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低压二氧化碳灭火系统的防火审核
随着《蒙特利尔议定书》关于停止使用卤代烷灭火剂时间的日益临近,传统的二氧化碳灭火系统重新受到青睐。1929年世界上颁布了第一个二氧化碳灭火系统标准,多年来,人们在应用方面积累了不少的经验,其灭火方法和设计数据已趋完善,系统结构形式也较成熟。1999年11月17日,建设部颁布了对国标GB50193-93《二氧化碳灭火系统设计规范》的局部修订条文,并于2000年3月1日起正式施行。这次修订,主要是增加了低压二氧化碳灭火系统的设计要求和规定,这对二氧化碳灭火系统特别是低压二氧化碳灭火系统的广泛应用起到了推动作用。目前,我国南京消防器材厂、中国核工业总公司西安五二四厂均开发并推出了低压二氧化碳自动灭火系统装置。 所谓低压二氧化碳灭火系统是指灭火剂在-18℃至-20℃低温下储存的系统。由于其在低温下储存,具有与以往人们常用的二氧化碳灭火系统不同的特点,在防火审核时应注意以下几方面的问题: 一、应用范围 二氧化碳灭火剂具有成本低、灭火性能稳定、绝缘性好、无污染等特点,主要是通过稀释氧浓浓度、窒息燃烧和冷却等物理作用灭火,可用于扑救下列火灾:1.灭火前可切断气源的气体火灾;2.液体火灾或石蜡、沥青等可熔化的固体火灾;3.固体表面火灾及棉毛、织物、纸张等部分固体深位火灾;4.带电设备与电气设备的火灾。但不得用于下列火灾的扑救:1.硝化纤维、火药等含氧化剂的化学制品火灾;2.钾、钠、镁、钛、锆等活泼金属火灾;3.氢化钾、氢化钠等金属氢化物火灾。 在工业建筑中,低压二氧化碳灭火系统可以应用于烟草库、食品库、棉花库、皮毛库等场所;在民用建筑中,大、中型电子计算机房、贮藏库、贵重设备室、自备发电机房等重要部位可以采用低压二氧化碳灭火系统,但对经常有人停留或工作的场所,不宜设置该系统。 二、系统类型 低压二氧化碳灭火系统按应用方式可分为全淹没系统和局部应用系统,全淹没系统用于扑救封闭空间内的火灾,局部应用系统用于扑救不需封闭空间条件的具体保护对象的非深位火灾。 在全淹没系统中,二氧化碳从系统中释放出来,液态的二氧化碳大部分被氧化,大约1㎏液态二氧化碳会产生0.5㎡的二氧化碳气体,在被保护的环境里逐渐扩散,直至充满由建、构筑物围护起来的全部空间,形成均一的并高于被保护物质所要求的灭火浓度,即能扑灭围护空间内任意部位的的火灾。由于全淹没系统的灭火是基于在很短时间内使防护区充满规定浓度的气体灭火剂并通过一定时间的浸渍而实现的,因此,防护区要有一定的封闭性、耐火性和耐压、泄压能力,在对系统进行防火审核时,应要求其防护区的开口面积、围护结构及泄压口的设置等必须符合规范规定。 局部应用系统是采用专门的喷头,使喷放出来的二氧化碳能直接集中地喷放到燃烧的物体上,并在燃烧表面达到一定的供给强度,延续足够的时间,才能使燃烧熄灭。基于这种灭火原理,只能用于扑灭表面火灾,并且要求二氧化碳必须是液相喷射。由于低压系统难于满足局部应用喷头所要求的喷放压力(1.4MPa以上),在局部应用系统设计中很少采用。因此,对工业建筑中印刷机、纺织机、发电机、轧制机以及烘干、液压、干洗等机器设备的灭火保护,不宜采用低压二氧化碳灭火系统,这在防火审核时应引起注意。 三、系统设计计算 低压二氧化碳灭火系统的设计计算应按以下步骤进行:设计灭火用量M→管道流量Q→管道内径D→管道计算长度L→节点压力PJ→喷头入口压力PT→获得均相流的时间td→喷头等效孔口面积F→喷头规格N0→二氧化碳储存量MC。