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文档简介

高压管网式全淹没二氧化碳灭火系统设计摘要本文全面地阐述了高压管网式全淹没二氧化碳灭火系统的灭火机理、适用范围、组成、启动方式、技术性能、动作程序、安装要求、标志、相关专业设计要求、设计程序、设计要点.关键词 高压 管网式 全淹没 二氧化碳灭火系统 设计由于火灾类别的特性和消防形式的适用性,许多场所或部位不能采用水消防形式,而适宜采用气体灭火消防形式.随着消防标准的提高,二氧化碳灭火系统作为气体灭火最主要的形式,其应用日趋普遍.本文结合工程实例,对二氧化碳灭火系统进行全面阐述.1. 二氧化碳灭火系统概述1.1 二氧化碳灭火剂性质在常温常压条件下,二氧化碳为气相,是一种无色、无味、干燥的惰性气体,比空气重1.53倍,无腐蚀,不导电.灭火后完全气化,没有残留物,不污损保护物,对大气臭氧层无破坏,且来源广泛、价格低廉.二氧化碳灭火剂长期储存不变质,在高温环境和低温环境均适用.二氧化碳所需的灭火浓度对人有害.1.2 二氧化碳灭火剂灭火机理二氧化碳灭火剂灭火机理是主要窒息,其次是冷却.灭火时大量的二氧化碳喷射到防护区(或直接喷向保护对象),降低了防护区(或保护对象周围)空气中的氧含量.当空气中二氧化碳含量达到3035%(体积百分比),绝大多数可燃物将被窒息.其次,二氧化碳从储存容器中喷射出来,压力骤然下降,二氧化碳迅即由液态转变为气态时,由于膨胀作用而吸收热量(气化热值138大卡/kg),对防护区(或保护对象)有一定的冷却作用.1.3 二氧化碳灭火系统适用范围二氧化碳灭火系统对易燃液体火灾、易燃气体火灾、电气火灾有较好的灭火性能.1.3.1 适用火灾类别(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)电气火灾.1.3.2 不适用火灾类别(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.1.3.3 适用场所(1)电子计算机房、电气仪表控制中心、通讯机房;(2)机柜间、电气设备间(变电所、配电间、发电机组)、电缆隧道;(3)图书库房、数据储存间、银行金库;(4)飞机发动机舱、船舶发动机舱、发动机实验室、汽车库;(5)油罐、油槽、油泵间、静电喷漆间、危险品库;(6)食品仓库、烟草库.2. 二氧化碳灭火系统分类2.1 按照储存压力分类按照二氧化碳灭火剂储存压力分为高压系统、低压系统.(1)高压系统二氧化碳灭火剂以液态储存,储存压力5.17MPa,储存温度050,采用压力等级15MPa的高压钢瓶储存,充装率0.60.67kg/L,其规格有40L、70L,分别储存24kg、42kg.优点:二氧化碳灭火剂储存无需配置制冷保温系统,无日常运行能耗,管理方便、维护简单.缺点:操作不灵活,系统一旦启动就无法关闭.高压系统的启动需外部气源.适用条件:二氧化碳灭火剂储存量较小的灭火系统.(2)低压系统二氧化碳灭火剂以液态储存,储存压力2.1MPa,储存温度-20-18,采用低压储罐储存,充装率0.90.95kg/L.优点:二氧化碳灭火剂储存量大,通常在t级以上,直至10t级,最大100t.操作灵活,系统随时可以关闭,对火灾探测报警系统、灭火控制系统的误动作提供了补救措施.低压系统的启动无需外部气源.缺点:二氧化碳灭火剂储存需配置制冷保温系统,有日常运行能耗,管理不便、维护复杂.适用条件:二氧化碳灭火剂储存量较大的灭火系统.2.2 按照灭火方式分类按照灭火方式分为全淹没系统、局部应用系统.(1)全淹没系统在规定的时间内,向防护区喷射设计规定用量的二氧化碳,并使其均匀地充满整个防护区的灭火系统.二氧化碳灭火剂呈雾状喷射.适用条件:有限封闭空间.