气体灭火系统简介

气体灭火系统简介

第一节基本术语

1. 全淹没灭火系统

在规定的时间内，向防护区喷射一定浓度的气体灭火剂，并使其均匀地充满整个防护区的灭火系统。

2. 局部应用灭火系统

向保护对象以设计喷射率直接喷射灭火剂，并持续一定时间的灭火系统。

3. 防护区

能满足全淹没灭火系统应用条件，并被其保护的封闭空间。

4. 组合分配系统

用一套灭火剂储存装置保护两个或两个以上防护区或保护对象的灭火系统。

5. 灭火浓度

在101kpa大气压和规定的温度条件下，扑灭某种火灾所需二氧化碳在空气与二氧化碳的混合物中的最小体积百分比。

6. 设计浓度

由灭火浓度乘以1.7得到的用于工程设计的浓度。

13. 高压二氧化碳灭火系统

指在5.7MPa、20℃的条件下储存，随着温度的上升而压力急剧上升（当温度上升到49℃，压力达到15MPa）随温度下降，压力急剧下降（下降到0℃时，压力在4MPa左右）。充装率在百分之六十至六十五之间的灭火系统。

14. 低压二氧化碳灭火系统

指在2.0±0.2MPa、-18℃的条件下储存，装量系数在百分之九十至九十五之间的灭火系统。

19. GWP值

GWP值是指温室效应潜能值，以CO2历年值为基准。

20. ALT值

ALT值是指在大气中存活寿命，潜在危险指标。

21. ODP值

ODP值是指臭氧消耗潜能值，以CFC11为基准。

22. NOAEL值

NOAEL值是指未观察到不良反应的浓度。

第二节气体灭火系统概述

气体灭火系统最早出现于19世纪，美国将高压二氧化碳用于灭火，20世纪处，美国开发成功了卤代烷灭火系统。气体灭火系统在世界各国得到广泛的应用。气体灭火系统一般包括卤代烷灭火系统、二氧化碳灭火系统、惰性气体灭火系统、氟化烃灭火系统、混合气体灭火系统和烟雾灭火系统。通常采用冷却、窒息、隔离、化学抑制方法中的一种或多种方法扑救不宜用水灭火的场合或设备的火灾。

第三章二氧化碳灭火系统

第一节概述

一、二氧化碳的基本特性

二氧化碳是无色、无味、绝缘性能好（不会使电器火灾中带电物出现击穿等现象）的惰性气体，其性能稳定，可长期储存。不会与其它气体发生化学反应。

1. 在标准状态下（温度在25 ℃左右，1个大气压，以气态存在）:

密度：1.977 kg / m3 分子量：44 摩尔质量：44 g / mol. 2. 在临界状态下（压缩后的气态）：

压力（Pc）：7.4 MPa. 温度（Tc）：304.2 K（31.1℃）密度（ρ）463.9 kg/m3.

3. 在三相点（固态、气态、液态分界点）：

温度（Tc）为-56.6℃. 压力（Pc）为0.52 MPa.

4. 从固态到气态的指标：

蒸发潜热：3.88 Kcal / g mol. 比热：0.2 粘度：170 × 10-6

5. 二氧化碳特性表：（压力与温度关系图）

固态区：温度在-56.6℃以下，压力0.52MPa以下

液态区：温度高于-56.6℃.压力高于0.52MPa

三相点：温度-56.6℃.压力为0.52MPa

二、二氧化碳气体的灭火机理

常温条件下，CO2的物态为气相，它的临界温度是31.4℃，临界压力为7.4MPa（绝压）。固、气、液三相点为-56.6℃，该点压力为0.52MPa（绝对压力）。在这个温度下，液相不复存在；在这个温度上，固相不复存在。存于低温容器中的CO2是以气、液两相共存（温度-18℃，压力2.17MPa），其压力随温度的升高而增加。

二氧化碳灭火作用主要在于窒息。灭火中，二氧化碳释放出来，稀释空气中的氧含量，氧含量降低会使燃烧时热产生率减小，而热产生率减小到热散失率的程度时，燃烧就会停止，不同物质在不同氧含量下燃烧，热产生率是不同的，热散失率却与燃烧物的结构有着密切的关系，所以，降低氧含量所需二氧化碳的灭火浓度，是针对燃烧对象通过试验进行测试而定。其次对于低压二氧化碳来说还有冷却作用。在灭火中，当二氧化碳从储存系统中释放出来，压力会骤然下降使得二氧化碳迅速由液态转变为气态；又因焓降的关系，温度会急剧下降，当其达-56℃以下，气相的二氧化碳有一部分会转变成微细的固体粒子—干冰。这时干冰的温度一般为-78℃。干冰吸取周围热量而升华，即能产生冷却燃烧物的作用，但冷却效果只相当于水的十分之一。

