关于消防气体灭火的详细介绍

1、一、基本概念一、基本概念 二应用范围二应用范围 三气体消防设置场所三气体消防设置场所 四气体消防防护区四气体消防防护区 五气体灭火系统的分类五气体灭火系统的分类 六气体灭火系统的组成六气体灭火系统的组成 七气体灭火系统的操作与控制七气体灭火系统的操作与控制 八气体灭火系统的安全措施要求八气体灭火系统的安全措施要求 为保护一些不能用水扑救的部位，避 免火灾损失，广泛使用了气体消防。如电 信机房、广播电视设备、发电机房、电气 设备房、变压器、油断路器、电动机、内 燃机、电气机车、图书档案楼、科研试验 楼、贵重仪器设备房、大型船舶、油品厂 房等场所。 气体灭火系统包括卤代烷（当前改用替 代物）、二氧

2、化碳、惰性气体及烟雾灭火 系统。 气体灭火剂可以扑救的火灾： a可燃气体火灾，如甲烷、乙烯、煤气、 天 然气等。 b甲、乙、丙类液体火灾，如烃类、醇类 、有机溶剂类等。 c可燃固体表面火灾； d电气火灾。 气体灭火剂不适用于如下材料产生的火灾： a无空气仍能迅速氧化的化学物质的火灾，如 硝酸纤维、火药等； b活泼金属的火灾，如钠、钾、镁、钛和铀； c金属氢化物、强氧化剂、能自燃的物质的火 灾； d能自行分解的化学物质的火灾，如有机氧化 合物和联氨； e强氧化剂，如氧化氮氟等。 一般来讲气体灭火系统只用来保护建、构筑物 内部发生的火灾；而建、构筑物本身发生的火 灾，宜用其它方法扑救。 1当一个具

3、有火灾危险性的场所要求： （1）使用不污染被保护物的“清洁”灭火剂； （2）有电气危险而要求使用不导电的灭火剂； （3）有贵重设备、物品，要求使用能够迅速灭 火的高效灭火剂； （4）不宜或难以使用其它类型的灭火剂时 宜采用气体灭火系统。 （1）大中型电子计算机房； （2）大中型通讯机房或电视发射塔微波室； （3）贵重设备室； （4）文物资料珍藏库； （5）大中型图书馆和档案库； （6）发电机房、油浸变压器室、变电室、电缆隧 道或电缆夹层等电气危险场所。 2在国家标准建筑设计防火规范（GBJ16-87） 和高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95） 中对应设气体灭火系统的一些典型场所作出了

4、规定： 3防护区内经常有人工作，应采用1301灭火系 统，不宜采用1211和二氧化碳灭火系统。对替代 物适用于有人场所的灭火系统有IG-541、HFC-23、 SDE。HFC-227ea在安全浓度下可以在有人场所 使用，当设计浓度大于安全浓度时不可设计、使 用。 能满足气体灭火系统要求的有限封闭空间， 封闭结构是难燃烧体或非燃烧体，且该空间内能 将该灭火剂浓度保持一段时间。对防护区有环境 温度、大小、围护结构的耐火性能、围护结构的 耐压性能、防护区开口、防护区的机械通风和生 产操作、防护区的泄压、防护区的安全等多方面 要求，这些要求在各系统的设计、施工、验收规 范中一般都有描述。 防护区的大小

5、是出于安全方面的考虑。 根据人员疏散要求，报警后疏散时间不大于 30s，防护区面积不能太大。规范中规定：当采用 管网灭火系统时，单个防护区的面积不宜超过 500m2，容积不宜超过2000m3；当采用预制灭火 装置时，单个防护区的面积不宜超过100m2，容 积不宜超过300m3；当防护区的面积/容积大于以 上规定时，宜采用分隔的方法进行处理。 气体灭火系统分类的方法较多，以传统的卤代烷及二 氧化碳为例，大致有下列几种分类方法： 1、按灭火系统的结构特点可分为管网灭火系统和无 管网灭火装置（亦称预制灭火系统）。 2、按防护区的特征和灭火方式可分为全淹没灭火系 统和局部应用灭火系统。 3、按一套灭火