(2)局部应用系统向保护对象以设计喷射率直接喷射二氧化碳,并持续一定时间的灭火系统.二氧化碳灭火剂呈液态喷射.适用条件:敞开空间.2.3 按照分配形式分类按照分配形式分为组合分配系统、单元独立系统.(1)组合分配系统1套二氧化碳灭火剂储存装置通过管网的选择分配,保护2个或2个以上防护区(或保护对象)的灭火系统.(2)单元独立系统1套二氧化碳灭火剂储存装置保护1个防护区(或保护对象)的灭火系统.2.4 按照结构形式分类按照结构形式分为管网式、无管网式.管网式适用条件:二氧化碳灭火剂储存量较大的灭火系统.无管网式适用条件:二氧化碳灭火剂储存量较小的灭火系统.3. 高压管网式全淹没二氧化碳灭火系统3.1 组成高压管网式全淹没二氧化碳灭火系统由二氧化碳灭火剂储存装置、启动瓶装置、管网系统组成.灭火系统可以独立工作,也可以与火灾探测报警系统、灭火控制系统联锁而联动工作.(1)二氧化碳灭火剂储存装置二氧化碳灭火剂储存装置由储存容器(高压钢瓶)、容器阀、储存容器框架(包括称重检漏装置)、高压金属软管、集流管、安全阀、压力开关、单向阀、选择阀组成.(2)启动瓶装置启动瓶装置由高压氮气启动瓶、容器阀、启动瓶框架、启动管道组成.(3)管网系统管网系统由管道、管件、喷头组成.3.2 启动方式3种启动方式,自动、电气手动、机械应急操作.无人值班,采用自动;有人值班,采用电气手动.启动方式(自动、电气手动)的转换,通过气体灭火系统控制盘(设置在控制室或值班室)实现.3.3 技术性能(1)防护区设置火灾探测器,就地、控制室或值班室分别输出声、光报警信号.(2)防护区门外设置手动控制盒,手动控制盒内设置电气手动、紧急停止按钮.电气手动按钮为启动灭火系统,紧急停止按钮为紧急停止灭火系统的启动.(3)每个防护区对应灭火系统的1个选择阀(电磁阀),选择阀(电磁阀)开启信号DC24V/1.1A.(4)控制室或值班室设置气体灭火系统控制盘,其具备以下功能:a. 灭火系统启动方式(自动、电气手动)的转换;b. 与防护区的火灾探测器联锁,当灭火系统启动方式为自动,能够自动(联锁)启动灭火系统;c. 人工确认发生火灾,需要启动灭火系统,能够电气手动启动灭火系统;d. 人工确认不需要启动灭火系统,在灭火系统启动之前,能够紧急停止灭火系统的启动;e. 无论灭火系统启动方式如何,执行启动指令30s(延迟时间)后,输出启动信号至灭火系统的电磁阀(安装在二氧化碳钢瓶储存间);f. 执行启动指令后,能够输出触点(开关)信号自动(联锁)关闭防护区的通风设备和通风管道中的防火阀.3.4 动作程序参见图1.图1 动作程序方框图3.5 安装要求(1)安装分为灭火系统设备和管道,根据设计图纸及现场情况进行.(2)灭火系统设备设置框架,保证设计尺寸,固定牢固,操作、观察方便,外形美观.(3)管道材质20#无缝钢管,应符合GB8163的要求,无缝钢管内外镀锌.管道安装后进行水压强度(气压)试验,试验压力15MPa(气压12MPa),持续5min无明显滴漏(或明显漏气),而且管道不应变形.(4)管道安装完毕,进行气密性试验,试验介质为氮气或压缩空气,试验压力10MPa.在无气源补充的条件下,持续3min,压力下降不得超过试验压力的10%.(5)分布管道的水平定向敷设坡度,取顺向13/1000;(6)管道支、吊架的安装执行气体灭火系统施工及验收规范(GB50263-97)第3.6.3条的要求.3.6 标志防护区附近设置警告牌,警告牌上包括以下内容:报警时或喷射灭火剂时,应立即撤离该区域!,彻底通风前,请不要进入该区域!.4. 土建专业设计要求4.1 防护区(1)防护区为有限封闭空间.(2)防护区的围护结构及门、窗的耐火极限不低于0.50h,吊顶的耐火极限不低于0.25h;围护结构及门、窗的允许压强不小于1200Pa.(3)防护区的门向疏散方向开启,并能自动关闭;在任何情况下均能从防护区内打开.