三、二氧化碳灭火系统的适用范围

A类：固体火灾

B类：液体火灾或可融化的固体火灾

C类：可切断气源的气体火灾和电器火灾（占火灾事故的百分之三十）

二氧化碳灭火系统不得用于扑救下列火灾：

1. 硝化纤维、火药等含氧化剂的化学制品火灾。

2. 钾、钠、镁、钛、镐等活泼金属火灾。

3 氢化钾、氢化钠等金属氢化物火灾。

四、二氧化碳灭火系统主要适用场合

主要用于电子计算机房、通讯中心、微波站、图书馆、博物馆、档案馆、发电机房、轧机、电子变送器、印刷机、烤漆线、烟草、印染、纺织、粮食加工成品库房、棉花库房等其他库房应用。

五、采用全淹没系统的防护区应具备的条件

A：对不能自动关闭的开口，其面积不应大于防护区总内表面积的3%；且开口不应设在底面。

B：喷放二氧化碳前，应有足够的通道确保防护区内的人员应能在30秒内全部撤离完毕。

C：喷放CO2前，防护区内的通风机和通风管道的防火阀应能自动关闭，同时要切断可燃性、助燃性气体的气源。

D：防护区的围护结构及门窗，吊顶等应有一定的耐火能力。

E：设计浓度不小于灭火浓度的1.7倍，并不得低于34%

六、采用局部应用CO2灭火系统的保护对象应具备的条件

A：保护对象周围的风速不宜大于3m/S，必要时应采取挡风措施。

B：喷头喷射角内不应有遮挡物体。

C：当防护对象为可燃液体时，为避免液体飞溅，液面距容器缘口距离不得小于150mm。

第三章七氟丙烷灭火系统

第一节基本概念

1、七氟丙烷灭火剂

七氟丙烷（HFC-227ca）灭火剂，国外又称FM200，是一种无色、无味、无毒、不导电的化学气体灭火剂，由美国大湖化学公司研制，于1996年12月经天津国家检测中心检测通过。

2、七氟丙烷灭火剂的性能

七氟丙烷分子式是CF3CHFCF3、分子量约为170.03 、沸点-16.36℃、凝固点：-131.1℃、蒸汽密度（21℃）32.2 kg / m3 、液体密度（21℃）1400 kg / m3 、临界压力：3.026mpa 、临界体积：1.61 L / kg 、系统设计浓度7%，惰化浓度：对甲烷8%、对丙烷11.6% 、ODP值为0，ACT值31年~42年GWP值0.3~0.5。

3、七氟丙烷灭火剂的贮存

采用钢瓶液态贮存，用氮气加压至2.5MPa或4.2MPa ，其贮存钢瓶有40L 、70L 、90L 、120 L、150L、180L等，充装率不大于1150 kg / m3 。

4、七氟丙烷灭火剂的优点

（1）七氟丙烷是新型、高效、低毒的灭火剂。能适应经常有人工作的防护区。（2）七氟丙烷不含固体粉尘、油渍，是液态储存气态释放，喷放后可自然排出或由通风系统迅速排除，现场无残留物。

（3）七氟丙烷具有良好的灭火效率，灭火速度快，效果好，灭火浓度低（8-10%），与哈龙1301的特性极为相似，系统硬件、软件也极为相似，故七氟丙烷可以很方便地替代哈龙。

5、七氟丙烷灭火剂的缺点

（1）七氟丙烷在灭火过程中会分解产生少量的对人体有害的气体，主要是氟化氢（HF）。故设计时要求将七氟丙烷的喷放时间定为≤10S，尽量缩短灭火时间。

（2）七氟丙烷是靠氮气增压，储存压力较低，输送距离较近。对距离较远的保护区可能因为压力降过大而需增加储瓶。

第二节七氟丙烷灭火机理及应用

1、七氟丙烷的灭火机理

七氟丙烷是一种化学灭火剂，通过灭火剂的热分解产生含氟的自由基，与燃烧反应过程中产生支链反应的H＋、OH－活性自由基发生气相作用，从而抑制燃烧过程中的化学反应来实施灭火。

