七氟丙烷灭火系统课程设计

武汉科技大学武汉科技大学 防火防爆安全技术防火防爆安全技术 课程设计课程设计 课题名称: 某银行二三层七氟丙烷灭火消防系统设计 专业名称: 安全工程 班 级: 0801 姓 名: 柯琪材 学 号: 200801145014 指导教师: 吴建星 目目 录录 1 1 前言前言 .1 2 2 某银行七氟丙烷灭火系统简介某银行七氟丙烷灭火系统简介 .1 3 3 该灭火系统的相关计算该灭火系统的相关计算 .2 3.1 房间慨况.3 3.2 防护区设计药剂用量.3 3.3 气瓶选型及七氟丙烷配置用量.3 3.4 泄压口.3 3.5 主干网的平均设计流量.3 3.6 设计参数汇总.4 3.7 管径初选.4 3.8 校核管网.4 3.9 管网阻力损失计算.6 3.10 喷头等效空口面积计算及选型.7 3.11 设备材料清单汇总.8 4 4 小结小结 .9 参考文献参考文献 .9 一前言 卤代烷灭火剂灭火效率高、用量省、易汽化、空间淹没性好、洁净、 不导电，对对扑灭高压电火灾尤佳，对油类、有机溶剂、精密仪器、文件 档案等火灾的火灾扑灭均有效。 但是由于卤代烷灭火剂灭火过程中要产生卤素原子，释放到大气中的 卤代烷灭火剂，在太阳的紫外线辐射作用下，也能分离出卤素原子，对大 气臭氧层有破坏作用，所以为了减少这一破坏作用，1987 年，英美等国家 签署了蒙特利尔条约 ，明确规定停止生产和使用卤代烷灭火剂，我国在 1994 年签署该条约。常见的卤代烷灭火剂有七氟丙烷灭火剂。 二某银行七氟丙烷灭火系统简介 1本设计采用了外贮式七氟丙烷灭火系统即备压式七氟丙烷灭火系统。其 特点是将七氟丙烷灭火剂和作为动力气体的氮气分别贮存在不同的容器 内。系统启动时，高压贮存的动力气体经减压阀减压后进入灭火剂瓶组， 使其内的压力迅速升高，并在灭火剂喷放期间维持一相对稳定的压力， 推动灭火剂快速流向喷嘴，实施喷放灭火。这种方式可根据管网的容积 来确定氮气的贮存量，以保证灭火剂喷放期间喷头的喷放压力。 2此方式可大大减少管道内气、液双相流现象的发生，使灭火剂大部分处 于液相流动，改善了灭火剂的流动性能，能够是通径较小的管道输送较 多的灭火剂。以前的同类产品的孔板式减压仅具有静态减压的作用，灭 火剂的输送距离一般在 150m 左右，本系统采用了具有缓慢开启功能 的减压阀，灭火剂的输送距离可达 200m 左右。 3 本设计的保护区分为：办公室 1、办公室 2、办公室 3、办公室 4、办 公室 5、办公室 6、办公室 7、办公区，设一套备压式七氟丙烷灭火系 统。系统采用自动、手动及机械应急启动三种控制方式。保护区均设二 路独立探测回路，当第一路探测器发出火灾信号时，发出警报，指示火 灾发生的部位，提醒工作人员注意；当第二路探测器亦发出火灾信号后， 自动灭火控制器开始进入延时阶段（0-30s 可调） ，此阶段用于疏散人 员（声光报警器等动作）和联动设备的动作（关闭通风空调、防火卷帘 门等） ；延时过后，向该保护区的驱动瓶发出灭火指令，电磁启动器动 作打开启动瓶组，释放启动气体，通过启动管路打开相应的选择阀和灭 火剂瓶组，释放灭火剂灭火。当报警控制器处于手动状态时，报警控制 器只发出报警信号，不输出动作信号，由值班人员确认火警后，按下报 警控制面板上的应急启动按钮或保护区门口处的紧急启停按钮，即可启 动系统喷放七氟丙烷灭火剂。 4本设计采用全淹没管网备压系统，储瓶的增压压力（减压阀出口压力） 为 4.2MPa(表压)。 5防护区围护结构及门窗的耐火极限不应低于 0.5h，围护结构及门窗的 允许压强不宜小于 1200pa.储瓶间耐火等级不应低于二级，储瓶间应有 单独的通道，通道应直接通向疏散通道。 6. 设计中每个防护区的管道独立，连接至气瓶间，喷头布置尽量保证各喷 头处的压力均衡，类似于游泳池进水管的布置。 7.本系统分有管网系统和柜式七氟丙烷灭火系统，对于办公室 1-7 和办公 区用有管网七氟丙烷灭火系统。对于剩下的 3 个办公区 三.该灭火系统的相关计算 1.房间概况 最大房间面积 A=10.8*6=64.8m2 房间高度 B=3.6m 房间容积 V=A*B=232.28 m3 房间维护允许内压=1200 Pa f P 海拔修正系数 k=1 七氟丙烷过热蒸汽在 101kpa 大气压和防护区最低环境温度下比容 s=0.1269+0.000513*T=0.1269+0.000513*20=0.13716 m3/kg T-防护区最低环境温度，这里取 20 防护区灭火设计剂浓度，考虑建筑物防火等级，参考GB50370- 1 C 2005 ，该系统选用 10% 2.