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浅论三氟甲烷自动灭火系统

文章来源:海西给排水 发布时间:2010-09-07 22:37:04 阅读次数:3010 次 [关闭]

 作者:程金平
    摘要: 三氟甲烷灭火系统是一种综合性能比较好的灭火系统,本文通过对三氟甲烷灭火剂性能以及系统特点的阐述来探讨这种新的卤代烷替代物灭火系统

    关键词:  三氟甲烷 臭氧层 ODP NOAEL

    为了保护大气臭氧层,1986年世界主要国家签订了《蒙特利尔》公约,决定逐步停止使用卤代烷灭火剂,发达国家已于1994年1月1日停止生产哈龙产品。按照1992年制定的《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》,我国将于2005年停止生产1211灭火剂,2010年停止生产1301灭火剂,近年来,随着《中国消耗行业哈龙整体淘汰计划》的实施,哈龙生产和消费量大幅度消减,哈龙替代品和替代技术迅速发展。国内外厂家相继开发哈龙替代品的自动灭火系统,除了传统的二氧化碳灭火系统以外,又相继推出了较有代表性的七氟丙烷(HFC-227)自动灭火系统,惰性气体(IG541)自动灭火系统,但相对各个灭火系统来说都各有自己的优点,也有各自的缺陷,七氟丙烷(HFC-227)药剂价格高,有毒,不能应用于有人场所,灭火时有强烈的刺激气味,惰性气体(IG541)系统压力高,对装置要求高,用量大,储瓶间要求很大,系统整体造价高。为了满足客户的不同需求和给客户更多的选择,目前我公司又开发了兼顾HFC-227和IG541系统优点的三氟甲烷(HFC-23)自动灭火系统。该系统贮存压力较低,价格比七氟丙烷便宜很多,系统整体造价低,可以应用于有人场所。该系统在2002年11月通过了公安部国家固定检测中心的检测,并已经应用到实际工程中。

    国家已经颁布颁布了GA400-2002《气体灭火系统零部件技术要求和试验方法》使该产品的生产在全国范围内有了统一的依据。有利于推进三氟甲烷灭火系统在全国的推广。

    三氟甲烷(HFC-23)灭火剂无色、微味、低毒、不导电、不污染被保护对象,密度大约是空气密度的2.4倍,在一定压力下呈液态,不含溴和氯,ODP值为零,对大气臭氧层无破坏作用,符合环保要求,是消防部门和环保部门首推的比较理想的哈龙替代灭火剂之一。三氟甲烷(HFC-23)是一种物理和化学方式共同参与灭火的洁净气体灭火剂。它提高环境总的热容量使空气达不到助燃的状态,使火没有达到理论热容值的时候就熄灭了。

    与二氧化碳相似,三氟甲烷(HFC-23)的蒸汽压力较高,但其液体密度较大,灭火浓度较二氧化碳低许多,通过试验,我们得到三氟甲烷(HFC-23)的压力-温度变化曲线和二氧化碳相似(图一)。因此两种灭火剂的储存容器压力等级相近,二氧化碳稍高,对于生产企业来讲,可以使用二氧化碳压力等级的钢瓶,有利于降低生产成本,三氟甲烷(HFC-23)的化学性质相当稳定,基本上不与普通的金属和其他建筑材料发生化学反应,并且与橡胶和塑料的兼容性也好,密封材料相对来说,就好选的多,并且成本也不会增加。与二氧化碳和七氟丙烷相比较,三氟甲烷的沸点低的多,只有-82℃,因此这种灭火系统对装置的贮存间的要求就不会向二氧化碳、七氟丙烷那么苛刻,贮存间的最低室温由其他灭火系统的0℃可以下降至-20℃,这对于我国北方的广大区域和一些野外地区具有更好的适用性。