2、七氟丙烷的应用范围

七氟丙烷在应用上可分为管网式七氟丙烷灭火系统和柜式七氟丙烷灭火装置，除可应用于经常有人工作的场合外，其余与CO2 的应用范围相同。

第四节管网式七氟丙烷灭火系统

1、系统简介

通常可以组成单元独立系统、组合分配系统两种形式。单元独立系统是由一套灭火剂储存装置对应一套管网系统，保护一个防护区所组成的系统形式。组合分配系统是由一套灭火剂储存装置对应几套管网系统，保护两个或两个以上的防护区所组成的系统形式。

第四章其它灭火系统

第一节IG541灭火系统

一、IG541简介

IG541又叫烟烙尽，是一种无毒、无色、无味、不导电的混合惰性气体。它的主要成分是：氮气52%、氩气40% 、CO28% ，其ODP值为0，ATL和GWP值不计，NOAEL值为43% 。

二、IG541的贮存压力：

分为15MPa和20MPa两种，用专用钢瓶和专用瓶头阀以气态方式贮存，即是高压气体贮存方式。

三、IG541的优点：

（1）IG541的成分全部来自大气，既不会消耗臭氧层物质，也不会引起地球的“温室效应” ，又不会产生长久影响大气寿命的化学物质，故它被称为洁净气体。从环保角度看，它是最好的灭火剂之一。

（2）541是有效的灭火剂，能适用于封闭空间内的A类表面火灾B类易燃液体火灾及C类电气火灾，在一定范围内使用对人体是无毒、无窒息作用。

（3）灭火时不会产生有毒气体。故可在有人的场合使用。

四、IG541的缺点：

（1）IG541是将混合气体压缩至15MPa或20MPa来贮存，由于贮存压力高，其危险性也很大，故对零部件的要求很高。特别是释放过程中的减压，由于减压技术不过关，国内现在几家检测中的IG541在检测时都发生意外事故，个别厂家甚至连续伤人，造成了严重的后果。而国外光减压技术就花费几百万美元。自然是不会轻易就将该技术转到国内，而国内企业也没有哪家能够花这么大笔资金用于该项技术。在减压技术过关之前，要使用该产品是相当危险的。

（2）由于IG541的灭火效率与CO2差不多，但单位容积所装的灭火剂就比高压CO2 约少一半，也就是说，保护同样大小的区域，IG541所用的瓶组数比高压CO2多一倍，而且要求还高得多，故工程造价约是高压CO2灭火系统的一倍多，经济性太差。

（3）IG541只适用于全淹没系统，不适用于局部应用系统。

五、IG541的灭火机理：

IG541系纯物理灭火方式，是靠释放后将保护区的氧气浓度降低到12.5%并把CO2 的浓度提高到4%，而氧气浓度降低到15%以下，大多数普通可燃物可停止燃烧。

六、IG541的性能：

IG541的分子量约34.0 ，沸点为-196℃，蒸汽密度为1.1kg / m3 ，蒸汽比热（25℃）为0.574kj/kg.℃，最小设计浓度为35%，惰化（抑爆）浓度为49%。

七、IG541的工程应用情况：

全世界有1万多个工程采用了IG541，我国已逐步开始在一些地区使用IG541（特别是新疆地区）。

第二节气溶胶灭火系统

气溶胶是指以固体或液体的微粒悬浮于气体介质中的一种物态。常见的气溶胶为烟气、雾等。灭火用的气溶胶微粒直径只有约10~100um，能够像气体一样长时间悬浮在空中而不会落下来。

一、气溶胶的灭火机理：

气溶胶灭火剂在使用前呈固体状态，使用时，感温，感烟探测器会自动接通点火装置，点燃气溶胶药剂，并很快产生大量烟雾（气溶胶），迅速弥漫整个防护区。气溶胶产生的固体微粒主要是金属氧化物及碳酸盐等，当遇到火焰时，会产生一系列化学反应，这些反应都是强烈的吸热反应，可大量吸收燃烧时产生的热量，同时，燃烧会使气溶胶的金属离子与燃烧物中的自由基因产生链式反应，大量消耗这些活性基因，同时产生N2、CO2等惰性气体，从而中断燃烧链，而达到灭火的目的。

以气龙-100气溶胶为例，其主要的组成为：气溶胶贮存装置、喷嘴、反应室、控制器、烟感探测器、温感探测器。

二、气溶胶的优点：

（1）无毒害，不破坏臭氧层。

（2）贮存方式为常温常压固态贮存，不需安装管网，故其运输、贮存、安装均很方便。（3）工程初期投资较小，在小型空间非常适合（一般≤200m3）

三、气溶胶的缺点：

（1）气溶胶燃烧时产生的微粒沉降到被保护物表面，会产生一种点状胶性物质黏附在设备表面，如保护对象为贵重精密的电子设备，容易导致光路堵塞，鼓面，盘面划破及插接件磨损。

