消防安全技术实务第三篇建筑消防设施第九章干粉灭火系统

第一节 系统分类、组成及灭火机理

一、系统分类

(一)按应用方式分类

1.全淹没干粉灭火系统

全淹没干粉灭火系统是指将干粉灭火剂释放到整个防护区,通过在防护区空间建立起灭火浓度来实施灭火的系统形式。该系统的特点是对防护区提供整体保护,适用于较小的封闭空间、火灾燃烧表面不易确定且不会复燃的场合,如油泵房等。

2.局部应用干粉灭火系统

局部应用干粉灭火系统是指通过喷嘴直接向火焰或燃烧表面喷射灭火剂实施灭火的系统。当不宜在整个房间建立灭火浓度或仅保护某一局部范围、某一设备、室外火灾危险场所等时,可选择局部应用干粉灭火系统,例如,用于保护甲、乙、丙类液体的敞顶罐或槽,不怕粉末污染的电气设备及其他场所等。

(二)按设计情况分类

1.设计型干粉灭火系统

设计型干粉灭火系统是指根据保护对象的具体情况,通过设计计算确定的系统形式。该系统中的所有参数都需要经济算确定,并按照要求选择各部件设备型号。一般较大的保护场所或有特殊要求的场所宜采用设计型系统。

2.预制型干粉灭火系统

预制型干粉灭火系统是指由工厂生产的系列成套干粉灭火设备,系统的规格是通过对保护对象进行灭火试验后预先设计好的,即所有设计参数都已确定,使用时只需选型,不必进行复杂的设计计算。保护对象不是很大且无特殊要求的场所,一般选择预制型系统。

(三)按系统保护情况分类

1.组合分配系统

当一个区域有几个保护对象且每个保护对象发生火灾后又不会蔓延时,可选用组合分配系统,即用一套系统同时保护多个保护对象。

2.单元独立系统

若火灾的蔓延情况不能预测,则每个保护对象应单独设置一套系统保护,即单元独立系统。

(四)按驱动气体储存方式分类

1.储气式干粉灭火系统

储气式干粉灭火系统是指将驱动气体(氮气、二氧化碳)单独储存在储气瓶中,灭火时,再将驱动气体充入干粉储罐,进而驱动干粉喷射实施灭火。干粉系统大多采用这种系统形式。

2.储压式干粉灭火系统

储压式干粉灭火系统是指将驱动气体与干粉灭火剂同储于一个容器内,灭火时直接启动干粉储罐。这种系统结构比储气式系统简单,但要求驱动气体不能泄露。

3.燃气式干粉灭火系统

燃气式干粉灭火系统是指驱动气体不用压缩气体,而是发生火灾时点燃燃气发生器内的固体燃料,通过燃烧生成的燃气压力来驱动干粉喷射实施灭火。

二、系统组成

干粉灭火系统在组成上与气体灭火系统类似。干粉灭火系统由干粉灭火设备和自动控制两大部分组成。干粉灭火设备由干粉储存容器、驱动气体储瓶、启动气体储瓶、减压阀、管道及喷嘴组成;自动控制由火灾探测器、信号反馈装置、报警控制器等组成。

