气体灭火系统在地铁的应用

地铁地下车站空间小, 人员流动性大、密度高, 电气设备相对集中密度大, 容易发生电气火灾, 一旦发生火灾, 极易造成人员伤亡。而气体灭火系统是用于扑灭电气火灾的有效、可行的选择。
 

一、气体灭火系统的适用范围及特点分析
 

1.适用范围

气体灭火剂可以扑救的火灾包括: 可燃气体火灾, 如甲烷、乙烯、煤气、天然气等; 甲、乙、丙类液体火灾, 如烃类、醇类、有机溶剂类等; 可燃固体表面火灾; 电气火灾。一般来讲气体灭火系统只用来保护建、构筑物内部发生的火灾; 而建、构筑物本身发生的火灾, 宜用其它方法扑救。在国家标准《建筑设计防火规范》( GBJ16- 87) 和《高层民用建筑设计防火规范》( GB50045- 95) 中对应设气体灭火系统的一些典型场所作出了规定:( 1) 大中型电子计算机房( 2) 大中型通讯机房或电视发射塔微波室;( 3) 贵重设备室;( 4) 文物资料珍藏库;( 5)大中型图书馆和档案库;( 6) 发电机房、油浸变压器室、变电室、电缆隧道或电缆夹层等电气危险场所。
 

2.特点分析

目前, 国内常用的气体灭火系统的灭火剂包括: Halon(哈龙)、二氧化碳、烟烙尽、七氟丙烷等。

卤代烷灭火剂是以卤素原子取代一些低级烷烃类化合物中的部分或全部氢原子后所生成的具有一定灭火能力的化合物的总称, 又称Halon(哈龙)灭火剂。常用的有1211 和1301。卤代烷灭火系统的电绝缘性能好, 化学性能稳定、灭火速度快、毒性和腐蚀性小、释放使用后无遗留的残渣痕迹或者很少、具有良好的贮存性和灭火效能。它曾得以大力推广,广泛应用于各种电力电子设备房。但70 年代发现卤代烷为破坏大气臭氧层的元凶之一, 随着1991 年《蒙特利尔议定书》的发布, 各种新型灭火剂不断涌现。

二氧化碳(CO2)是地球大气成分之一, 用作灭火剂始于19世纪。其灭火机理主要是降低氧气浓度, 起窒息作用, 并且有一定的冷却效果。而CO2 本身也有低毒性, 浓度达20%就会对人致死。而最低灭火浓度却为34%(电子机房设计浓度>40%)。尽管采取延时三十秒来疏散防护区人员等措施, 但仍有意外可能, 国内亦有致死致残的事例。另外, 其喷射时有较强烈的冷冻效应, 对磁记录设备是有影响的。再一个争议是因为CO2 属三原子分子结构, 造成地球“ 温室效应”。据此,CO2 在经常有人的设备机房应用应慎重, 但由于其良好的灭火性能和极低廉的价格, 是值得在其它必要场所大力推广的。

烟烙尽( IG- 541) 是氮气、氩气、二氧化碳以52:40:8 的体积比例混合而成的一种灭火剂。它的三个组成成分均为不活泼气体, 为大气基本成分。烟烙尽气体无色、无味、不导电、无腐蚀、无环保限制, 在灭火过程中无任何分解物。其灭火原理为稀释氧气, 窒息灭火。其中的CO2 主要起刺激人体呼吸作用, 使人体能够在低于无法继续维持燃烧的氧气浓度时仍能通过加大呼吸深度和加快呼吸速度而获得足够氧气。气体喷放时环境温度变化小, 且不影响能见度, 只要较好地控制设计浓度, 可以说是一种较完美的灭火剂。其缺点是喷放时噪声大; 以气态方式贮存, 贮存瓶组多; 贮存压力大, 常温下(21℃)为15MPa, 高压增加了危险性, 也相对容易泄漏, 对管道管件材料以及安装、维护水平要求较高; 造价昂贵。FM200又称七氟丙烷或HFC- 227ea。常温下气态, 无色、无臭、不导电、无腐蚀, 无环保限制。其灭火机理与卤代烷相同, 为中断燃烧链, 灭火速度极快。FM200 在电子设备房的灭火浓度为8%, 对人体无害。喷射时有薄雾和一定冷冻作用, 但并不严重影响能见度和人员逃生。FM200 除设计浓度稍高外, 其性能特点均近似于卤代烷1301, 在有人场所比1301 更具安全性。其最大的缺点是药剂价格高, 约为1301 药剂的2.5 倍。

可见, 灭火剂的综合性能各有千秋, 其选择使用应结合保护区的具体特点, 依照以下六点原则, 综合考虑, 统筹兼顾。①对臭氧层的耗损最小; ②灭火浓度最小的原则, 设计灭火浓度小, 则灭火剂用量少; ③即温室效应小; 四、在大气中存留期短, 潜在危险小; ⑤毒性最低原则; ⑥价格低的原则,药剂价格低, 综合造价低廉。因此, 我们在选用药剂时, 在有人值班的地方不能使用二氧化碳, 在需要对数据进行磁盘记录的设备房不应使用二氧化碳。既要考虑灭火性能, 又要考虑价格, 还要考虑环保等多个因素, 进行合理选择。
 

二、安全性分析

随着气体灭火系统的广泛应用, 气体灭火系统的安全性问题备受关注。以地铁为例, 由于地铁车站的空间小、人流大、密度高的特点, 以及地铁受社会关注程度高、地铁设备房设备昂贵的特点, 安全的要求就尤其高。气体灭火系统的安全性主要从以下几方面考虑:( 一) 气体本身的毒性对人员的生命威胁;( 二) 泄漏及系统误喷造成的安全性问题;( 三) 在火灾情况下系统该喷不喷的安全可靠性问题; 四、系统释放时对设备的影响。
 

