烟烙尽气体灭火系统

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1、烟 烙 尽 气 体 灭 火 系 统摘 要 通 过 烟 烙 尽 （ INERGEN） 这 一 新 型 洁 净 气 体 灭 火 系 统 在 北 京 地 铁 天 安门 西 站 的 应 用 实 例 ,阐 述 了 此 类 灭 火 系 统 的 性 能 特 点 、 灭 火 机 理 、 设 计思 路 ,并 结 合 设 计 提 出 自 己 的 几 点 看 法 。关 键 词 洁 净 气 体 灭 火 系 统 烟 烙 尽 地 铁 设 计1 引 言 气 体 灭 火 系 统 的 选 用 是 地 铁 建 设 中 非 常 重 要 的 一 部 分 。 高 低 压 室 ,车 站 综 合 控 制 室 、 通 信机 械 室 、 信

2、号 机 械 室 、 变 配 电 室 等 均 为 地 铁 车 站 中 重 要 的 区 域 。 不 但 其 中 所 安 装 的 变 配 电 、通 讯 、 控 制 设 备 价 值 昂 贵 ,而 且 如 果 发 生 意 外 火 灾 事 故 ,将 影 响 整 个 地 铁 的 运 行 。 因 此 地铁 重 要 区 域 消 防 设 施 的 选 用 和 系 统 的 安 全 是 极 其 重 要 的 。北 京 地 铁 复 八 线 沿 线 各 站 在 1993 年 完 成 的 施 工 设 计 中 采 用 的 是 卤 代 烷 （ 1301） 气体 灭 火 系 统 。 鉴 于 卤 代 烷 系 列 产 品 对 大 气 臭

3、 氧 层 有 破 坏 作 用 ,根 据 蒙 特 利 尔 议 定 书 （ 修订 案 ） 我 国 已 将 其 列 为 淘 汰 产 品 ,1998 年 设 备 安 装 阶 段 时 业 主 提 出 采 用 新 的 气 体 灭 火 系统 。 根 据 哈 龙 替 代 物 的 八 项 基 本 要 求 ,从 消 防 安 全 、 环 保 、 投 资 效 果 及 维 护 保 养 等 诸方 面 进 行 综 合 分 析 ,并 经 过 招 投 标 ,最 终 确 定 选 用 美 国 安 素 （ ANSUL） 公 司 生 产 的 烟 烙 尽（ INERGEN） 气 体 灭 火 系 统 。 笔 者 有 幸 参 与 天 安 门

4、 西 站 ,天 安 门 东 站 两 座 车 站 的 烟 烙 尽（ INERGEN） 气 体 灭 火 系 统 设 计 ,下 面 结 合 天 安 门 西 站 气 体 灭 火 系 统 的 设 计 实 例 ,介 绍 一下 该 种 新 型 洁 净 气 体 灭 火 系 统 的 性 能 特 点 、 灭 火 机 理 、 设 计 思 路 方 法 。2 烟 烙 尽 (INERGEN)气 体 灭 火 系 统烟 烙 尽 （ INERGEN） 是 一 种 完 全 自 然 组 态 的 气 体 材 料 ,由 52%氮 气 （ N2） 、 40%氩 气（ Ar） 和 8%二 氧 化 碳 （ CO2） 三 种 气 体 混 合

5、而 成 。 密 度 略 大 于 空 气 。 由 于 该 药 剂 是 三 种自 然 界 气 体 的 混 合 物 , 它 的 释 放 只 是 将 这 几 种 气 体 放 回 大 自 然 , 因 而 它 是 一 种 无 毒 无色 无 味 惰 性 及 不 导 电 的 纯 “绿 色 ”环 保 气 体 ,属 清 洁 气 体 灭 火 剂 。2.1 灭 火 机 理其 灭 火 属 物 理 灭 火 方 式 。 该 药 剂 释 放 后 以 稀 释 方 式 将 保 护 空 间 的 氧 气 浓 度 由 21%降到 12.5%（ 当 氧 气 浓 度 降 到 15%以 下 时 大 多 数 普 通 可 燃 物 即 停 止 燃

