消防气体灭火的详细介绍

关于关于消防气体灭火的详细介绍第1页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五

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）、二氧化碳、惰性气体及烟雾灭火系统。一．基本概念第2页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五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。

二．应用范围（2.1）第3页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五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。二．不可应用的场所（2.2）第4页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五三．气体消防设置场所

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。

第5页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五三．气体消防设置场所（3.1）1．当一个具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。

第6页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五三．气体消防设置场所（3.2）（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规定：第7页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五三．气体消防设置场所（3.3）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。第8页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五四．气体消防防护区

（4.1）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。防护区的大小是出于安全方面的考虑。第9页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五四．气体消防防护区（4.2）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。

第10页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五五．气体灭火系统的分类

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）。第11页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五六．气体灭火系统的组成

(6.1)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。

第12页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五六．气体灭火系统的组成(6.2)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（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。

第13页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五六．气体灭火系统的组成(6.3)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。

第14页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五七．气体灭火系统的操作与控

制

(7.1)

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）。第15页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五七．气体灭火系统的操作与控

制(7.2)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。

第16页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五八．气体灭火系统的安全措施

要求(8.1)

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。

第17页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五八．气体灭火系统的安全措施

要求(8.2)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空气呼吸器或氧气呼吸器。

第18页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五几种常见的灭火系统介绍一、卤代烷灭火系统二、二氧化碳灭火系统三、SDE灭火系统四、惰性气体及烟烙尽灭火系统五、超水喷雾灭火系统六、气溶胶第19页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五

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1301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。一、卤代烷灭火系统第20页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五概述（1.1）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4～5％1211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5～10％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。第21页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五概述（1.2）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：第22页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五美国大湖公司首先开发生产的FM－200的分子式为CF3CHFCF3；其灭火设计浓度比1301略高。FM200（HFC－227ea）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；最小灭火设计浓度为8.82％，比1301稍高。七氟丙烷价格比1301较高。１．FM200（HFC-227ea）第23页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五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ODP＝0.008，GWP<5，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。２．“取代”第24页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五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。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。3、HFC-23第25页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五FM200与HFC-23的比较项目产品灭火浓度v/v设计浓度v/vNOAELv/vLOAELV/v设计宽度比FM2005.88-109.010.51.25HFC-2313.614.950%3.36第26页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五二、二氧化碳灭火系统

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。第27页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五

灭火剂在灭火装置内通过控制系统给出的电流/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。三、SDE灭火系统第28页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五氮气等惰性气体，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（IG541）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。四、惰性气体及烟烙尽灭火系统第29页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五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。五、超水喷雾灭火系统第30页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五各地对气体系统和水系统的应用据调查，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）比较多，在很多省份已经很少使用。第31页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五六、气溶胶灭火系统

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。第32页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五产品比较与应用选择（略）第33页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五有关气体灭火系统灭火剂备用量的探讨

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出具体设计要求。在此作一探讨。

第34页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五A、备用量的设置条件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。第35页，共41页，2022年，5月20日，6点33分，星期五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需设置备用量的组合分配系统防区个数大于八个大于四个大于八个大于八个需设置备用量的重点保护对象1、中央级电视发射塔微波室；2、超过一百万人口城市的通信机房；3、大型电子计算机房或贵重设备室；4、省级或藏书超过2