防护区设计药剂用量 W=k*v*/s(100-)=188.9kg 1 C 1 C 对于柜式七氟丙烷灭火系统有： 办公区 1：w= k*v*/s(100-)=68.24kg 1 C 1 C 对于办公区 2：w= k*v*/s(100-)=148.7kg 1 C 1 C 对于办公区 3：w= k*v*/s(100-)=50.7kg 1 C 1 C 3.气瓶选型，七氟丙烷配置用量 参照广东胜捷消防公司气体灭火产品技术资料选用 MJP-150（150L）型 钢瓶 3 个，每个瓶子装 70kg，每个瓶子药剂剩余量综合管网剩余量按 5 kg 计算，故本系统灭火剂用量 W0=188.9+3*5=203.9 kg 4.泄压口 泄压口面积 Fx(m2)=0.15Qx/Pf1/2=0.15*18.89/12001/2 =0.082m2 x Q 灭火剂在防护区的平均喷放速率(kg/s)；这里的 Qx =188.9/10=18.89 kg/s 5.主干网的平均设计流量 Qw =w/t=188.9/10=18.89 kg/s t-灭火剂喷放时间，本系统按 10s 计算；w-防护区灭火设计药剂用量 6.设计参数汇总 表 1 设计主要参数 系统防 护 区 面积 （m2） 高度 （m） 设 计 浓 度% 设 计 喷 放 时 间 s 设计 抑制 时间 min 七氟丙 烷设计 用量 kg 七氟 丙烷 实际 用量 kg 使用 的储 瓶数 （不 含备 用） 个 每 瓶 充 装 量 kg 储 瓶 容 积 L 泄压 口面 积 m2 办 公 室 43.23.61010201262103701500.065 7 办 公 室 6 64.83.6101020188.92103701500.082 办 公 室 3 64.83.6101020188.92103701500.082 办 公 室 5 64.83.6101020188.92103701500.082 本 公 司 2 64.83.6101020188.92103701500.082 办 公 室 4 64.83.6101020188.92103701500.082 办 公 室 1 64.83.6101020188.92103701500.082 - 办 公 区 43.23.6101020126210371500.065 7.管径初选 当时，skgQ/0 . 6 ； QD2012 当时，skgQskg/ 0 . 160/0 . 6 ； QD168 对于办公室 7 和办公区的支管，有 Q=126/10=12.6 kg/s,取 D=40mm； 对于办公室 1，2,3,4,5,6 的支管有 Q=188.9/10=18.89 kg/s，取 D=50mm; 8.校核管网 过程中点时储存容器内压力(绝对压力) Pm=P0V0/(V0+W/2+Vp) V0=nVb(1-/) V0喷放前全部储存容器内的气相总容积 m3 Vb-储存容器的容量 m3 =0.15 n-储存容器的个书 n=3 充装量 kg/m3 =70kg/150L=466.7 kg/m3 -七氟丙烷液体密度 200C 时为 1407kg/m3 V0=nVb(1-/)=3*0.15*(1-466.7/1407)=0.3 m3 P0灭火剂储存容器增压压力(绝对压力)4.2+0.1=4.3MPa Vp管网的管道内容积 ： L1=DN50，管道总长=（4.125+10.8+9+1.8+4+3）*6=196.35m L2=DN40,管道总长=（1.8+4+3+9+10.8）*2=65.45m 故可以得出 Vp=0.468 m2 ； Pm=P0V0/(V0+W/2+Vp)=1.545MPa； 9.管网阻力损失计算 采用镀锌（无缝）钢管时有： P/L=5.75*105Q2/ 1.74+2*lg(D/0.12) 2*D5 P计算管段阻力损失 MPa L-管道计算长度 m 为沿程长度与局部损失当量长度之和 Q管道设计流量 kg/s D管道内径 mm 结合 表 2 局部阻力损失当量长度（m） 局部阻力损失当量长度 三通 公称通径 (mm)90弯头直通 直路90分支路 201.50.20.51.7 251.80.20.62.0 322.20.30.72.5 402.80.30.93.2 503.50.41.14.0 654.50.51.45.0 805.20.61.75.8 