浅析管网式七氟丙烷灭火系统设计

浅析管网式七氟丙烷灭火系统设计

刘士增

蚌埠依爱消防电子有限责任公司    233000   

摘要：本文通过对管网式七氟丙烷气体灭火系统组成、控制方式和启动原理及灭火剂计算分析，以实际案例分析管网式七氟丙烷气体灭火系统设计方案，及常见问题探讨解决措施。

关键词：七氟丙烷、充装密度、防护区

七氟丙烷它具有洁净、高效、经济、安全，灭火浓度低(8%～10%)，臭氧潜能耗损值ODP=0，全球温室效应潜能值GWP=0.6，其在大气中存留的时间很短，能有效扑灭A、B、C火灾，是目前市场上是应用最广的气体灭火剂。管网式系统可以用同一套系统保护多个防护区，不同防护区发生火灾，针对性喷放，节约工程造价。

一、系统组成

管网式七氟丙烷气体灭火系统组成主要有灭火剂瓶组、高压软管、信号反馈装置、安全泄放装置、气体单向阀、集流管、驱动气体瓶组、驱动管路、灭火剂和驱动气瓶组架、选择阀、喷嘴等。

二、控制方式

管网式气体灭火系统的启动方式有三种：自动、手动、机械应急启动方式。

1、自动启动

当设备处于自动状态时，保护区内火灾探测器（烟感、温感）同时发出火灾信号，信号传入火灾控制器，延迟30秒后，火灾控制器发出电气指令，启动对应灭火剂瓶组的电磁驱动装置，穿破瓶组容器阀工作膜片后，灭火剂释放，通过高压金属软管和喷头的疏导，喷放至保护区中进行灭火。

2、手动启动

当设备处于手动状态时，火灾控制器收到火灾信号或人员发现火灾，人员可以通过火灾控制器或紧急启动按钮发出指令，实施灭火。此方式用于有人员值守的情况，人员可以根据实际情况进行判断是否需要启动灭火系统。

3、机械应急启动

当电气自动方式和电气手动方式都启动失效时, 人员可以直接到设备间，拔出对应保护区驱动气瓶上的电磁驱动装置的保险，用力拍下按钮，实施灭火。

三、气体七氟丙烷管网设计案例

某城市文化宫有电源间、外网机房、内网机房三个防护区，设计一套组合分配式七氟丙烷管网气体灭火。

1、灭火浓度的选择：图书、档案、票据和文物资料库等防护区，灭火设计浓度宜采用 10%。 油浸变压器室、带油开关的配电室和自备发电机房等防护区，灭火设计浓度宜采用 9%。通讯机房和电子计算机房等防护区，灭火设计浓度宜采用 8%。

2、喷放时间的选择：通讯机房和电子机房，喷放时间不大于8S，其他防护区设计时间不大于10S。

3、浸渍时间的选取，木材、纸张、织物等固体表面火灾，宜采用 20 min；通讯机房、电子计算机房内的电气设备火灾，应采用 5 min；其它固体表面火灾，宜采用 10 min；气体和液体火灾，不应小于 1 min。

4、防护区灭火设计用量计算：根据w=(KV/S)*C1/(100-C1)，计算各防护分区的设计用量（K：海拔高度修正系数取数值1）。选定适宜的七氟丙烷钢瓶规格，计算需要瓶组的数量。

5、防护区泄压口面积计算：FX=0.15QX/,计算各防护区泄压口面积，泄压口的安装高度应位于防护区净高度的2/3以上。

   本工程采用系统工作压力4.2Mpa，三个防护区的七氟丙烷气体灭火系统计算参数详见(表1)。

                 七氟丙烷气体灭火系统4.2Mpa系统计算列表

表1

6、管网布置设计为均衡系统，灭火剂在防护区里容易做到喷放均匀，利于灭火。管网上不应采用四通管件进行分流，在管网上采用四通管件进行分流会影响分流的准确，酿成实际分流与设计计算的较大的差异。喷头的保护最大保护高度不宜大于 6.5 m，保护半径保护不应大于 7.5 m，在喷头喷射角一定的情况下，降低喷头安装高度，会减小喷头覆盖面积；并且，当喷头安装高度小于 1.5m 时，遮拦物对喷头覆盖面积影响加大，故喷头保护半径应随之减小，喷头工作压力最不利点压力Pc应大于等于0.7MPa，且大于等于过程中点压力Pm的50%。

管网平面布置图

图1

7、常见的钢瓶布置方式有一字型、L型、U型。本项目共三个防护区每个分区设置一个启动瓶，根据储气钢瓶和选择阀数量，结合钢瓶间空间布局，采用一字型布置于钢瓶间（图1），同时也便于日常的维护检修。

四、设计中常见问题的探讨

1、对于大面积、大容积的防护区要在规定的时间内完成七氟丙烷药气体要剂的全部喷放，到达灭火效果，就必须采取一定的措施。应将防护区视为完全相通大小防护区的共同体，将灭火剂瓶组分为两套系统或三组系统，由控制系统在同一时间启动灭火剂瓶组，有利管道设备选用和安全。还可以通过加大系统管径、喷头数量、喷头面积等办法。   

2、喷头工作压力Pc小于0.7MPa，且小于过程中点压力的Pm50%时，通过降低七氟丙烷药剂充装率，增大管径措施来满足要求。

3、因灭火剂输送管路太长、管径较大也难满足要求时，就要通过外储压七氟丙烷灭火系统技术规程来设计。

4、充装密度是整个系统计算的灵魂数据，当采用组合分配系统保护灭火时，若系统中最大防护区灭火剂的用量计算与其他防护区的用量相差较多时，在按最大防护区的用量计算好气体的充装密度后，应该校对其他防护区的实际灭火浓度，若灭火浓度超过有毒性反应(LOAEL)浓度10.5%，不仅对人体健康有害而且防护区的墙体结构易被破坏，应增加气瓶数量，降低气体的充装密度。

结束语：管网式气体灭火系统计算过程繁琐，设计中需要不断调整设计参数，一个数据的改变都需要重新校核计算结果。所以在施工现场，应施工单位应严格按照图纸设计参数，根据图纸管道位置、标注的尺寸施工，确保设备安全有效运行。

参考文献：【1】《气体灭火系统设计规范》 GB50370-2005

【2】《气体灭火系统施工及验收规范》 GB50263-2007

【3】 许春元，于继航. 七氟丙烷气体灭火系统常见设计失误与改进【J】.消防科学与技术，2009（4）