6、 烧 ） 从 而 使 燃 烧 之 火 被扑 灭 。 同 时 把 保 护 空 间 的 CO2 浓 度 上 升 到 大 约 4%,CO2 浓 度 的 增 大 加 快 了 人 体 呼 吸 速 率和 吸 收 氧 气 的 能 力 ,即 用 CO2 来 刺 激 人 体 更 深 和 更 快 的 呼 吸 来 补 偿 环 境 气 氛 中 的 较 低 的氧 气 浓 度 。2.2 性 能 特 点在 各 种 哈 龙 替 代 品 中 ,目 前 国 际 上 技 术 比 较 成 熟 、 各 项 指 标 较 为 合 理 ,且 有 一 定 推 广价 值 的 仅 有 烟 烙 尽 （ INERGEN） 、 七 氟 丙 烷 （ FM

7、200） 等 几 种 ,它 们 与 哈 龙 ,其 性能 参 数 比 较 可 见 表 1：表 1 气 体 灭 火 系 统 性 能 参 数 比 较 性 能 参 数气 体类 型臭 氧 耗 损潜 能 值 ODP全 球 温 室 效应 潜 能 值 GWP最 小 设 计浓 度（ %V/V）无 副 作 用 最高 浓 度NOAEL（ %V/V）有 副 作 用 最低 浓 度LOAEL（ %V/V）大 气 中 存活 寿 命（ 年 ）1301 16 5800 5.0 5.0 7.5 65INERGEN 0 0 37.5 - - FM200 0 2050 7.0 9.0 10.5 31FE25 0 3400 10.9

8、7.5 10.0 41NAFS 0.05 1600 8.6 10.0 10.0 16从 表 中 可 以 看 出 ,烟 烙 尽 （ INERGEN） 具 有 以 下 几 个 特 点 ：a. 对 大 气 环 境 无 危 害 作 用 。 因 为 烟 烙 尽 （ INERGEN） 释 放 只 是 氮 气 、 氩 气 和 二 氧化 碳 这 几 种 天 然 气 体 回 归 大 自 然 ,故 它 不 会 破 坏 大 气 臭 氧 层 （ ODP=0） ,不 会 产 生 温 室效 应 (GWP=0),不 会 产 生 长 久影响大气寿命的化学物质（ ALT=0） 。b. 对 人 体 无 毒 性 危 害 。 烟 烙

9、 尽 （ INERGEN） 本 来 是 医 用 的 “输 气 产 品 ”,在 规 定的 浓 度 范 围 内 使 用 ,对 人 体 是 无 窒 息 、 无 毒 的 。 它 本 身 不 含 有 毒 成 分 ,火 灾 后 也 不 会 产生 有 毒 物 质 。 另 外 烟 烙 尽 （ INERGEN ） 气 体 以 气 态 储 存 ,在 全 喷 放 时 并 不 形 成 浓 雾 使视 野 不 清 ,可 确 保 逃 生 时 能 清 楚 地 看 到 任 何 紧 急 逃 生 门 。 因 而 它 特 别 适 于 有 人 停 留 的 灭火 场 所 。c. 对 保 护 空 间 财 产 无 损 害 。 烟 烙 尽 （

10、 INERGEN） 是 以 压 缩 气 体 方 式 储 存 而 并 非 液态 储 存 ,在 它 喷 放 时 温 度 变 化 低 于 10C,所 以 可 预 防 灭 火 剂 冷 凝 到 设 备 表 面 上 ,在 这 同时 ,烟 烙 尽 （ INERGEN ） 降 低 了 保 护 空 间 的 湿 度 ,提 高 了 室 内 气 体 的 绝 缘 性 。 因 而 其 灭火 功 效 时 间 较 长 ,火 灾 损 失 率 低 。d. 由 于 它 以 高 压 气 体 方 式 存 储 ,因 此 需 要 高 压 存 储 容 器 ,与 氢 氟 烃 类 灭 火 剂 相 比它 要 有 更 多 的 储 存 钢 瓶 和 更

11、 粗 的 喷 放 管 道 。e. 由 于 灭 火 所 需 浓 度 高 ,因 而 排 放 持 续 时 间 约 为 1 2 分 钟 ,这 使 得 该 类 药 剂 在 某些 火 灾 蔓 延 较 快 的 场 合 中 使 用 受 到 限 制 。 同 时 也 正 是 由 于 排 放 持 续 时 间 长 ,周 围 大 气中 氧 含 量 的 减 少 会 导 致 某 些 区 域 一 氧 化 碳 产 物 的 增 多 。2.3 适 用 场 所烟 烙 尽 （ INERGEN） 是 一 种 有 效 的 灭 火 剂 ,它 能 用 于 多 种 类 型 的 火 灾 。 用 全 淹 没 的方 式 可 以 来 扑 灭 封 闭 空