干粉灭火系统组成示意图
干粉灭火系统组成示意图

三、干粉灭火系统灭火机理

(一)干粉灭火剂

干粉灭火剂是由灭火基料(如小苏打、磷酸铵盐等)和适量的流动助剂(硬脂酸镁、云母粉、滑石粉等),以及防潮剂(硅油)在一定工艺条件下研磨、混配制成的固体粉末灭火剂。

(二)干粉灭火剂的类型

1.普通干粉灭火剂

这类灭火剂可扑救B类、C类、E类火灾,因而又称为BC干粉灭火剂。

(1)以碳酸氢钠为基料的钠盐干粉灭火剂。

(2)以碳酸氢钾为基料的紫钾干粉灭火剂。

(3)以氯化钾为基料的超级钾盐干粉灭火剂。

(4)以硫酸钾为基料的钾盐干粉灭火剂。

(5)以碳酸氢钠为和钾盐为基料的混合型干粉灭火剂。

(6)以尿素和碳酸氢钠(碳酸氢钾)为的反应物为基料的氨基干粉灭火剂。

2.多用途干粉灭火剂

这类灭火剂可扑救A类、B类、C类、E类火灾,故而又称为ABC干粉灭火剂。

(1)以磷酸铵盐为基料的干粉灭火剂。

(2)以磷酸铵和硫酸铵混合物为基料的干粉灭火剂。

(3)以聚磷酸铵为基料的干粉灭火剂。

3.专用干粉灭火剂

这类灭火剂可扑救D类火灾,因而又称为D类专用干粉灭火剂。

(1)石墨类:在石墨内添加流动促进剂。

(2)氯化钠类:氯化钠广泛用于制作D类干粉灭火剂,选择不同的添加剂用于不同的灭火对象。

(3)碳酸氢钠类:碳酸氢钠是制作BC类干粉灭火剂的主要原料,添加某些结壳物料也可制作D类干粉灭火剂。

(三)注意事项

(1)BC类与ABC类干粉不能兼容。

(2)BC类干粉与蛋白泡沫或者化学泡沫不兼容,因为干粉对蛋白泡沫和一般合成泡沫有较大的破坏作用。

(3)对于一些扩散性很强的气体,如氢气、乙炔气体,干粉喷射后难以稀释整个空间的气体,对于精密仪器、仪表会留下残渣,用干粉灭火不适宜。

(四)干粉的灭火机理

1.化学抑制作用

2.隔离作用

3.冷却与窒息作用

第二节 系统工作原理、控制方式与适用范围

干粉灭火系统启动方式可分为自动控制、手动控制和机械应急操作三种方式,当局部应用灭火系统用于经常有人的保护场所时可不设自动控制启动方式,预制灭火装置可不设机械应急操作启动方式。

一、系统工作原理

(一)自动控制方式

保护对象着火后,温度上升达到规定值,探测器发出火灾信号到控制器,然后由控制器打开相应的报警设备(如声光及警铃),当启动机构接收到控制器的启动信号后将启动瓶打开,启动瓶内的氮气通过管道将高压驱动气体组的瓶头阀打开,瓶中的高压驱动气体进入集气管,经过高压阀进入减压阀,减压至规定压力后,通过进气阀进入干粉储罐内,搅动罐中干粉灭火剂,使罐中干粉灭火剂疏松形成便于流动的气粉混合物,当干粉罐内的压力升至规定压力数值使,压力动作机构开始动作,打开干粉罐出口球阀,干粉灭火剂则经过总阀门、选择阀、输粉管和喷嘴喷向着火对象,或者经喷枪射到着火对象的表面进行灭火。

(二)手动控制方式

手动启动是防火去内或保护对象附近的人员发现火险时启动灭火系统的手段之一,故要求手动启动装置安装在靠近防护区或保护对象,同时又能够确保操作人员安全的位置。为了避免操作人员在紧急情况下错按其他按钮,故要求所有手动启动装置都应明显地标出其对应的防护区或保护对象的名称。

手动紧急停止是在系统启动后的延迟时段内发现不需要或不能够实施喷放灭火剂的情况时可采用的一种使系统中止的手段。产生这种情况的原因很多,如有人错按了启动按钮;火情未到非启动灭火系统不可的地步,可改用其他简易灭火方法;区域内还有人员尚未且安全撤离等。一旦系统开始喷放灭火剂,手动紧急停止装置便失去了作用。启动紧急停止装置后,虽然系统控制装置停止了后续动作,但干粉储罐增压仍在继续,系统处于蓄势待发的状态,这时仍有可能需要重新启动系统,释放灭火剂,例如,有人错按了紧急停止按钮、防护区内被困人员已经撤离等。所以要求在使用手动紧急停止装置后,手动启动装置可以再次启动。

