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浅谈七氟丙烷气体灭火系统在工程中的应用

发布日期:2018-05-14 浏览次数:
     1 七氟丙烷气体灭火系统概述 
  气体灭火系统作为传统的四大灭火系统之一,它以其灭火效率高、灭火后无残留、安装维护方便等优势被越来越广泛的应用到各种场所。不过,近年来,为了保护大气臭氧层,人们淘汰了传统的气体灭火剂哈龙(1201和1301),并推出了多种可替代哈龙(1201和1301)的气体灭火剂。比较普及的气体灭火剂主要有:二氧化碳(CO2)、七氟丙烷(FM200)、混合气体(IG541)、S型气溶胶。其中七氟丙烷气体灭火系统的应用较为广泛,其主要特点有: 
  若以两瓶充装60 kg (含剩余量)灭火剂的储瓶设计为组合分配系统保护两个防护区,当75 m3小防护区七氟丙烷体积分数达到10%的设计要求时,130 m3大防护区的实际灭火剂体积分数将达到11.4%,不满足“规范”3.3.6“防护区实际应用的浓度不应大于灭火设计浓度的1.1倍。” 
  所以,不同储存量的七氟丙烷灭火瓶作为组合分配系统保护不同防护区时,各储存瓶的七氟丙烷储存量必须经过计算确定如何组合才能满足规范要求。 
  以上类似问题的解决方法如下: 
  经计算,用两瓶分别充装60 kg和45 kg灭火剂的储存瓶组成为组合分配系统保护两个防护区,两分配管道上分别两个选择阀,45 kg灭火器储瓶上再单独设置一个选择阀。保护思路为:60 kg灭火器单独保护小防护区(75 m3),大防护区(130 m3)需要灭火系统启动时,通过原先设置的连锁打开45 kg灭火器选择阀,则两个储瓶同时启动。 
  5.2 主管第一分流点距末端喷头距离过大 
  七氟丙烷灭火系统属于全淹没灭火,其要求灭火剂在保护区被释放后,会迅速扩散到保护区的全部空间,并且均匀的达到被保护物质所要求的灭火体积分数,这样才能扑灭保护区任意部位发生的火灾。为此,“规范”3.1.12专门规定了喷头的保护区域。最大保护高度不宜大于6.5 m;最小保护高度不宜小于0.3 m;喷头安装高度小于1.5 m时,保护半径不宜大于4.5 m;喷头安装高度大于1.5 m时,保护半径不应大于7.5 m。 
  而实际设计中管线及喷头的设置经常未考虑“规范”3.1.10“各管网上喷头流量均应按同一灭火设计浓度、同一喷放时间进行设计”这一基本规定,从而导致防护区内灭火剂体积浓度不均匀而不能有效灭火,如图4所示。 
  图4示例中从储瓶间到末端喷头的最大行程为40 m,储瓶起始端到第一分流点之间的行程为17 m,第一分流点到行程末端最近喷头和最远喷头的行程分别为6 m和23 m。如果灭火系统的喷放时间设计为8 s,假设灭火剂在管网中以5 m/s流动,灭火剂到达最近喷头时间为4.6 s,而到达最远端喷头时间为8 s。这样,当最近喷头区域达到设计灭火体积分数时,最远端喷头释放的灭火剂量仅为设计量50%左右,已经违反了“规范”3.1.10“各管网上喷头流量均应按同一灭火设计浓度、同一喷放时间进行设计”的规定。 
  此类问题的解决方案如下: 
  管道布置尽量采用均衡管网系统,即从灭火剂储存容器到每个喷头的管道等效长度应大于管道等效长度(管道等效长度=实管长+管件的当量长度)的90%,如受防护区位置限制,对不满足均衡管网要求的防护区可设置无管网灭火系统或单元独立灭火系统。 
  6 七氟丙烷灭火系统在施工中的注意问题 
  6.1 进场材料复检需注意的问题 
  进场管材、管道连接件、组成件除应符合产品标准和设计要求外,还应检查以下项目: 
  ①输送气体灭火剂的管道采用的无缝镀锌钢管除应满足《输送流体用无缝钢管》GB/T8163、《高压锅炉用无缝钢管》GB5310外,还应重点检查管道内壁的镀锌层,镀锌层应平整、无起皮、挂流现象,镀锌层应和管道内壁结合良好。 
  ②储存装置上应设铭牌,并应标明每个灭火剂储瓶的编号、容积、皮重、七氟丙烷充装量、充装日期和充压压力及有效期等。 
  ③喷头应有型号、规格的永久性标识。 
  6.2 系统在安装过程中需注意的问题 
  系统在安装过程中应重点注意以下问题: 
  ①输送七氟丙烷使用的镀锌管道在安装过程中不宜焊接,若局部必须焊接的,安装前必须对管道内部焊接损坏的镀锌层进行修补。 
  ②管道支架的设置原则。管道末端应设置防晃支架,并且防晃支架与喷嘴间的距离不应大于500 mm;当管道穿过建筑物楼层时,每层应设至少一处防晃支架;水平管道改变方向时,应在转弯处增设防晃支架。 
