簡介：此氣體滅火系統選擇報告對常用滅火氣體進行技術經濟比較分析，根據工程情況選擇適合的滅火介質．對不同工程有參照意義．

關鍵字：氣體滅火滅火劑二氧化碳CO21、概述1.1工程概述1.2本工程消防設計內容本工程消防設計的內容為擴建廠區及設施的消防給水系統、室內外消火栓系統、固定水消防系統、泡沫滅火系統、氣體滅火系統、移動式滅火器配置、火災自動報警系統。2設置氣體滅火系統的場所本期工程有一座集中控制樓，2臺機組共用一個集控樓。根據《火力發電廠與變電所設計防火規范》（GB50229—96）的規定，本工程需在集中控制樓內的下列房間設氣體滅火系統：●單元控制室（屬有人場所）●工程師站（屬有人場所）●SIS功能站/機房●電子裝置室●電子設備間●鍋爐熱控配電間3氣體滅火系統的類型與選擇氣體滅火系統的類型較多，通常按應用方式、系統結構特點、儲存壓力等級、管網布置形式進行分類，詳見表3—1。表3—1分類方式系統類型滅火劑按應用方式分類全淹沒滅火系統CO2、FM2000、煙烙盡局部應用滅火系統統CO2按系統結構特點分分類管網系統組合分配系統CO2、FM2000、煙烙盡單元獨立系統CO2、FM2000、煙烙盡無管網裝置CO2、FM2000按儲存方式分類高壓系統CO2、FM2000、煙烙盡低壓系統CO2按管網布置形式分分類均衡管網系統CO2、FM2000、煙烙盡非均衡管網系統CO2、FM2000、煙烙盡注：滅火劑僅以二氧化碳（CO2）、FM200、煙烙盡為例。在設計火電廠控制樓的氣體滅火系統時，根據規范要求、防護區的特點及滅火劑的類型，通常采用組合分配或單元獨立的全淹沒滅火系統，并按均衡管網布置。本工程的氣體滅火系統采用組合分配式全淹沒滅火系統，設各自獨立的滅火系統，按均衡管網布置設計。4氣體滅火劑的類型與選擇4.1氣體滅火劑的類型在各種氣體滅火劑中，鹵代烷（Halon）“1211”和“1301”滅火劑以其滅火效率高、安全潔凈、毒性低、腐蝕性小、存儲時間長、適用性廣等優點而得到了廣泛和長期的應用。但由于鹵代烷滅火劑以及氯氟烴（CFC）制冷劑、噴霧劑、發泡劑等對大氣臭氧層造成了明顯的耗損破壞，為了保護大氣臭氧層，在世界環保組織的推動下，聯合國環境規劃署組織召開了多次國際會議，從1985年起，先后通過了多項關于保護臭氧層的國際條約。目前，鹵代烷滅火劑已在美國和很多發達國家停止生產和使用，我國擬訂于2005年停止生產和使用鹵代烷1211滅火劑、2010年停止生產和使用鹵代烷1301滅火劑，國內外的科學家和工程技術人員現在正在積極研究開發新型環保滅火劑，并繼續發展和完善原有惰性氣體滅火系統。當前，在諸多的鹵代烷替代物中，以CO2、FM200、煙烙盡在火電廠工程設計中應用較多，本工程擬選擇這三種氣體滅火劑及相應系統作比較。三種氣體滅火劑與鹵代烷“1301”性能參數的綜合比較詳見表4.1—1。4.2氣體滅火劑的特性及系統設計概要4.2.1二氧化碳（CO2）在常溫條件下，CO2以無色、無味的氣體存在，根據其物理特性，有二種儲存方式：⑴以常溫儲存于壓力容器內，即高壓儲存（在20℃氣溫下，儲存壓力為5.17MPa），相應的滅火系統稱為高壓系統；⑵在所控制的低溫條件下將CO2儲存于壓力容器內，即低壓儲存（在-18℃時儲存壓力為2.07MPa），相應的滅火系統稱為低壓系統。CO2滅火作用主要用于窒息，其次是冷卻，為物理反應。在眾多的鹵代烷滅火系統的替代系統中，以CO2滅火系統技術最為成熟，應用也最廣泛。在國內，以高壓系統最為普遍，近幾年，低壓CO2滅火系統應用技術發展也很快。CO2滅火系統較為經濟，能輸送較遠距離，但其較高的滅火濃度對人非常危險，不宜用于有人場所。另外，一些資料表明，在釋放過程中的冷凝現象可能會對電子元件造成損害。表4.1—1參數項二氧化碳（CO2）七氟丙烷（FM200）煙烙盡（Inergen）化學式CO2CF3CHFCFF3注1分子量4417034儲存壓力（20℃℃）MPa5.172.515最小設計滅火濃度度％，v/v34737.5.ODP（臭氧耗損損潛能值）CFC111=1.0000GWP（溫室效應應潛能值相對對于CO2）120500毒性數據NOAEL％，vv/v34％濃度使人窒息943LOAEL％，vv/v10.552大氣中存活壽命（年年）