6、剂贮存装置保护的防护区的多少可分 为单元独立系统和组合分配系统。 4、按管网布置形式可分为均衡系统和非均衡系统。 5、按增压方式的不同可分为贮压式灭火系统和贮气 容器式灭火系统（二氧化碳灭火系统按贮压等级可分为 高压系统和低压系统）。 传统概念：气体灭火系统的贮存容器、容 器阀、连接软管、单向阀、集流管和框架（或 支架）等部件通常是组合在一起的，总称为贮 存装置，无管网灭火装置的贮存装置一般由贮 存容器、容器阀和支架等部件组成。 替代物中也有的灭火系统和无管网装置和 传统概念稍有区别。 管网灭火系统由灭火剂贮存装置、管道和喷嘴等组成。 无管网灭火装置是将灭火剂贮存容器、控制阀门或器 件和喷嘴（

7、或带较短的管道）等组合在一起的一种灭火 装置。 全淹没系统是由灭火剂贮存装置，在规定的时间向防 护区喷射灭火剂，使防护区内达到设计所要求的灭火浓 度；并能保持一定的浸渍时间，以达到扑灭火灾，并不 再复燃的灭火系统。 局部应用系统是由一套灭火贮存装置，在规定的时间 内直接向燃烧着的可燃物表面喷射一定量灭火剂的灭火 系统。 单元独立系统是指用一套灭火剂贮存装置 保护一个防护区的灭火系统。它是由灭火剂贮 存装置、管网和喷嘴等组成。 组合分配系统是指一套灭火剂贮存装置保 护多个防护区的灭火系统。是由灭火剂贮存装 置、选择阀、管网和喷嘴等组成。 气体灭火系统应设有自动控制、手动控制和 机械应急操作三种启

8、动方式；当局部应用系统用 于经常有人保护场所时可不设自动控制。 当采用火灾探测器时，灭火系统的自动控制 应在接收到两个独立或不同类的火灾信号或才能 启动。根据人员疏散要求，宜延时启动，但延时 时间不应大于30s（烟感器为1 分钟）。 手动操作装置应设在防护区外便于操作的 地方，并应能在一处完成系统启动的全部操作。 局部应用系统手动操作装置应设在保护对象附 近。 气体灭火系统的供电与自动控制应符合现 行国家标准火灾自动报警系统设计规范的 有关规定。当采用气体作为动力源时，应保证 系统操作与控制所需要的压力和用气量。 防护区内应设火灾声报警器，必要时可增设光报 警器，防护区的入口应设光报警器。报警

9、时间不宜小 于灭火过程所需要的时间，并应能手动切除报警信号。 防护区应有能在30s 内使该区人员疏散完毕的走 道和出口。在疏散走道和出口处，应设火灾事故照明 和疏散指示标志。一般来说，疏散装置中都要求设置 安全逃生门锁。美国的Got-HoBo公司的安全逃生门锁 是一绝。此不在今天的讨论之列。 防护区入口处应设灭火系统防护标志和灭 火剂释放指示灯。 当系统管道设置在可燃气体、蒸汽或有爆 炸危险粉尘的场所时，应设防静电接地。 地下防护区和无窗或固定窗扇的地上防护 区，应设机械排风装置。 防护区的门应向疏散方向开启，并能自动 关闭，在任何情况下均应能从防护区内打开。 设置灭火系统的场所应能配备专业的

10、空气呼吸 器或氧气呼吸器。 一、卤代烷灭火系统一、卤代烷灭火系统 二、二氧化碳灭火系统二、二氧化碳灭火系统 三、三、SDE灭火系统灭火系统 四、惰性气体及烟烙尽灭火系统四、惰性气体及烟烙尽灭火系统 五、超水喷雾灭火系统五、超水喷雾灭火系统 六、气溶胶六、气溶胶 作为灭火剂的卤代烷灭火系统，常用的有 1211（CF2ClBr，二氟一氯一溴甲烷）、1301 （CF3B三氟一溴甲烷），目前改用FM200、HFC- 23；1301与1211的应用范围和灭火能力基本相同。 1211全淹没系统防护区的环境温度应在0以上， 1301全淹没系统防护区基本上不受低温限制；此 外1211的毒性大于1301；但是1