  ③管道强度试验。七氟丙烷输送管道安装完毕后应进行强度试验,强度试验取1.5倍的系统最大工作压力。当水压强度试验条件不具备时,可采用气压强度试验代替,气压强度压力取1.15倍的最大工作压力。系统最大工作压力按表1取值。 
  ④水压强度试验和气压强度试验的方法。进行水压强度试验时,在系统最高点和最低点分别设置压力表,升压速率不宜大于0.5 MPa/s,到试验压力后保压5 min,检查管道各连接处无渗漏、无变形为合格;气压试验前,必须进行预试验,预试验压力宜为0.2 MPa。气压试验时应缓慢增压,当系统压力升至试验压力的50%时,对管道系统进行检查,如未发现泄漏,继续按试验压力的10%逐级升压,每级稳压3 min,直至试验压力。以管道连接处无泄漏、管道不变形为合格。 
  ⑤系统吹扫。七氟丙烷输送管道在压力试验合格后应进行吹扫。吹扫管道介质宜采用压缩空气,吹扫时,管道末端的气体流速不应小于20 m/s,采用白布检查,以白布无铁锈、尘土、水渍及其他异物为合格。   ⑥系统气密性试验压力及方法。输送七氟丙烷灭火剂及启动气体的管道在吹扫结束后应做气密试验。气密试验压力应取水压强度试验压力的2/3;气体启动管道的气密试验压力为驱动气体储存压力。进行气密性试验时,升压速率不应大于0.5 MPa/s,至试验压力时,关断试验气源,以3 min内压力降不超过试验压力的10%为合格。 
  6.3 系统调试中需注意的问题 
  6.3.1 系统模拟启动试验 
  七氟丙烷系统在安装、试压完成后应进行模拟启动试验,以检查报警装置、联动设备及装置的联动可靠性。模拟启动试验按启动方式可分为手动模拟启动和自动模拟启动。 
  ①手动模拟启动的联动反应。手动模拟启动模式下的信号及联动设备动作应包含声光报警信号、灭火控制器启动输出端的负载响应、气体喷放指示灯等。 
  ②自动模拟启动的联动反应。将灭火控制器的启动输出端与相应防护区驱动装置连接,在相应防护区内模拟火灾,使任意一个火灾探测器动作,相关报警设备动作应包含声光报警、蜂鸣器报警等。同理,使防护区的另外任意一个火灾探测器动作,在复合火警信号输出情况下相关信号及联动设备动作应包含声光报警、灭火控制器启动输出端的负载、防火阀、通风空调关闭等。 
  6.3.2 系统模拟喷气试验 
  系统模拟喷气试验通常采用手动方式。 
  模拟喷气试验一般采用氮气或者压缩空气,氮气或压缩空气储瓶应与七氟丙烷储存容器的充装压力、容积、型号相同,连接方式与控制方式一致。试验用的氮气或压缩空气储瓶数量不应少于七氟丙烷储瓶数量的20%,且不少于1个。 
  模拟喷气试验结果应符合以下规定:延迟时间与设定的时间相符;相应声光报警信号无误,防护区外的气体喷放指示灯工作正常;试验气体能喷到防护区被保护对象上,且能从每个喷嘴喷出;储瓶间的设备和防护区的七氟丙烷输送管道无明显的晃动。 
  7 七氟丙烷灭火系统的验收 
  七氟丙烷系统的验收包括设计文件及施工资料验收、工程质量验收记录两部分内容。验收具体条款应符合《气体灭火系统施工及验收规范》(GB50263-2007)附录表D-1及D-2的相关要求。 
  其中系统功能验收时应注意以下几点:按防护区总数(不足5个的按5个计)的20%进行模拟启动试验,并合格;对组合分配系统的模拟喷气试验数量不应少于1个防护区;单元独立系统中任选一套进行模拟喷气试验;对设置有备用灭火剂的系统进行灭火剂储瓶模拟切换操作试验,并合格;对主用、备用电源进行切换试验,并合格。 
  8 七氟丙烷灭火系统的维护管理 
  七氟丙烷灭火系统在投入使用后应由经过培训并考试合格的专职人员负责定期检查和维护。检查维护应包含以下内容: 
  ①日常(运行)的维护、保养。保持七氟丙烷钢瓶间的清洁、干燥、通风良好;检查启动瓶组上先导阀手柄的保险栓及铅封是否位置正确、松动;检查选择分配阀上标签是否完好。 
  ②月、季度的维护、保养。检查启动瓶、灭火器储存瓶组压力值是否在绿色区域内;灭火剂储存容器及瓶头阀、单向阀、集流管、安全泄放阀、选择阀、阀驱动装置、喷嘴等全部系统组件应完好,铭牌和标志牌应清晰,手动操作装置的防护罩、铅封应完整;钢瓶间及被保护区的设备、灭火剂输送管道的支、吊架应固定无松动;被保护区可燃物的种类、分布情况,保护区的开口情况,泄压口的情况应满足要求。 
  ③年度维护、保养。对系统进行模拟启动试验,火灾探测、报警、联动控制应按照调试要求进行;对系统进行模拟喷气试验,试验结果也应满足调试标准要求;全面检查系统各组件连接的可靠性及稳定性,表面应无锈蚀。各种标志应完好。 

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