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注1：含N252％；Ar40％；CO28％。本工程采用全淹沒滅火系統，將被保護房間劃分為六個保護區，CO2的設計用量按下式計算：M=Kb(K1A+K2V)式中：M—CO2設計用量（kg）；Kb—物質系數；K1—面積系數（kg/m2）,取0.2kg/m2；K2—體積系數（kg/m3）,取0.7kg/m3；A—折算面積（m2）；V—防護區的凈容積（m3）；各防護區的劃分情況及設計用量詳見表4.2—1。按《二氧化碳滅火系統設計規范》（GB50193—93）的規定，依據各防護區可燃物的類型，其設計濃度應為47％，物質系數為1.50。表4.2—1項目建筑幾何尺寸（L×B×H）總表面積（m2）體積（m3）設計濃度％滅火劑設計用量（kg）單元控制室13.5×21××5.2925.81474.2471826工程師站4.6×8×5..2204.64191.3647262SIS功能站/機機房4.6×8×5..2204.64191.3647262電子裝置室（21×21－4..6×16）×5.21219.441910.48472372電子設備間4.6×21×55.2459.44502.3247665鍋爐熱控配電間7×12.1×55.2368.04440.4447573對于組合分配系統，CO2的儲存量不應小于最大一個防護區的儲存量，本工程以電子裝置室所需的滅火劑用量（2372kg）為最大，按此進行設計。由于總用量不大，因此設計考慮采用高壓滅火系統，該系統由儲存裝置、選擇閥與噴頭、管道及其附件等組成，系統儲存量為2562kg，需容量為70L、充裝率取0.60kg/L的儲瓶組61套。本期工程集中控制樓中，設二套高壓CO2滅火系統（一備一用）。4.2.2七氟丙烷（FM200）七氟丙烷（美國商標名稱為FM200）滅火劑是一種無色、幾乎無味、不導電的氣體，密度大約為空氣的6倍，采用高壓液化儲存。七氟丙烷（FM200）的滅火機理為抑制化學鏈反應，其滅火機理及滅火效率與鹵代烷“1301”相類似，為主動滅火，在幾種替代物中是較為有效的一種。七氟丙烷（FM200）是毒性較低、無色、無味、無二次污染的氣體，對人體產生不良影響的體積濃度臨界值為9％，其最小設計滅火濃度為7％，因此，正常情況下對人體不會產生不良影響，可用于經常有人活動的場所，特別是它不破壞大氣臭氧層，符合環境要求。由于滅火濃度較低，因而儲瓶數量較少，占地面積也較小，而且各項指標較為合理，系統功能完善、工作準確可靠，長期儲存不泄露。但其滅火系統也有自身的弱點：輸送距離短，因為滅火劑的釋放必須在十秒種之內完成，達到滅火濃度，否則產生的酸性分解物對人體有害，對被保護設施也有腐蝕性，用于組合分配系統時，各防護區位置應相對集中。另外滅火劑價格也較高。七氟丙烷（FM200）只用于全淹沒系統，其滅火設計用量按下式計算：W=（KV/S）·C/（100－C）式中：W—七氟丙烷（FM200）設計用量（kg）；C—設計滅火濃度（％）；V—防護區的凈容積（m3）；K—海拔高度修正系數，取K=1.0；S—七氟丙烷（FM200）過熱蒸汽在101Kpa和防護區最低環境溫度下的比容（m3/kg）；七氟丙烷（FM200）不同溫度下的過熱蒸汽比容，應按下式計算：S=K1+K2×T式中：T—溫度（℃）取20℃；K1—0.1269；K2—0.000513；S=0.1372m3/kg；各防護區的幾何尺寸及設計用量詳見表4.2—2。