11、301的价格比1211 高。 卤代烷灭火系统的电绝缘性能好，化学性能 稳定、灭火速度快、毒性和腐蚀性小、释放使用 后无遗留 的残渣 痕迹或者很少、具有良好的贮存 性和灭火效能 。 由美国人开发的1211和1301气体灭火剂均属于卤代烷（Halon） 灭火剂；卤代烷灭火剂是分子中含有一个或多个卤素原子的化合物 （卤素元素有氟、氯、溴、碘）。当碳氢化合物（例如甲烷、乙烷 等）中的氢原子被卤素原子取代后，所生成的化合物的化学性质和 物理性质有明显的变化。1211和1301气体灭火剂的化学性质比较稳 定，只在高温下会发生分解。 化学物质对生命危害性分类中为5级。1211毒性较小，实验证 明，人在451

12、211浓度的场所中，最大安全时间可达1分钟；在 低于4的浓度时，人员停留数分钟不大可能产生严重影响。多次 接触1211，也不能形成毒性积累。当空气中1211浓度达到510 时，才会有生命危险（设计灭火浓度超过5）。但1211在火灾中 分解产物的危险性较大。1211在与火焰或超过500的热表面接触 即分解，若燃烧过程中同时产生有效氨，则产生剧毒的氢卤酸、碳 酰卤等。1211分解程度取决于火灾大小、灭火剂浓度以及灭火剂与 火焰（或高热表面）接触时间的长短；在实际应用时采用较大的供 给强度和较短的灭火时间来减少分解产物。 卤代烷的灭火不是依赖物理性的冷却、窒息、 隔离的作用；而是靠化学抑制作用，即卤

13、代烷在 火焰高温中分解产物能与燃烧过程中的自由基发 生反应，使燃烧反应中断。是高效的灭火过程。 卤代烷灭火剂可以扑救的火灾：a可燃气体 火灾，如甲烷、乙烯、煤气、天然气等。b甲、 乙、丙类液体火灾，如烃类、醇类、有机溶剂类 等。c可燃固体表面火灾；d电气火灾。应该 强调的是：卤代烷灭火剂很难扑灭可燃固体深部 火灾（阴燃）。因为1211、1301即将被替代或者 禁止使用，主要介绍其替代灭火剂： 美国大湖公司首先开发生产的FM200的 分子式为CF3CHFCF3；其灭火设计浓度比1301 略高。FM200（HFC227ea）的产品名称为七 氟丙烷，其毒性很小，不破坏臭氧层，同1301 性质相近；最

14、小灭火设计浓度为8.82，比 1301稍高。七氟丙烷价格比1301较高。 美 国 太 平 洋 科 技 公 司 生 产 的 “ 取 代 ” （TEIODIDE）气体灭火剂属于FIC类物质，分子 式为CF3I。 “取代”气体灭火剂灭火浓度为3.9%， 灭火速度快。其ODP0.008，GWP5，大气停留 时间1天。灭火时CF3I会分解形成HF/HI和I2，其 卤化物的酸性值均小于HFC和PFC，但高于1301。 在NFPA标准中其代号为13001。目前国内无使用 实例。主要原因在于其粘度高，需要高压保证输 送距离。 由日本日探公司初次研发，国内已有厂家开 发生产，昆山宁华是国内较早开发该系统的公司

15、。HFC-23的分子结构为CF3H。灭火浓度为14.9% ，灭火速度快。其可见毒害作用的浓度值高达 50%，设计宽度比为50/14.9=3.356，对人的生命 安全性高，性能可靠。 项目 产品 灭火浓 度v/v 设计浓 度v/v NOAEL v/v LOAEL V/v 设计宽 度比 FM2005.88-109.010.51.25 HFC-2313.614.950%3.36 属于液化气体洁净灭火设施，对绝大多数物 质没有破坏作用，灭火主要是窒息作用并有少量 的冷却作用。其最小灭火设计浓度为34.0，早 已超过了人的致死浓度（19.2%）；气体用量大、 储存压力高。 灭火剂在灭火装置内通过控制系统