(4)防护区应有能在30s内使防护区内人员疏散完毕的走道和出口.4.2 二氧化碳钢瓶储存间(1)钢瓶储存间为专用储存间.(2)钢瓶储存间靠近防护区,出口直接通向室外或疏散走道.(3)钢瓶储存间耐火等级不低于二级.(4)灭火剂储瓶避免阳光直射.5. 电信专业设计要求见本文3.3技术性能.6. 采暖通风专业设计要求6.1 防护区(1)灭火系统执行启动指令30s(延迟时间)内,防护区的通风设备和通风管道中的防火阀能够接受气体灭火系统控制盘输出的触点(开关)信号自动(联锁)关闭.(2)地下防护区和无窗或固定窗扇的地上防护区,设置机械排风装置.机械排风装置入口的高度距地面0.50m以内,排风量应使防护区的换气次数不小于4次/h.6.2 二氧化碳钢瓶储存间(1)钢瓶储存间的环境温度049,并保持干燥和良好通风.(2)地下钢瓶储存间设置机械排风装置.机械排风装置入口的高度距地面0.50m以内,排风量应使钢瓶储存间的换气次数不小于4次/h.7. 电气专业设计要求(1)灭火系统电源为双回路不间断电源.(2)爆炸危险环境的灭火系统管网,考虑防静电接地设计.(3)防护区的疏散走道和出口,设置火灾事故照明和疏散指示标志.8. 设计程序确定防护区及保护对象确定灭火方式确定系统分配形式计算二氧化碳灭火剂用量计算管道流量计算管径计算管道长度计算节点压力计算喷头入口压力计算喷头等效孔口面积喷头选型计算二氧化碳灭火剂储存量二氧化碳灭火剂储存容器(高压钢瓶)选型及数量绘制详细设计图纸汇总材料综合明细提供施工及验收的技术要求和标准.9. 工程实例扬子巴斯夫苯乙烯合资工厂控制中心,二层的机柜间、底层的电缆夹层、二层的高低压开关室的高压管网式全淹没二氧化碳灭火系统.9.1 防护区的有关参数 详见表1.表1 防护区的有关参数(近似值)防护区名称 长(m) 宽(m) 高(m) 表面积(m2) 容积(m3) 机柜间 19.2 7.2 4.6 285.0 519.36电缆夹层 21.0 18.0 2.4 943.2 907.2高低压开关室 21.0 18.0 5.3 1169.4 2003.49.2 设计计算设计计算结果详见表2.表2 设计计算结果防护区名称参数 机柜间 电缆夹层 高低压开关室设计浓度(%) 42 42 42物质系数(Kb) 1.5 1.5 1.5喷射时间(min) 1 1 1储瓶容积(L) 70 70 70每瓶充装量(kg) 42 42 42储瓶数量(只) 22 32 64灭火剂用量(kg) 924 1344 2688主管道通径(mm) DN65 DN80 DN125喷嘴型号 ZTE-4Q15 ZTE-4Q15 ZTE-4Q15喷嘴数量(只) 8 24 24泄压口面积(m2) 0.193 0.289 0.5749.3 二氧化碳钢瓶储存间尺寸钢瓶储存间面积不小于20m2,净高不小于2.50m.9.4 详细设计图纸 详见图2、图3、图4.图2 高压管网式全淹没二氧化碳灭火系统示意图图3 底层喷嘴、管道平面布置图图4 二层喷嘴、管道平面布置图9.5 材料综合明细(略).10. 设计要点(1)全淹没系统适用于平时无人的场所,经常有人的场所应慎重使用,而且不得遗漏应设置的各种防护措施,以保障人员安全.(2)高压管网式全淹没二氧化碳灭火系统是全局性的系统工程,综合了消防、土建、电信、采暖通风、电气等各专业的内容.因此,消防专业作为主导专业,应有总体概念而整体考虑,与相关专业密切协商,互相配合.(3)为保证二氧化碳灭火剂喷射的均衡,并简化设计计算,管网系统应均衡布置.(4)为保证设计结果与灭火实际状况吻合,布置管道时贯彻以下原则:a. 分流不采用四通;b. 三通分流应保持水平;c. 三通分流的管径比例不小于4:6;d.

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