1.灭火剂的安全性

以广州为例。目前, 在广州地铁所采用的灭火剂中, 对人体有害的是二氧化碳, 当空气中含有10%浓度的二氧化碳就可以直接导致人员的死亡。而二氧化碳的最低设计浓度为34%, 在此浓度下人员会迅速死亡。二氧化碳比空气重, 释放后的二氧化碳会经过门缝和未经严格封堵的开口向下沉降。沉降的二氧化碳能在低洼处聚集, 如果通风不畅, 也会造成该处人员的窒息死亡。除了二氧化碳外, 其他气体灭火系统,如烟烙尽, 如果浓度过高, 氧气的浓度降度了, 也会造成对人体的伤害。所以对在二氧化碳灭火系统防护区内工作的工作人员进行培训是十分必要的, 而且防排烟系统必须健全, 在系统误喷或灭火以后必须进行严格排烟、排毒处理。
 

2.气体泄漏或误喷带来的安全问题

对于高压气体来说, 绝对可靠的密封是不存在的, 因此气体灭火系统密封面慢性泄漏而引起的安全问题是灭火装置的关键隐患。因此, 气瓶在使用前应通过国家相关机构的严格检验。导致气体灭火系统误喷的主要原因是探测装置与灭火控制器中存在的问题。所以在这些设备的选型时更要注重质量, 对不稳定、误报频繁、配置不完整、售后服务不及时的产品不能选用。要根据环境的实际情况, 选择火灾探测器的精度。另外对系统的维护保养必须严格落实, 对系统的绝缘情况定期认真检查, 做好除尘、防潮措施, 防止系统的接地、短路情况的发生。因为手动喷气开关短路将会直接导致误喷, 所以手动喷气开关的绝缘措施就格外重要。
 

3.系统的可靠性分析

与其它灭火系统相比, 气体灭火系统的可靠性相对差,影响系统可靠性的因素是多方面的。

首先是系统动作的可靠性, 系统的操作应该有自动启动、远程手动启动、气瓶间的机械应急启动三种启动方式。启动后灭火系统应自动完成将灭火剂送往特定防护对象的目的。灭火系统是常备不常用的设备, 所以用户往往忽视了对系统的维护和保养, 这也是影响灭火系统能否正常动作的重要因素, 如果探测报警系统都失去了功能, 就不能及时发现火情, 更不用说灭火了。

其次是产品的质量, 产品的质量包括系统各部件的质量, 某一部件动作不可靠都会导致系统灭火的失败。如选择阀不按规定动作, 灭火剂就送不到特定的防护对象处或同时送往几个防护对象处, 根本谈不上灭火。所以必须严格按照国家标准或企业标准进行动作可靠性试验。

再次是系统设计是否合理, 系统的设计用量、灭火剂喷放时间、喷嘴及管网布置、管网尺寸、喷嘴型号等都会影响系统的灭火可靠性。我国的设计规范均为设计提供了共性的参数, 设计人员应按规范标准要求, 针对工程实际进行合理的设计。

还有就是保护区的封闭性。由于气体灭火剂良好的扩散性能, 如果封闭不好, 灭火剂就会从开口流走导致灭火浓度得不到保证, 所以气体喷放实行灭火时, 必须紧闭门窗, 防火阀及时联动关闭, 而且要求密闭性良好, 对防火阀的维护保养是日常的维护保养中必须做好的一项重要工作。
 

4.关于冷击和结露

在气体灭火系统动作后, 可能出现冷击和结露两种情况。冷击是指由于灭火剂的释放导致迅速降温而对设备带来的损害; 而结露则是气体释放后会在设备的表面结成水珠,结露也可能使设备、仪器损坏。在喷嘴设置正常的情况下, 冷击出现的可能性不大。这就要求我们在喷嘴位置设计时, 不能设置于直接喷向精密仪器、设备, 否则, 会引起的仪器、设备局部较大的温度变化, 冷击也会由此而产生。在气体释放以后, 我们要对设备进行干燥处理, 避免因结露而损坏了设备。
 

三、系统的改造

随着1991 年《蒙特利尔议定书》的发布, 卤代烃类灭火系统将被淘汰, 退出历史舞台。如何选择洁净、环保、灭火可靠经济的气体灭火系统呢?

首先, 改造必须按相应的设计、施工、验收规范, 使建筑控制在法定的质量要求内才能有检查和验收标准按照国家现行要求。

其次, 应本着对臭氧层的耗损最小、灭火浓度低、温室效应、在大气中存留期短、毒性低、价格低的原则考虑。

替换1301 气体灭火系统的产品主要包括二氧化碳、烟烙尽、七氟丙烷等气体灭火系统。但有人值班的上述场所应明确禁止使用二氧化碳灭火系统; 七氟丙烷气体由于昂贵的费用和对其关键部件的配置有较高的要求, 应慎重选用。而当今出台的地方规范最多的是烟烙尽( IG- 541) 洁净气体灭火系统, 而且国内生产也基本形成, 这是它具有安全、经济、洁净、环保、可靠的性能而领先替代卤代烃类灭火系统原故。

由此可见, 烟烙尽气体灭火系统是较为理想的替代产品, 如广州地铁即将开通的三、四号线都选择了使用烟烙尽气体灭火系统, 因此烟烙尽气体灭火系统将是替代1301 气体灭火系统的较为理想的选择。