12、 间 内 的 A 类 表 面 火 、 易 燃 液 体 的 B 类 火 以 及 C 类 电 气 火 。 尤 其是 对 扑 灭 那 些 必 须 或 希 望 使 用 不 导 电 的 药 剂 ,使 用 其 它 药 剂 而 出 现 清 洗 问 题 以 及 防 护区 内 经 常 有 人 工 作 并 要 求 无 毒 药 剂 的 防 护 区 的 火 灾 时 特 别 有 用 。2.4 系 统 组 成烟 烙 尽 （ INERGEN） 气 体 灭 火 系 统 由 储 存 装 置 （ 钢 瓶 、 容 器 阀 、 单 向 阀 、 集 流 管 等 ）,管 道 系 统 （ 送 气 管 路 、 选 择 阀 、 减 压 孔 板

13、 、 喷 嘴 等 ） ,控 制 系 统 （ 自 动 报 警 系 统 、 灭火 控 制 器 、 手 动 控 制 装 置 ） 三 部 分 组 成 。 该 系 统 有 三 种 控 制 方 式 ,即 全 自 动 控 制 方 式 、手 动 控 制 方 式 和 机 械 紧 急 手 动 控 制 方 式 。2.5 设 计 思 路由 于 我 国 尚 未 制 定 出 烟 烙 尽 （ INERGEN） 气 体 灭 火 系 统 设 计 规 范 ,国 内 采 用 该 系统 的 工 程 亦 不 多 ,我 们 目 前 开 展 此 项 设 计 工 作 只 能 在 符 合 国 家 现 行 建 筑 设 计 防 火 规 范 和火

14、灾 自 动 报 警 系 统 设 计 规 范 的 情 况 下 ,参 照 美 国 NFPA2001 清 洁 气 体 灭 火 系 统 设 计 规范 和 美 国 安 素 （ ANSUL） 公 司 提 供 的 相 关 产 品 资 料进行设计。具体设计过程可归纳如下：计 算 防 护 区 净 容 积 确 定 最 小 设 计 浓 度 和 最 小 药 剂 量 海 拔 高 度 修 正 确 定最 终 药 剂 总 量 确 定 钢 瓶 数 计 算 实 际 药 剂 总 量 和 每 个 防 护 区 实 际 释 放 药 剂 量 确 定 实 际 淹 没 系 数 验 证 实 际 药 剂 浓 度 确 定 系 统 喷 放 时 间 估

15、 算 系 统 流 量 及 所需 孔 板 尺 寸 计 算 喷 嘴 数 量 及 每 个 防 护 区 的 喷 嘴 流 量 绘 制 管 道 平 面 图 、 系 统 图 估 算 管 道 尺 寸 计 算 泄 压 口 面 积 管 道 水 力 计 算 修 改 计 算 表 校 核 实 际 的系 统 性 能 。3 工 程 应 用 实 例天 安 门 西 站 是 北 京 地 铁 复 八 线 中 一 座 重 要 的 地 下 车 站 。 根 据 规 范 要 求 ,车 站 设备 用 房 中 站 台 层 西 端 高 压 室 、 低 压 室 、 牵 引 变 电 室 ,站 台 层 东 端 高 压 室 、 低 压 室 ,站厅 层

16、西 端 变 电 主 控 室 、 通 信 机 械 室 、 信 号 机 械 室 需 设 置 气 体 灭 火 系 统 。 根 据 原 设 计 预 留钢 瓶 间 尺 寸 以 及 上 述 房 间 布 局 ,本 次 设 计 按 车 站 东 西 端 分 成 两 个 独 立 的 组 合 分 配 系 统 进行 设 计 ,即 站 台 西 端 的 高 压 室 、 低 压 室 、 牵 引 变 电 室 和 站 厅 层 西 端 的 变 电 主 控 室 、 通 信机 械 室 、 信 号 机 械 室 六 个 房 间 为 一 个 系 统 ,共 用 一 个 钢 瓶 间 ,站 台 东 端 的 高 压 室 、 低 压室 两 个 房 间 为 一 个 系 统 ,共 用 一 个 钢 瓶 间 。 下 面 仅 介 绍 站 台 东 端 的 高 低 压 室 这 个 系 统 的设 计 情 况 。高 压 室 ： 面 积 52.80m2 ,容 积 2