表4.2—2項目建筑幾何尺寸（L×B×H）體積（m3）設計濃度％滅火劑設計用量（kg）單元控制室13.5×21××5.21474.28934工程師站4.6×8×5..2191.368121SIS功能站/機機房4.6×8×5..2191.368121電子裝置室（21×21－4..6×16）×5.21910.4881211電子設備間4.6×21×55.2502.328318鍋爐熱控配電間7×12.1×55.2440.448279集控樓該層各個房間布置較為緊湊，因此各房間自身為一防護區，設一套六組組合分配系統，其儲存量按最大一個防護區的儲存量考慮，本工程以電子裝置室所需的滅火劑用量（1211kg）為最大，采用儲瓶容積為70L的17個（容量70L，充裝量75kg，充裝壓力2.5MPa）FM200氣體鋼瓶及6個氣體啟動鋼瓶，總儲量為1275kg。系統由儲存裝置、氣體滅火控制器、控制閥、壓力釋放閥、噴頭、管道及其附件等組成。本期工程集中控制樓設一套組合分配系統。4.2.3煙烙盡（IG—541）煙烙盡滅火劑由52％氮、40％氬、8％二氧化碳三種氣體組成，比空氣略重，屬于惰性氣體滅火劑，以氣態儲存，其儲存壓力為15MPa。煙烙盡的滅火機理是通過降低防護區中的氧氣濃度（由空氣正常含氧量的21％降至12.5％），使其不能維持燃燒而達到滅火的目的，為物理反應，屬被動滅火。煙烙盡是一種綠色環保型滅火劑，在滅火時不會發生任何化學反應，不污染環境，無毒、無腐蝕，具有良好的電絕緣性能，不會對被保護設備構成危害，也無須延遲噴放，這是其它滅火劑所不具備的特點。IG541混合氣體滅火劑在42.8％的滅火濃度下，人或者動物不會感到不適應，這是由于此時保護區內的二氧化碳含量在4％～5％之間，提高了人或動物的呼吸頻率，這樣可以使人或動物氧氣的攝入量與在正常空氣下氧氣攝入量保持一致。另外，混合氣體以設計濃度和空氣混合后，可以在較長的時間內保持這一滅火濃度，即使保護區沒有采取特別的密封措施，系統也能在20分鐘后保持滅火所需的濃度。另外滅火劑價格便宜，輸送距離也很長，這對于保護相距較遠的保護區十分有利，由于滅火氣體可充分與空氣混合，故能有效防止復燃。但因是被動滅火，其滅火效果略差，其高壓氣態儲存方式帶來了儲瓶數量大，占地面積大，系統造價高的缺點。煙烙盡只用于全淹沒系統，其滅火設計用量按下式計算：W=2.303V/S［lg100/（100－C）］VS·β式中：W—煙烙盡設計用量（m3）；S=0.65799+0.00239T；T—防護區內最低溫度℃；C—煙烙盡容積百分比濃度（％）；V—防護區的凈容積（m3）；VS—20℃時比容，VS=0.707m3/kg；β—海拔高度修正系數，取β=1.0；各防護區的幾何尺寸及設計用量詳見表4.2—3。表4.2—3項目建筑幾何尺寸（L×B×H）體積（m3）設計濃度％滅火劑設計用量（m3）單元控制室13.5×21××5.21474.237.5741工程師站4.6×8×5..2191.3637.596SIS功能站/機機房4.6×8×5..2191.3637.596電子裝置室（21×21－4..6×16）×5.21910.4837.5960電子設備間4.6×21×55.2502.3237.5252鍋爐熱控配電間7×12.1×55.2440.4437.5221對于組合分配系統，煙烙盡的儲存量不應小于最大一個保護區的儲存量，本工程以電子設備間所需的滅火劑用量960m3為最大，按此進行設計。該系統為高壓系統，由儲存裝置、選擇閥與噴頭、減壓孔板、管道及其附件等組成。本工程在集中控制樓設一套煙烙盡滅火系統，每套系統設有12.4m3容量的儲瓶組78套，儲存滅火劑量967.2m3.4.3滅火系統選擇比較根據以上確定的各滅火系統，初步計算出幾種滅火系統的設備器材價格，詳見表4.3—1。表4.3—1項目高壓CO2滅火系統FM200滅火系系統煙烙盡滅火系統設計滅火濃度（％％）47837.5滅火劑儲量2562kg1275kg967.2m3儲存裝置數量（套套）611778滅火器儲存壓力（20℃Pa）5.752.515儲瓶間面積比例（％％）6（高壓）26設備器材價（萬元元）168121134注：CO2滅火系統備用量等于儲存量2562kg，其氣體及相應設備價格取成套設備的0.7。5結論通過上述的技術經濟比較可以看出，雖然CO2滅火系統在單位價格上相對較低，但根