根据使用对象和场合的不同,灭火系统也可与感温、感烟探测器联动。在经常有人的地方也可采用半自动操作,即人工确认火灾,启动手动按钮就完全成了全部喷粉灭火动作。

二、适用范围

干粉灭火系统迅速可靠,适用于火焰蔓延迅速的易燃液体;它造价低、占地小、不冻结,对于缺水及严寒的北方尤为适宜。

(一)系统适用范围

(1)灭火前可切断气源的气体火灾。

(2)易燃、可燃液体和可熔化固体火灾。

(3)可燃固体表面火灾。

(4)带电设备火灾。

(二)系统不适用范围

(1)硝化纤维、炸药等无空气仍能迅速氧化的化学物质和强氧化剂。

(2)钾、钠、镁、钛、锆等活泼金属及其氢化物。

第三节 系统设计

防护区围护结构具有一定耐火极限和强度是保证灭火的基本条件。干粉灭火系统和干粉灭火剂的选择应符合相关规定。

一、一般规定

干粉灭火剂按应用方式可分为全淹没系统和局部应用灭火系统。扑救封闭空间内的火灾应采用全淹没灭火系统,扑救具体保护对象的火灾应采用局部应用灭火系统。

(1)采用全淹没灭火系统的防护区,应符合下列规定:

1)喷放干粉时不能自动关闭的防护区开口,其总面积不应大于该防护区总内表面积的15%,且开口不应设在底面。

2)防护区的围护结构及们、窗的耐火极限不应低于0.5h,吊顶的耐火极限不应低于0.25h;围护结构及门、窗的允许压力不宜小于1200Pa。

(2)采用局部应用灭火系统的保护对象,应符合下列要求:

1)保护对象周围的空气流动速度不应大于2m/s,必要时采取挡风措施。

2)在喷头与保护对象之间,喷头喷射角范围内不应有遮挡物。

3)当保护对象为可燃液体时,液面至容器缘口的距离不得小于150mm。

(3)当防护区或保护对象有可燃气体和易燃、可燃液体供应源时,启动干粉灭火系统之前或同时,必须切断气体、液体的供应源。

(4)可燃气体、易燃、可燃液体和可熔化固体火灾宜采用碳酸氢钠干粉灭火剂;可燃固体表面火灾应采用磷酸铵盐干粉灭火剂。

(5)组合分配系统的灭火剂储存量不应小于所需储存量最多的一个防护区或保护对象的储存量。

(6)组合分配系统保护的防护区与保护对象之和不得超过8个。当防护区与保护对象超过5个时,或者在喷放后48h内不能回复到正常工作状态时,灭火剂应有备用量。备用量不应小于系统设计的储存量。

备用干粉储存容器应与系统管网相连,并能与主用干粉储存容器切换使用。

二、全淹没灭火系统

全淹没系统的灭火剂设计浓度不得小于0.65kg/m³。

全淹没灭火系统的干粉喷射时间不应大于30s。

全淹没灭火系统喷头布置,应使防护区内灭火剂分布均匀。

防护区应设泄压口,并宜设在外墙上,其高度应大于防护区净高的2/3。泄压口的面积略。

三、局部应用灭火系统

局部应用灭火系统的设计可采用面积法或体积法。当保护对象的着火部位是平面时,宜采用面积法;当采用面积法不能做到使所有表面被完全覆盖时,应采用体积法。

室内局部应用灭火系统的干粉喷放时间不应小于30s,室外或有复燃危险的室内局部应用灭火系统的干粉喷放时间不应小于60s。

(1)当采用面积法设计时,应符合下列规定:

1)保护对象计算面积应取北保护表面的垂直投影面积。

2)架空型喷头应以喷头的出口至保护对象表面的距离确定其干粉疏松速率和相应保护面积,槽边型喷头保护面积应有设计选定的干粉输送速率确定。

(2)当采用体积法设计时,应符合下列规定:

1)保护对象的计算体积应采用假定的封闭罩的体积。封闭罩的底面应是实际底面;封闭罩的侧面及顶部当无实际围护结构时,他们至保护对象外缘的距离不应小于1.5m。

计算略

四、预制灭火装置

(1)预制灭火装置应符合下列规定:

