一级消防工程师考试建筑消防设施之干粉灭火系统

干粉灭火系统是传统的四大固定灭火系统之一,应用广泛。

知识点1:系统灭火机理

干粉灭火系统的灭火机理是化学抑制、隔离、冷却窒息。

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

(一)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。属于这类的干粉灭火剂有:

(1)以碳酸氢钠为基料的钠盐干粉灭火剂(小苏打干粉)。

(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)的反应物为基料的氨基干粉灭火剂。

(二)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,因而又称为ABC干粉灭火剂,属于这类的干粉灭火剂有:

(1)以磷酸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。

(三)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类干粉灭火剂。这类干粉灭火剂有:

(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

(一)化学抑制作用

当大量的粉末以武装形式喷向火焰时,火焰中的自由基被大量吸附和转化,使自由基数量急剧减少,致使燃烧反应链中断,最终使火焰熄灭。(具体化学反应略)

(二)隔离作用

干粉灭火系统喷出的固体粉末覆盖在燃烧物表面,构成阻碍燃烧的隔离层。特别是当粉末覆盖达到一定厚度时,还可以起到防止复燃的作用。

(三)冷却与窒息作用

干粉灭火剂在动力气体的推动下喷向燃烧区进行灭火时,干粉灭火剂的基料在火焰高温作用下将会发生一系列分解反应,钠盐和钾盐干粉在燃烧区吸收部分热量,并放出水蒸气和二氧化碳气体,起到冷却和稀释可燃气体的作用。磷酸盐等化合物还具有导致碳化的作用,它附着于着火固体表面可碳化,碳化物是热的不良导体,可使燃烧过程变得缓慢,使火焰的温度降低。

知识点2:系统组成和分类

一、干粉灭火系统的组成

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个大部分组成。前者由干粉储存容器、驱动气体瓶组、启动气体瓶组、减压阀、管道及喷嘴组成;后者由火灾探测器、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

二、干粉灭火系统的分类

(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型式。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,如油泵房等场合。

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,例如保护甲、乙、丙类液体的敞顶管或槽,不怕粉末污染的电气设备以及其他场所等。

(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型式。该系统中的所有参数都需经设计确定,并按要求选择各部件设备型号。一般较大的保护场所或有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,灭火使用时,再讲驱动气体充入干粉储罐,进而驱动干粉喷射实施灭火。干粉灭火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漏。

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采用压缩气体,而是在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。

知识点3:系统工作原理与适用范围

干粉灭火系统启动可分为自动控制和手动控制。

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,启动屏内的氮气通过管道将高压驱动气体瓶组的平头阀打开,品种的高压驱动气体进入集气管,净高高压阀进入减压阀,减压至规定压力后,通过进气阀进入干粉储罐内,胶东灌中干粉灭火剂,使灌中干粉灭火剂疏松形成便于流动的气粉混合物,当干粉灌内的压力升至规定压力数值时,定压动作机构开式动作,打开干粉灌出口球阀,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。

在实际应用中,无论哪种类型的探测器,由于受其自身质量和环境的影响,在长期运行中都不可避免的存在误报的可能。为了提高系统的可靠性,最大限度地避免由于探测器误报引起灭火系统误动作,从而带来不必要的经济损失,通常在保护场所设置两种不同类型或两组同一类型的探测器进行复合探测。只有当两种不同类型或两组同一类型的火灾探测器均检测出保护场所存在火灾时,才能发出启动灭火系统的指令。

(二)手动控制方式

手动启动是防护区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。为避免按错,要求所有启动手动启动装置都应明显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。

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;其造价低、占地小、不冻结,对于无水及寒冷的北方尤为适宜。

(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与强氧化剂。

2.钾、钠、镁、钛、锆等活泼金属及其氢化物。

知识点4:系统设计参数

干粉灭火系统是依靠驱动气体(惰性气体)驱动干粉的,干粉固体所占体积与驱动气体相比小得多,宏观上类似于气体灭火系统,因此,可采用二氧化碳灭火系统设计数据。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。

一、一般规定

1.干粉灭火系统按应用方式可分为全淹没灭火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。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甘比的防护区开口,其总面积不应大于该防护区总内表面面积的15%,且开口不应设在底面。

(2)防护区的围护结构及门、窗的耐火极限不应低于0.50h,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,应符合下列规定:

(1)保护对象周围的空气流动速度不应大于2m/s,必要时应采取挡风措施。

(2)在喷头和保护对象之间,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。

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。

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。

组合分配系统的灭火剂储存量不应小于所需储存量最多一个防护区或保护对象的储存量。

组合分配系统保护区域保护对象之和不得超过8个。当防护区域保护对象之和超过5个时,火灾在喷放后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器切换使用。

二、全淹没灭火系统

全淹没灭火系统的灭火剂设计浓度不得小于0.65kg/m³。计算方式(略)

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。泄压口的面积计算方式(略)。

三、局部应用灭火系统

局部应用灭火设计可采用面积法和体积法。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射时间不应小于30s,室外或有复燃危险的室内局部应用灭火系统的干粉喷射时间不应小于60s。

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,其动作响应时间差不得大于2s。

4.管网计算

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

(2)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。

其他计算略。

知识点5:系统组件及设置要求

一、系统组件

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,并应符合下列规定:

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《气瓶安全技术监察规程》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.安全泄压装置的地址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。

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),其他气体含水率不得大于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。

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℃。

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。

当采取防湿、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、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装,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)*104MPa。

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

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