 %的二氧化碳三种自然存在于大气中的气体组成,其灭火机理主要依赖物理作用灭火,即通过向防护区空间内喷入适量混合气体来稀释和降低空间中的可燃气体和氧气的浓度,从而达到抑制和扑灭火灾的目的。

2) 系统形式

接合地铁工程防护区面积较大的特点,IG541 灭火系统采用管网灭火系统,系统形式按防护区的特征采用全淹没灭火系统,管网输送方式为组合分配系统。
 

2. 2. 3 　优缺点比较

高压七氟丙烷灭火系统、IG541 灭火系统优缺点比较详见表4 所示。

优缺点 比较	高压七氟丙烷灭火系统	IG541 灭火系统
优点	七氟丙烷灭火剂通过化学作用抑制燃烧过程中的化学反应达到灭火目的,灭火效率较高、灭火速度快,是到目前为止 灭火效率最接近1301 的灭火剂。高压七氟丙烷灭火系统设计浓度低,气瓶量较少,一个典型车站气瓶室占用面积较小。 七氟丙烷灭火系统贮存压力低,易于管理。	IG541 气体来源于大气,没有温室效应,喷放后对设备和环境没有影响,是一种绿色环保型灭火剂。IG541 气体灭火系统保护距离长,灭火浓度跨越范围较大,一般在地铁车站两端各设置一个气瓶间就可以满足系统要求,土建布置灵活,对保护区的布置限制少,能较好的体现组合分配式系统的优点。
缺点	七氟丙烷灭火浓度跨越范围小,在维持一定的浸渍时间 时由于受空间密闭的影响,药剂总难免会泄漏,因此,七氟丙 烷造成复燃的可能性就较大,同时对保护区的布置限制较多, 不利于组合分配式系统的设计。关于七氟丙烷毒性及致癌问 题,目前学术界有争论,及其副作用是否比1301 小还有待研 究。不过七氟丙烷在灭火过程中会释放出氢氟酸,其酸气的 生成量是1301 的8～10 倍,实际酸气的生成量大约为 300PPM,远大于短时间内接触50PPM氢氟酸即为危险浓度 的国际标准,在此环境内,超过一分钟,人就有生命危险。因 此,在经常有人的场所慎重使用七氟丙烷灭火剂。七氟丙烷 在灭火过程中分解出的氢氟酸虽为弱酸,但其具有特异的腐 蚀性,对特定物质可造成很大的损害。	贮存压力高达15MPa ,使该系统对各产品部件的性能、制 造工艺及输送管道的承压标准都提出了较高的要求,在使用 中安全防范要求高。如果系统设计不当,喷放时还会因管道 中的IG541 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。IG541 气体灭火系统的灭火机理以窒息作用为主,设计浓度高,气瓶 数量多。在喷放后的一段时间内混合气体以设计浓度和空气 混合,可以在较长的时间内保持灭火浓度,即使保护区没有采 取特别的密封措施,系统也能在20 分钟后保持灭火所需的浓 度。但一旦失压,由于各气体分子量不同,有可能产生各气体 分离现象,即失去了混合气体的本性,从而影响灭火效果。

根据2006 年5 月1 日起实施的《气体灭火系统设计规范》( GB50370 - 2005) ,加强了对人身安全的考虑,规定有人工作的防护区的灭火设计浓度、实际使用浓度应低于有毒性反应浓度,由于高压七氟丙烷灭火系统灭火设计浓度跨越范围小,单个灭火剂储瓶的储存量大,因此为保证不同防护区的灭火设计浓度均在在规范许可范围内,同一车站会出现不同充装密度或不同充装容积的钢瓶。结合工程的实际情况(火灾类型主要是A 类表面火灾、电气火灾;保护对象为电气设备及精密设备;保护区面积大且较为分散;管网复杂;对人员的安全性高等) ,设计推荐采用IG541 气体灭火系统。