    另外三氟甲烷(HFC-23)的毒性极低,国内外研究机构对三氟甲烷的毒性进行了研究,得出以下结果:三氟甲烷(HFC-23)在化学上和生物上都是非活性的,从动物短期和长期吸入包括组织测试表明,它对动物的影响比哈龙1301小,1992年,杜邦公司资助了一项在犬类身上的心脏致敏性试验研究,把犬放在三氟甲烷(HFC-23)含量达50%的环境中停留5分钟,没有任何心律不齐情况发生。甚至在体积含量达到80%时,仍不致于导致动物的心脏敏感。但如果是那么高的浓度的二氧化碳,保护区内的人员已经全部窒息,没有生存的可能性,而三氟甲烷(HFC-23)就可以给出很宝贵的几分钟时间来逃生。并且从实际灭火试验可以看出,三氟甲烷(HFC-23)灭火速度比二氧化碳和IG541要快的多,可以说瞬间就将火灭掉,而二氧化碳和IG541最起码要一分半钟得时间才能将火势逐渐压下去,能够看到火势是逐渐小下来,最后才灭掉。与七氟丙烷灭火剂比较,在火灾现场,三氟甲烷产生的氢氟酸要比七氟丙烷的产生量少,对人的刺激小,如果是在规定的10s内系统能够喷放完的话,在试验现场几乎闻不到刺激性味道,对电路板等精密设备的损害性小,并且三氟甲烷(HFC-23)灭火剂在制造工艺上比七氟甲烷简单,原料也比七氟甲烷(HFC-227)价格便宜,因此三氟甲烷(HFC-23)灭火剂批量生产以后其总体成本低于七氟丙烷(HFC-227),保护同样大小的区域用量小于七氟丙烷(HFC-227),以500m3的计算机房为基准,我们经过计算得出:三氟甲烷(HFC-23)总体工程造价低于七氟丙烷(HFC-227)。对于二氧化碳、三氟甲烷、七氟丙烷、哈龙1301灭火剂的比较如下表:


    三氟甲烷自动灭火系统同七氟丙烷自动灭火系统相比较,由于压力随温度变化较大,因此无法采用压力表对储瓶压力和药剂是否泄漏进行直观显示,应该采用称重方式进行显示。南京消防器材股份有限公司开发的三氟甲烷自动灭火系统依靠公司强大的气体灭火系统技术实力,借鉴其他气体灭火系统的开发经验使新开发的三氟甲烷自动灭火系统在功能上更完善,在结构上更合理,在性能上更可靠。系统采用称重型式,如果药剂发生泄漏,能够及时报警,及时发现。三氟甲烷自动灭火系统采用全淹没灭火方式,系统可以设计成单元独立和组合分配型式。见图二:


图二

                                        
1.灭火剂储瓶框架  2.灭火剂储瓶  3.集流管  4.液流单向阀  5.金属软管(连接管)6.称重装置     7.瓶头阀  8.启动管路  9.安全阀 10.气流单向阀 11.选择阀 12.压力开关  13.电磁瓶头阀     14.启动钢瓶  15.启动瓶框架  16.报警灭火控制器  17.控制线路  18.手动控制盒 19.放气显示灯  20.声光报警器  21.喷嘴  22.火灾探测器  23.灭火剂输送管道



    系统主要技术参数:

    系统贮存压力:4.2MPa(20℃时)     启动钢瓶充装压力:6.0MPa(20℃时)

    灭火剂充装密度 ≤0.86kg/L           储存环境温度:-20℃~+50℃

    灭火系统电磁阀工作电压:DC24V±3V   灭火剂储瓶规格:40L、70L、90L

    该系统主要由自动报警灭火控制系统、灭火剂储瓶、启动钢瓶、瓶头阀、电磁瓶头阀、选择阀、单向阀、压力开关、称重装置、框架、喷嘴、管道系统等主要部件组成。系统最大的特点是采用了称重装置,当储瓶内灭火剂的泄露量大于灭火剂充装量的5%时,泄漏报警器就会发出报警信号,通知系统维护人员及时查找原因,给予维护和充装。

    系统的工作原理和操作方式同其他灭火系统相似,也采用了自动、电气手动、机械应急操作三种启动方式,并具有紧急停止功能。

    在工程应用方面,目前国内尚无统一的设计规范,我公司在试验的基础上制定了企业标准《三氟甲烷自动灭火系统设计规范》提供给设计院作为依据进行设计。江苏、北京等地消防局正组织各地编制地方设计规范,广西省消防局组织编写的DB45/T 88-2003《三氟甲烷洁净气体灭火系统设计施工及和验收规范》已经于2003年5月18日颁布和实施,使三氟甲烷的工程应用有了一定的参考依据,有利于三氟甲烷自动灭火系统在全国的迅速推广。



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