与高压二氧化碳灭火系统相比,低压系统增加了获得均相流的时间td这一步骤。所谓均相流就是气相与液相均匀混合的二相流,低压系统获得均相流的延迟时间,对全淹没系统和局部应用系统分别不应大于60s和30s。在对系统的设计计算进行审核时,可以根据规范对计算步骤中各项的规定以及附表中给出的相关取值进行复核,本文不再赘述。 四、系统组成 由于二氧化碳灭火系统目前尚未有无管网灭火装置,其形式主要是管网灭火系统中的组合分配和单元独立系统,分别用来保护多个和一个防护区。通常,低压二氧化碳灭火系统由储存装置、选择阀、喷头、管网及其附件等组成。 在低压二氧化碳灭火系统中,用于保护多个防护区的选择阀应采用电动、气动或机械操作方式,工作压力不应小于2.5MPa。喷头的布置应使防护区内二氧化碳分布均匀,并接近天花板或屋顶安装。设置在有粉尘或喷漆作业等场所的喷头,应设不影响喷射效果的防尘罩。管道及其附件应能承受4.00MPa的压力。对镀锌层有腐蚀的环境,管道应采用不锈钢管,钢管或其它抗腐蚀的材料,挠性连接的软管应能承受系统的工作压力和温度,并宜采用不锈钢软管,管网中应采取防膨胀收缩的措施。 与高压二氧化碳灭火系统的储存由钢瓶瓶组组成不同,低压二氧化碳灭火系统的储存装置通常采用储罐,因为低压储存有利于采用大储罐进行大容量的储存。目前工业发达国家可建造上百吨容量的储罐,我国生产的低压二氧化碳灭火系统有500㎏-20000㎏及20000㎏以上等不同的规格,可以满足各种场所的需要。除储罐外,低压系统的储存装置还包括容器阀、安全泄压装置、压力报警装置和制冷装置等。低压二氧化碳灭火系统的低温储存是通过采用制冷装置和隔热设施来实现的,容器的内罐是一只钢制外壳,内罐与外壳之间填充有绝热材料,内罐的内腔顶部是螺旋管,用来致冷二氧化碳蒸汽,控制二氧化碳蒸汽的冷凝速度,保持罐内二氧化碳温度始终处于-18℃至-20℃的状态。储罐上至少应设两套安全泄压装置,其泄压动作压力应为2.38±0.12MPa。在审核时应注意,储存装置应远离热源,其环境温度宜为-23℃至49℃,且位置应便于再次充装,因为低压系统一经定位一般不再移动,必须用槽车把二氧化碳运到现场进行充装。 五、系统控制及安全措施 低压二氧化碳及灭火系统的启动有三种控制方式,即自动启动、手动启动和机械应急启动。当设置自动启动方式时,应在接到两个独立的火灾信号才能启动,机械应急操作装置应能在一个地点完成施放灭火剂的全部动作。当防护区发生火灾后,火灾探测器将产生的温、烟、光等变化成电信号输入到火灾报警控制器,经火灾报警控制器鉴别确认后,启动火灾报警装置,发出火灾声、光报警信号,并将信号输入灭火控制盘。灭火控制盘启动开口关闭装置、通风机等联动设备,经延时再启动阀驱动装置,并打开灭火剂储存装置及选择阀,将灭火剂施放到防护区进行灭火。灭火剂施放时压力记号器应给出反馈信号,通过灭火控制盘再发出施放灭火剂的声、光报警信号。 设置低压二氧化碳灭火系统的防护区还应采取必要的安全措施,如应设有疏散通道和安全出口,使人员能在30S内撤离;应设置火灾和灭火剂施放的声报警器,并在每个入口处设光报警器和已采用气体灭火系统防护的标志,防护区的门应向外开启并能自行关闭,地下防护区和无窗或有固定窗扇的地上防护区应设排风装置等。
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