七氟丙烷气体在灭火设计过程的应用

七氟丙烷气体在灭火设计过程的应用

张锐 李树铭

中国核电工程有限公司河北分公司，河北 石家庄 050000

摘要：简要介绍七氟丙烷气体灭火的适用范围和工作机理，归纳总结七氟丙烷灭火系统的设计步骤，为七氟丙烷灭火系统的应用提供借鉴。

关键词：七氟丙烷；灭火系统；消防。

目前常用的气体消防系统主要是卤代烷类灭火系统和二氧化碳灭火系统，但是卤代烷类对环境有污染；二氧化碳灭火系统本身具有窒息性和冷作作用，而冷却作用较小，不能用于保护经常有人工作的场所。而七氟丙烷无色、无味、是一种洁净的气态化学灭火剂，对人体毒性小。因此认为七氟丙烷灭火系统是目前全淹没灭火系统较理想的灭火剂之一。

1.七氟丙烷灭火系统的适用范围

七氟丙烷灭火系统主要用于电气火灾、液体火灾、固体表面火灾以及能够在灭火前切断气源的气体火灾^[1]，其灭火机理主要是通过窒息、气化冷却、分解吸热作用熄灭燃烧的物质^[2]。

2.七氟丙烷灭火系统的计算过程

2.1灭火设计用量计算

1）防护区灭火设计用量应按下式计算：

式中:W—灭火设计用量或惰化设计用量（kg）；C₁—灭火设计浓度或惰化设计浓度（％）；S—灭火剂过热蒸汽在101kPa大气压和防护区最低环境温度下的质量体积（m³/kg）；V—防护区净容积（m³）；K—海拔高度修正系数。

在计算灭火剂储存量时要考虑到气体储存容器内的未喷发的剩余量、管道内的剩余量，避免因灭火气体喷发量不够达不到理想的灭火效果。

2.2计算防护区泄压口面积，宜按下式计算：

式中 F_x—泄压口面积（㎡）；Q_x—灭火剂在防护区的平均喷放速率（kg/s）P_f—围护结构承受内压的允许压强（Pa）。

2.3管道计算

1）管网计算时，各管道中灭火剂的流量，宜采用平均设计流量；主干管平均设计流量，应按下式计算：

式中Q_w—主干管平均设计流量（kg/s）；

t—灭火剂设计喷放时间（s）。

2）支管平均设计流量，应按下式计算：

式中:Q_g—支管平均设计流量（kg/s）；N_g—安装在计算支管下游的喷头数量（个）；Q_c—单个喷头的设计流量（kg/s）。

3）初选管径可按管道设计流量，参照下列公式计算：

当Q≦6.0 kg/s时，

当6.0 kg/s

4）管网阻力损失宜采用过程中点时储存容器内压力和平均设计流量进行计算。

5）过程中点时储存容器内压力，宜按下式计算：

式中P_m—过程中点时储存容器内压力（MPa，绝对压力）；P₀—灭火剂储存容器；

V₀—喷放前，全部储存容器内的气相总容积（m³）；γ—七氟丙烷液体密度（kg/m³），20℃时为1704kg/m³;V_p—管网的管道内容积（m³）;n—储存容器的数量（个）；V_b—储存容器的容量（m³）;η—充装量（kg/ m³）。

6）管网的阻力损失应根据管道种类确定。当采用镀锌钢管时，其阻力损失可按下式计算：

式中ΔP—计算管段阻力损失（MPa）；L—管道计算长度（m）,为计算管段中沿程长度与局部损失当量长度之和；Q—管道设计流量（kg/ m³）；D—管道内径（mm）。

7）喷头工作压力应按下式计算：

式中 Pc—喷头工作压力（MPa，绝对压力）； —系统流程阻力总损失（MPa）；N_d—流程中计算管段数量；P_h—高程压头（MPa）。

8）高程压头应按下式计算：

式中：H—过程中点时，喷头高度相对于储存容器内液面的位差（m）；g—重力加速度（m/s²）。

2.4七氟丙烷气体灭火系统的喷头工作压力的计算结果，应符合下列规定：

1）一级增压储存容器的系统P_c≧0.6（MPa，绝对压力）；2）二级增压储存容器的系统P_c≧0.7（MPa，绝对压力）；3）三级增压储存容器的系统Pc≧0.7（MPa，绝对压力）。

2） （MPa，绝对压力）

2.5喷头等效孔口面积应按下式计算：

式中:Fc—喷头等效孔口面积（cm²）；qc—等效孔口单位面积喷射率[kg/(s·cm²)]，

3结论

七氟丙烷灭火效果效率高，对人体的毒性小，对环境的污染也较小，是一种清洁的灭火剂。且七氟丙烷灭火系统安装维护方便，在中小型灭火系统中具有运行费用和投资成本低等特点。因此随着灭火系统技术的不断改善、成熟，应用也将更加广泛。

参考文献

[1]魏志宇，于晶.简述七氟丙烷灭火系统的特点及原理[J].建筑与预算.2016(06).

[2]李传杰.七氟丙烷灭火系统的设计要点分析[J].科技展望.2015(14).