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七氟丙烷灭火系统以七氟丙烷(HFC-227ea)作为灭火剂,是目前应用最广泛的气体灭火系统。

在工作温度范围内,七氟丙烷灭火剂是一种无色、无味的气体,具有清洁、不导电、灭火效率高的特点。

七氟丙烷属于全淹没灭火系统,在规定的时间内,向防护区喷放设计规定用量的灭火剂,并使其均匀地充满整个防护区。

(七氟丙烷(HFC-227ea)在国外的商标名称是FM-200,是美国杜邦开发的用于替代卤代烷1301/1211的灭火剂,分子式:CF3CHFCF3,分子量170。七氟丙烷的密度大约是空气的5.9倍,也就是说大约比空气重5.9倍。液态七氟丙烷的密度为1.4kg/L(20℃))。

七氟丙烷灭火机理:阻断燃烧链,化学抑制为主,灭火速度快。

(燃烧是一种链接反应,燃料(烃类RH),在高温状态下,和空气中的氧气(O2)反应,产生大量活性游离基(H、O、OH),并发生下述链式反应:

第二步的反应产生大量热量,并再次分解出游离基(O),使得燃烧不断延续。七氟丙烷一类的卤代烃灭火剂,在高温下迅速分解,分解产物可以迅速夺走燃烧反应链中的载体(O和OH)阻断燃烧链,灭火速度极快!)

七氟丙烷在压力容器中以液态贮存(20℃时液态七氟丙烷的密度为1.4kg/L),在喷放时,通过喷嘴雾化后迅速汽化,吸收热量,有冷凝气雾产生。因此,也有一定的降温冷却作用。

七氟丙烷喷放时间:七氟丙烷在灭火链接反应中迅速消耗,为确保灭火效果。必须用最快的速度使防护区达到设计灭火浓度,七氟丙烷的喷放时间一般小于10秒。

(在通讯机房和电子计算机房防护区,设计喷放时间不应大于8s;在其他防护区,设计喷放时间不应大于10s。)

七氟丙烷灭火效率高,设计浓度一般低于10%。

七氟丙烷的无毒性反应浓度(NOAEL)为9%;有毒性反应浓度(LOAEL)为10.5%。因此,只要严格执行设计规范,七氟丙烷是相对安全的。

有人强调七氟丙烷分解产物的毒性,其实,七氟丙烷只有在高温火场环境下才会分解出少量毒性物质,与火场中的烟气毒性相比是不足道的。

(通讯机房和电子计算机房等防护区,灭火设计浓度宜采用8%。油浸变压器室、带油开关的配电室和自备发电机房等防护区,灭火设计浓度宜采用9%。图书、档案、票据和文物资料库等防护区,灭火设计浓度宜采用10%。惰化浓度:有火源引入时,在101KPa大气压和规定的温度条件下,能抑制空气中任意浓度的易燃可燃气体或易燃可燃液体整气的燃烧发生所需的气体灭火剂在空气中的最小体积百分比。灭火浓度:在101KPa大气压和规定的温度条件下,扑灭某种火灾所需气体灭火剂在空气中的最小体积百分比。七氟丙烷灭火系统的灭火设计浓度不应小于灭火浓度的1.3倍,惰化设计浓度不应小于惰化浓度的1.1倍。)

七氟丙烷的浸渍时间:浸渍时间是指七氟丙烷喷放后,需要在防护区内以维持设计规定的灭火剂浓度,使火灾完全熄灭所需的时间。

(灭火浸渍时间应符合下列规定:

1、木材、纸张、织物等固体表面火灾,宜采用20min;

2、通讯机房、电子计算机房内的电气设备火灾,应采用5min;

3、其他固体表面火灾,宜采用10min;

4、气体和液体火灾,不应小于1min;)

七氟丙烷的充装密度是指贮存容器内灭火剂的质量与该容器容积之比(kg/m³)。

七氟丙烷的充装密度不应大于最大充装密度。

七氟丙烷单位容积的充装量应符合下列规定:

1、一级增压储存容器,不应大于1120kg/m³;

2、二级增压焊接结构储存容器,不应大于950kg/m³;

3、三级增压储存容器,不应大于1080kg/m³;