（2）气溶胶的喷射物和灭火分解产物的主要成分为碳酸钾、氧化钾和水等，碳酸钾、氧化钾极易吸潮生成强碱氢氧化钾，对铝、锌、硅等有强腐蚀作用，大大缩短设备寿命。

（3）气溶胶微粒中的金属盐类有一定的导电性，容易引电子设备短路。

（4）气溶胶灭火剂有效期一般不超过5年，并与保存环境有关。总之，气溶胶在使用过程中出现了一些问题，公安部以（1997）040号文，禁止使用第一代固定式全淹没EBM气溶胶自动灭火装置。

第三节SDE灭火系统

一、简介

是一种固体粉末状灭火剂，通过电子气化装置，直接转化为惰性气体，气体产物由

CO2(35%)、N2(26%)、H2O(39%)左右的气溶胶，通过管网输送到被保护区，其灭火浓度约为5%。

二、SDE的灭火机理：

以惰性气体的“窒息”为主要方式，气态H2O的降温，以及气溶胶的抑制作用，三者共同达到灭火的目的。

三、SDE的优点：

（1）固态常温常压贮存，在灭火过程中惰性气体发生器及系统管网的最高压为1.6MPa，低于其它灭火系统（除气溶胶外）。

（2）灭火浓度低，灭火剂用量较少。

（3）运输、储存，安装较方便，系统一次性投资较少。

四、SDE的缺点：

（1）SDE的主要成分是氧化剂，受其化学稳定性影响，其贮存期的寿命较短，一般约三年，三年后就就须更换灭火剂。对客户来讲，一次性投资虽然少了，但以后每三年更换一次灭火剂也是一笔不小的费用。如果以十年期来计，总费用肯定远远大于使用二氧化碳灭火剂。（2）SDE微粒中的金属盐类有一定的导电性，容易引电子设备短路。

（3）SDE的无机械应急启动功能，一旦电子气化装置失灵，系统将无法工作。

（4）SDE是固体粉末，极易受潮，一旦受潮粉末就会结块，严重影响其正常点火和其气化效率，能否达到设计要求的灭火浓度尚难以确定。

（5）SDE没有经过长时间的实践考验，系统的可靠性如何尚待检验，且设有相应的设计规范，其推广应用也受到限制。

第五节细水雾灭火系统

一、简介

将水在高压下转化为20~120um细水雾的灭火系统，类似于气溶胶的灭火原理。它属于气体灭火剂的范畴。

二、细水雾灭火系统的灭火机理：

当发生火灾时，利用高压气体（N2、空气等）将水雾化成50~120um的细水雾，当细水雾直接喷射进入或被卷进火焰区时，由于表面积相对较大，吸收热量快，迅速汽化，大量的水汽降低了防护区内的氧气及可燃气体的含量，达到灭火的目的。

三、细水雾灭火系统的适用范围：

主要是可燃性液体火灾或部分电器火灾。主要应用场合为变压器室、油类火灾、飞机舱室、发动机舱、轮船机舱、轮船客舱和部分电器设备

四、细水雾灭火系统的发展前景：

由于价格低廉、无环境污染，其发展前景看好，国家已经指定出了《水喷雾消防系统设计（国标报批稿）》。特别在石化、交通、电力部门的应用也较为广泛。

第六节水喷淋及泡沫灭火系统

一、水喷淋灭火系统

是指用水作灭火剂的能自动喷洒的灭火系统。它是装设量最大、应用范围最广的灭火系统，几乎在所有重要的建筑中都安装有水喷淋灭火系统。但不适合油类和电器火灾。

二、高倍数、中倍数泡沫灭火系统

泡沫的体积与生产这些泡沫的泡沫混合液的体积之比称为发泡倍数。高倍数泡沫是指发泡倍数为201-1000倍的泡沫，中倍数泡沫是指发泡倍数为21-200倍的泡沫。低倍数泡沫是指发泡倍数为20倍以下的泡沫，混合比一般为3 %或6 %。

三、高、中倍数泡沫灭火系统的适用范围：

适用：a.汽油、煤油、柴油等B类火灾。

b.木材、纸张、橡胶、纺织品等深位A类火灾。

c.封闭的带电场所的火灾。

d.控制石油液化气，液化天然气的流淌火灾。

不适用：a.硝化纤维，炸药等。

b.钾、钠、镁、钛等活泼金属。

c.五氧化二磷等能与水起反应的化学物质。

d.未封闭的带电设备。