1)灭火剂储存量不得大于150kg。

2)管道长度不得大于20m。

3)工作压力不得大于2.5MPa。

(2)一个防护区或保护对象宜用一套预制灭火装置保护。

(3)一个防护区或保护对象所用预制灭火装置最多不得超过4套,并应同时启动,其动作响应时间不得大于2s。

五、管网计算

管网起点(干粉储存容器输出容器阀出口)压力不得大于2.5MPa,官网最不利点喷头工作压力不应小于0.1MPa。

清扫管网内残存干粉所需清扫气体量,可按10倍管网内驱动气体残余量选取;瓶装清扫气体应单独储存;清扫工作应在48h内完成。

其余计算过程略。

第四节 系统组件及设置要求

一、系统组件

(一)储存装置

储存装置由干粉储存容器、容器阀、安全泄压装置、驱动气体储瓶、瓶头阀、集流管、减压阀、压力报警及控制装置等组成。

(1)干粉储存容器应符合《固定式压力容器安全技术监察规程》的相关规定,驱动气体储瓶及其充装系数应符合《气瓶安全技术规程》的规定。

(2)干粉储存容器设计压力可取1.6MPa或2.5MPa压力级;其干粉灭火剂的装量系数不应大于0.85,其增压时间不应大于30s。

(3)安全泄压装置的动作压力级额定排放量应按《干粉灭火系统及部件通用技术条件》执行。

(4)干粉储存容器应满足驱动气体系数、干粉储存量、输出容器阀出口干粉输送速率和压力的要求。

(5)驱动气体应选用惰性气体,宜选用氮气;二氧化碳含水率不应大于0.015%(m/m),其他气体含水率不的大于0.006%(m/m);驱动压力不得大于干粉储存容器的最高工作压力。

(6)储存装置的布置应方便检查和维护,并应避免阳光直射,其环境温度应为-20~50℃。

(7)储存装置宜设在专用的储存装置间内。专用储存装置间的设置应符合下列规定:

1)应靠近防护区,出口应直接通向室外或疏散通道。

2)耐火等级不应低于二级。

3)宜保持干燥和良好通风,并应设应急照明。

4)当采取防潮、防冻、防火等措施后,局部应用灭火系统的储存装置可设置在固定的安全围栏内。

(二)选择阀和喷头

(1)在组合分配系统中,每个防护区或保护对象应设一个选择阀。选择阀的位置宜靠近干粉储存容器,并便于手动操作,方便检查和维护。选择阀上应设有标明防护区的永久性铭牌。

(2)选择阀应采用快开型阀门,其公称直径应与连接管道的公称直径相等。

(3)选择阀可采用电动、气动或液动驱动方式,并应有机械应急操作方式。阀的公称压力不应小于干粉储存容器的设计压力。

(4)系统启动时,选择阀应在输出容器阀动作之前开启。

(5)喷头应有防止灰尘或异物堵塞喷孔的防护装置,防护装置在灭火剂喷放时应能被自动吹掉或打开。

(6)喷头的单孔直径不得小于6mm。

(三)管道及附件

(1)管道及附件应能承受最高环境温度下的工作压力。

1)管道应采取无缝钢管。管道附件应进行内外表面防腐处理,并宜采用符合环保要求的防腐方式。

2)对防腐层有腐蚀的环境,管道及附件可采用不锈钢、铜管或其他耐腐蚀的防腐方式。

3)输送启动气体的管道,宜采用铜管。

4)管网应留有吹扫口。

5)管道变径时应使用异径管。

6)干管转弯处不应紧接支管。

7)管道分支不应使用四通管件。

8)管道转弯时宜选用弯管。

9)管道附件应通过国家法定检测机构的检验认可。

(2)管道可采用螺纹连接、沟槽(卡箍)连接、法兰连接或焊接。公称直径小于或等于80mm的管道,宜采用螺纹连接;公称直径大于80mm的管道,宜采用沟槽(卡箍)或法兰连接。

(3)管网中阀门之间的封闭管段应设置泄压装置,其泄压动作压力取工作压力的(115±5)%。

(4)在通向防护区或保护对象的灭火系统主管道上,应设置压力信号器或流量信号器。

(5)管道应设置固定支、吊架,期间据按规定取值。可能产生爆炸的场所,管网宜吊挂安装并采取防晃措施。

二、系统设置要求

驱动气体管道连接必须牢固,每安装一段管道就应吹扫一次,保证管内干净。在减压阀前,要经过过滤网。

干粉灭火剂须按规定的品种和数量灌满,灌装最好在晴天操作,避免在阴雨天操作,并应一次装完,立即密封。

喷头的工作压力应符合产品性能要求,一般为(0.5~7.0)×104Pa。

全淹没系统喷头应均匀分布,喷头间距不大于2.25m,喷头与墙的距离不大于1m,每个喷头的保护容积不大于14m³。

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