4、悬挂式七氟丙烷,不应大于1150kg/m³。

七氟丙烷的饱和蒸汽压为0.39MPa(20℃),液化贮存,依靠自身压力(饱和蒸气压)无法快速将灭火剂输送到防护区,因此需要采用惰性气体(氮气)增加贮存压力。

七氟丙烷有内贮压和外贮压两种增压方式。

内贮压式七氟丙烷的加压氮气和七氟丙烷药剂贮存在同一容器中,储存容器的增压压力宜分为三级,并应符合下列规定:

一级2.5MPa:主要应用于柜式七氟丙烷灭火装置。

常用的柜式七氟丙烷灭火装置储瓶规格:40L、70L、90L、100L、120L、150L、180L。

最大灭火剂充装率:1.12kg/L.

二级4.2MPa:主要应用于4.2MPa有管网七氟丙烷灭火系统。

常用的4.2MP有管网七氟丙烷灭火装置储瓶规格:40L、70L、90L、100L、120L、150L、180L。最大灭火剂充装率:焊接结构储存容器:0.95kg/L;无缝结构储存容器:1.12kg/L。

三级5.6MPa:主要应用于5.6MPa有管网七氟丙烷灭火系统。

常用的5.6MPa有管网七氟丙烷灭火装置储瓶规格:70L、90L、120L,最大灭火剂充装率:1.08kg/L。

七氟丙烷也可以采用外贮压方式,灭火剂和动力气体(氮气)分别贮存不同的容器内。系统启动时,动力瓶组中的高压氮气注入七氟丙烷药剂储瓶内,使七氟丙烷储瓶压力迅速升高推送七氟丙烷灭火剂在管网中长距离快速输送。

按结构形式划分,七氟丙烷灭火系统可分为无管网灭火系统和有管网灭火系统。

其中无管网灭火系统又可分为悬挂式和柜式。有管网系统又可分为单元独立系统和组合分配系统。

对于驱动气体瓶组,驱动氮气始终以气态存在,气体泄漏时压力降低,可以通过压力表的方式检漏。

内贮压式七氟丙烷的灭火剂瓶组通过氮气增压,气体泄漏时氮气压力降低,可以通过压力表检漏。

外贮压式七氟丙烷的灭火剂储瓶压力就是七氟丙烷的饱和蒸气压,一定温度下的压力是恒定的,无法通过压力表检漏。可以采用液位标尺检漏,通过液位标尺定期测量药剂的液面高度,检测是否有药剂泄漏。

外贮压式七氟丙烷的动力瓶组贮存高压氮气,始终以气态存在,氮气泄漏时压力降低,可以用压力表检漏。

我们平时在交付过程中,还需要注意刚接手的七氟丙烷系统是否存在药剂量超量充装的情况。因为很多施工总包单位对气体灭火并不懂,监理单位和业主单位更是不懂,消防分包工程公司对气体灭火系统也是一知半解,部分消防工程公司为了提高工程总造价会对七氟丙烷系统的气瓶超量充装。

     很多客户会觉得:药剂充得越多越好,灭火时更加可靠、高效!实际上不是那么回事。

     GB50370-2005第3.3.6条明确规定:防护区实际应用的浓度不应大于灭火设计浓度的1.1倍。且GB50370-2005第3章节也明确规定了各类型的气体防护区的灭火设计浓度:

1.图书、档案、票据和文物资料库等防护区,灭火设计浓度宜采用10%;2.油浸变压器室、带油开关的配电室和自备发电机房等防护区,灭火设计浓度宜采用9%;

3.通讯机房和电子计算机房等防护区,灭火设计浓度宜采用8%。

     也就是说以上三大类型的气体防护区,其七氟丙烷系统的最大药剂充装量所对应的实际应用浓度依次不得超过11%、9.9%、8.8%。

     3.3.6条所作的规定,目的是限制随意增加灭火使用浓度,同时也为了保证应用时的人身安全和设备安全。因为七氟丙烷药剂有2个重要的参数:

1.无毒性反应浓度(NOAEL浓度)——观察不到由灭火剂毒性影响产生生理反应的灭火剂最大浓度。该数值为9%。也就是说实际应用浓度≤9%的话,当药剂全部喷洒到防护区且有人在防护区内,也不会导致人员出现生理反应。通俗地讲,七氟丙烷药剂9%的实际应用浓度是最极限的安全浓度了!