1006.40.72.17.3 高程压头gHPh10 6 式中 H 过程中点时，喷头高度相对储存容器内液面的位 差（单位：m） g 重力加速度(m/s2) Ph=0.0455MPa 对于办公室 7 有： P=0.0194*（4+1.8+4+3+3*2.2）=0.380MPa 节点处喷头工作压力 Pc =1.545-0.380-0.0455=1.120MPa 系统压力属于二级增压，即有 Pc0.7MPa，2Pc Pm 故该管网管道选型满足规范要求 对于办公室 3 和办公室 6 有： P=0.0135*（4+9+4+2.8*3+3）=0.383MPa 节点处喷头工作压力 Pc =1.545-0.383-0.0455=1.117MPa 系统压力属于二级增压，即有 Pc0.7MPa，2Pc Pm 故该管网管道选型满足规范要求 对于办公室 2 和办公室 5 有： P=0.0135*（4+10.8+9+1.8+4+3+2.8*3）=0.554MPa 节点处喷头工作压力 Pc =1.545-0.554-0.0455=0.946MPa 系统压力属于二级增压，即有 Pc0.7MPa，2Pc Pm 故该管网管道选型满足规范要求 对于办公室 1 和办公室 4 有： P=0.0135*（4+10.8+10.8+9+1.8+4+3+2.8*3）=0.670MPa 节点处喷头工作压力 Pc =1.545-0.670-0.0455=0.830MPa 系统压力属于二级增压，即有 Pc0.7MPa，2Pc Pm 故该管网管道选型满足规范要求 对于办公区有： P=0.0194*（4+9*2+10.8*2+2.2*3+1.8+4+3）=0.714MPa 节点处喷头工作压力 Pc =1.545-0.714-0.0455=0.786MPa 系统压力属于二级增压，即有 Pc0.7MPa，2Pc Pm 故该管网管道选型满足规范要求 10.喷头等效空口面积计算 喷头等效孔口面积应按下式计算： (3.3.17) c c c q Q F 式中 c F喷头等效孔口面积(cm2)； c q 等效孔口单位面积喷射率(kg/s)/cm2，可按本规 范附录 C 采用。 根据 GB50370-2005 有喷头保护高度不宜大于 6.5m，最大保护高度不 宜小于 0.3m；安装高度小于 1.5m 时，保护半径不宜大于 4.5m，安装高 度不小于 1.5m 时，保护半径不宜大于 7.5m，本工程安装高度定位 3.3m 故对于办公室 7： 查附录表 C-2，增压压力为 4.2MPa 时， =4.85(kg/s)/cm2 c q Qc =126/10=12.6 kg/s， =12.6/4.85=2.60cm2 c F 根据附录 D 喷头规格和等效孔口面积应选择喷头规格代号为 24，数 量 1 个 对于办公室 3,6 有： 查附录表 C-2，增压压力为 4.2MPa 时， =4.25(kg/s)/cm2 c q Qc =188.9/10=18.89kg/s， =18.89/4.25=4.44cm2 c F 根据附录 D喷头规格和等效孔口面积应选择喷头规格代号为 22，数 量 2 个 对于办公室 2,5 有： 查附录表 C-2，增压压力为 4.2MPa 时， =3.5(kg/s)/cm2 c q Qc =188.9/10=18.89kg/s， =18.89/3.5=5.39 cm2 c F 根据附录 D喷头规格和等效孔口面积应选择喷头规格代号为 22，数 量 2 个 对于办公室 1,4 有： 查附录表 C-2，增压压力为 4.2MPa 时， =3.05(kg/s)/cm2 c q Qc =188.9/10=18.84kg/s， =18.84/3.05=6.18 cm2 c F 根据附录 D喷头规格和等效孔口面积应选择喷头规格代号为 26，数 量 2 个 对于办公区有： 查附录表 C-2，增压压力为 4.2MPa 时， =3.5(kg/s)/cm2、 c q Qc =126/10=12.6 kg/s， =12.6/3.5=3.6 cm2 c F 根据附录 D喷头规格和等效孔口面积应选择喷头规格代号为 28，数 量 1 个 11.设备材料清单汇总 序号设备名称型号规格单位数量 1150L 储存装置MRJ-150-6瓶数3 2N2启动瓶MQP-8瓶数1 3电磁起动器SDF个1 4灭火药剂HFC-227eaKg471.54 5高压释放软管MRG-50条3 6液流单向阀MYD-50个3 7低压泄漏阀个1 8集流管ZEJ