16、给出的电流/电 压信号激活催化剂从而引发灭火剂进行化学反应，产 生大量具有灭火效能的二氧化碳（35%）、水蒸气（ 39%）、氮气（25%）和Cr2O3（1%），喷射到被保 护空间（防护区），通过对防护区内氧气含量的稀释 以及对火场温度的冷却和降低辐射热起到物理稀释和 冷却作用；同时1% 的Cr2O3在火场的高温作用下与火 焰燃烧反应的燃烧链作用消耗自由基，起到化学抑制 等灭火作用。 氮气等惰性气体，能冲淡稀释燃烧区的氧气浓 度，将空气中氧气的浓度降低，并能隔绝燃烧区 的空气，燃烧就不能继续。灭火为纯物理过程。 使用的气体量非常大。 美国安素公司和国内比较注重研发的消防厂家 开发的烟烙尽（IG5

17、41）为氮气、氩气和二氧化碳 按52：40：8的比例组成的混合气体，灭火后不留 痕迹，无毒无害。烟烙尽价格高，使用量大，其 最小灭火设计浓度为37.5。 烟烙尽为惰性气体灭火剂，能冲淡燃烧区的氧 气浓度，将空气中氧气的浓度由21%降低至12.5% ，并能隔绝燃烧区的空气，燃烧就不能继续。灭 火为纯物理过程。 水流通过喷头以预定的形式、粒径、流速喷出， 是通过水雾冷却、产生水蒸气窒息、乳化某些液体 和动力稀释作用来达到灭火。（1） 系统复杂，要 求特种水雾喷头，压力高。（2） 应用范围小，仅 限于个别场合的预作用系统。只能定向喷射，不能 用来进行全方向、全淹没全充满的灭火。（3）应用 案例少，认

18、知性不够，技术应用有困难。97年版 高层民用建筑防火规范（GB50045）的7.6.6条规 定燃油、燃气锅炉房和自备发电机房应设置水喷雾 灭火系统。但水喷雾灭火系统设计规范（ GB50219-95）中没有相应的条文规定，使得设计中 存在一定的困难。 据调查，现在在燃油、燃气锅炉房和自备发电机房 所使用的灭火系统为：上海等地多采用轻水（低倍）泡 沫灭火系统或者干脆就是水喷淋系统；而北京、江苏、 河南、辽宁、广东、陕西等全国多数地区多采用气体灭 火系统，而在气体灭火系统中又以IG541、HFC-227ea、 SDE为常见，现在二氧化碳灭火系统由于灭火浓度大大 超过死亡浓度且出现的事故（人员伤亡）比

19、较多，在很 多省份已经很少使用。 灭火剂在灭火容器内进行燃烧反应，产生大量 具有灭火效能的气溶胶微粒（金属氧化物）以及二 氧化碳、水蒸气、氮气和 部分氮氧化合物、一氧化 碳等，由于气溶胶能够切断燃烧反应的燃烧链，起 到化学灭火的作用，同时也具有部分物理稀释、冷 却等灭火作用。气溶胶灭火剂的灭火速度快，但是 燃烧反应本身的产物中起主要灭火作用的为金属氧 化物，所以灭火后现场有大量的燃烧残留物，容易 与空气中的水分化合形成具有腐蚀作用的副产物， 对被保护设备有一定的伤害作用。 近年来，气体消防设备的应用较为广泛，笔 者在设计和施工中，发现人们对灭火剂备用量问 题存在较模糊认识，相关国家规范也没有提

20、出具 体设计要求。在此作一探讨。 气体灭火剂种类较多，但得以广泛应用的仅有二氧化碳 、卤代烷（1211、1301）以及七氟丙烷和IG541）等。气体 灭火剂一般高压贮存在灭火剂瓶内当出现灭火剂已施放或泄 露、设备检修或设备故障等情况时，可能造成系统保护中断 。设置备用量的目是为了保证防护的连续性。我国规范提出 ：重点保护对象的防护区或超过一定防护区数量的组合分配 系统应设置灭火剂备用量。重点保护对象是指性质重要、发 生火灾后损失大、影响大的场所，对这些场所有必要进行不 间断保护。组合分配系统的防护区数量增多，系统可靠性降 低，火灾发生的机率增加，也有必要进行不间断保护。在国 外，有的国家要求组合分配系统必须设置备用量，甚至有的 国家不允许采用组合分配系统。 根据我国和国外相关规范，将不同灭火剂的备用量设置条件列表如下： 卤代烷 （1211、 1301） 二氧化碳七氟丙烷IG541 需设置备用