2.有毒性反应浓度(LOAEL浓度)——能观察到由灭火剂毒性影响产生生理反应的灭火剂最小浓度。该数值为10.5%。也就是说实际应用浓度≥10.5%的话,当药剂全部喷洒到防护区且有人在防护区内,一定会导致人员出现生理反应。或许有人会问:“如果9%<实际应用浓度<10.5%会对人体产生怎样的影响?”坦白的说,这个问题我无法准确回答,只能说这个浓度区间不属于可靠的安全地带,只能算作是缓冲地带。对于身体素质好的人或许没啥实际反应,对于身体素质差的人就不好说了。

《气体灭火系统设计规范》GB50370  

4.2.1储存容器或容器阀以及组合分配系统集流管上的安全泄压装置的动作压力,应符合下列规定: 

1.储存容器增压压力为2.5MPa时,应为5.0±0.25MPa(表压);

2.储存容器增压压力为4.2MPa,最大充装量为950kg/m³时,应为7.0±0.35MPa(表压);最大充装量为1120kg/m³时,应为8.4±0.42MPa(表压);

3.储存容器增压压力为5.6MPa时,应为10.0±0.50MPa(表压)。

4.3.1储存容器或容器阀以及组合分配系统集流管上的安全泄压装置的动作压力,应符合下列规定:

1.一级充压(15.0MPa)系统,应为20.7±1.0MPa(表压);

2.二级充压(20.0MPa)系统,应为27.6±1.4MPa(表压)。

泄压动作压力,安全泄压阀都有一个动作压力,当压力达到这个压力时,安全泄压阀动作,泄放压力,使系统压力维持在一定的范围内,避免系统因超压破坏而失去作用。

增压压力:气体灭火系统灭火剂需要一定的压力才能喷射出去,七氟丙烷本身可压缩性很大,故需要用氮气等惰性气体给七氟丙烷增压,从而达到所需的喷射压力。对于七氟丙烷储存容器来说,共分2.5MPa、4.2MPa、5.6MPa三个增压压力,也可以理解为此时储存容器承受的工作压力为这三个压力。

对于IG541来说,其本身就很难压缩,故用灭火剂直接冲压到需要的冲压压力值即可。有两个充压压力值,即15MPa和20MPa。

我们要理解为什么泄压动作压力一定会比储存容器的增压压力要大。如果泄压动作压力小于增压压力,气体喷放出来压力就被安全泄压阀泄放掉,这样就影响了灭火剂的喷射。所以,规定安全阀的泄压动作压力要大于储存容器的增压压力。这里考虑到容器内的压力是随温度变化的(具体数值见下表)。泄压动作压力是要大于储存容器在50℃条件下的储存容器耐受的压力的,不然极限条件下很可能导致灭火系统泄压。

 

高压二氧化碳灭火系统同理,《二氧化碳灭火系统设计规范》GB50193(2010版)  

5.1.1.1储存容器的工作压力不应小于15MPa,储存容器或容器阀上应设泄压装置,其泄压动作压力应为19MPa±0.95MPa。

    但对于低压二氧化碳又变成了泄压动作压力小于储存容器的设计压力了呢?

《二氧化碳灭火系统设计规范》GB50193(2010版)

5.1.1A.1储存容器的设计压力不应小于2.5MPa,并应采取良好的绝热措施。储存容器上至少应设置两套安全泄压装置,其泄压动作压力应为2.38MPa±0.12MPa。

这里我们要注意,规范悄悄修改了对比的数值,把工作压力改成了设计压力。设计压力是指设定的压力容器顶部的最高压力,与相应的设计温度一起作为设计载荷条件,其值不得低于工作压力。

可以看到,设计压力是储存容器在设计时采用的压力,也可以理解为储存容器能够承受的最大压力,大于这个压力的时候储存容器很可能遭到破坏。这时候,泄压动作压力首先要保证储存容器不会因超压导致破坏。

 

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七氟丙烷气体灭火系统气体灭火 二氧化碳气体灭火系统适用于 气体灭火容器阀 气体灭火保护区 气体灭火电动阀 无管网式气体灭火装置

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