惰性氣體滅火系統(tǒng)工程應(yīng)用差異分析

　　摘要：本文簡述惰性滅火系統(tǒng)分類及特色，介紹惰性氣體滅火設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)四種分類IG01/IG541/IG55/IG100及應(yīng)用場所，分析各自的優(yōu)劣勢(shì)，指出惰性氣體滅火設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)是高壓存儲(chǔ)，技術(shù)關(guān)鍵是保證穩(wěn)壓減壓及軟件校驗(yàn)。通過對(duì)國內(nèi)原CCCF及國際認(rèn)證機(jī)構(gòu)UL/FM/VDS獲證情況的匯總，歸類總結(jié)各產(chǎn)品應(yīng)用現(xiàn)狀;為國內(nèi)消防制造商開發(fā)擴(kuò)充產(chǎn)品及客戶工程應(yīng)用提供選型參考，推動(dòng)我國消防技術(shù)與國際接軌，消防技術(shù)更環(huán)保、安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效。

　　關(guān)鍵詞：消防;氣體滅火;惰性氣體;氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)

　　推薦閱讀：《消防科學(xué)與技術(shù)》是由中華人民共和國公安部主管、中國消防協(xié)會(huì)主辦、公開出版發(fā)行的學(xué)術(shù)性會(huì)刊。

　　哈龍滅火劑1211/1301之前因滅火效率高而被廣泛應(yīng)用;1980年左右，專家研究表明包括哈龍滅火劑在內(nèi)的氯氟烴類物質(zhì)在大氣中排放，將導(dǎo)致對(duì)大氣臭氧層破壞，危害人類生存環(huán)境。1990年全球50多個(gè)國家共同簽定《蒙特利爾議定書》(修正案)，決定逐步停止生產(chǎn)和逐步限制使用氟利昂、哈龍滅火劑。我國緊跟國際發(fā)展，全面開展惰性氣體/潔凈氣體/細(xì)水霧產(chǎn)品開發(fā)。公安部對(duì)應(yīng)編制了產(chǎn)品規(guī)范GA400-2002氣體滅火系統(tǒng)及零部件性能要求和試驗(yàn)方法;2010年更新為國家標(biāo)準(zhǔn)GB25972-2010氣體滅火系統(tǒng)及部件。

　　低于15%的含氧量是不會(huì)讓火燃燒的，因?yàn)楦揪蜎]有氧氣來給火提供燃料。12%—15%的氧氣足以維持人類的生命。氧氣濃度在12%—10%之間會(huì)有明顯的影響跡象。惰性氣體滅火系統(tǒng)提供的氣體或氣體混合物可用來將氧氣降低到15%以下和12%以上。

　　惰性氣體以壓縮氣體形式儲(chǔ)存在高壓氣瓶中。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，滅火劑通過管道網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入保護(hù)區(qū)域，并通過噴頭噴射到燃燒區(qū)域。管道網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，尺寸以及滅火噴頭的排列都要進(jìn)行精確的水利計(jì)算得出。自動(dòng)滅火系統(tǒng)也可保護(hù)多個(gè)保護(hù)區(qū)域。滅火劑的儲(chǔ)量應(yīng)按其中最大的一個(gè)保護(hù)區(qū)域計(jì)算。

　　一、IG01/IG541/IG55/IG100氣體滅火系統(tǒng)特色

　　(一)IG01氬氣滅火系統(tǒng)

　　氬氣自動(dòng)滅火系統(tǒng)的應(yīng)用場所要求最迅速滅火，并且滅火劑不對(duì)保護(hù)區(qū)域及設(shè)備產(chǎn)生損壞的情況。因此，它特別適用于計(jì)算機(jī)房、控制中心、圖書館、檔室館、貴重物品庫、電站(變壓器室)、電訊中心、潔凈廠房等重點(diǎn)單位的消防保護(hù)。

　　(二)IG541滅火系統(tǒng)

　　IG541滅火系統(tǒng)是由52%的氮?dú)狻?0%的氬氣、8%的二氧化碳經(jīng)過精確嚴(yán)格的物理方式以52%、40%、8%的比例混合而成;IG541混合氣體氧含量降低到約12.5%，而二氧化碳的含量增加到約3%。二氧化碳含量的增加增強(qiáng)了人的呼吸速率和身體吸收氧氣的能力。簡單地說，人體受到二氧化碳的刺激，呼吸得更深更快，以補(bǔ)償大氣中較低的氧氣含量。

　　(三)IG55滅火系統(tǒng)

　　IG55滅火系統(tǒng)由50%的氮?dú)狻?0%的氬氣混合而成。這個(gè)比例的氣體混合，使滅火劑具有更好的浮力，在保護(hù)空間內(nèi)噴放時(shí)保持在較長較高的水平，更有助于滅火及防止復(fù)燃。

　　(四)IG100氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)

　　IG100氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)100%采用來源于大氣的純氮?dú)庾鳛闇缁饎５獨(dú)馐强諝獾闹饕煞郑瑢?duì)環(huán)境沒有任何不良影響。氮?dú)庀鄬?duì)于空氣比重為0.97，能夠在保護(hù)區(qū)內(nèi)釋放后保持恒定滅火濃度，保證滅火效果，有效防止復(fù)燃。在滅火劑噴放過程中或噴放之后，噴放出來的氮?dú)饪梢詻_淡空氣中的有毒物質(zhì)的濃度。研究證明在這種環(huán)境下，有現(xiàn)場人員在保護(hù)區(qū)，人體會(huì)自動(dòng)減慢呼吸頻率，減少吸入有害物質(zhì)。

　　二、差異分析

　　(一)系統(tǒng)參數(shù)及認(rèn)證統(tǒng)計(jì)

　　全球各個(gè)地域廠家推廣的惰性氣體產(chǎn)品不太相同，數(shù)據(jù)表明我國惰性氣體滅火設(shè)備企業(yè)多，且集中在IG541及IG100;歐美整體企業(yè)少，比較平均。全球IG541的應(yīng)用處于領(lǐng)先地位。IG100在日本應(yīng)用廣泛。

　　(二)工作壓力

　　在原CCCF認(rèn)證中，惰性氣體工作壓力為15/20MPa;國內(nèi)其中15MPa獲證企業(yè)96家，20MPa獲證企業(yè)6家。20MPa生產(chǎn)企業(yè)均采用國際先進(jìn)技術(shù)容器閥，亦保證安全可靠。UL認(rèn)證中，15/20/30MPa全有的企業(yè)1家，20Mpa企業(yè)1家，20/30MPa企業(yè)9家，28MPa企業(yè)1家，30MPa企業(yè)2家。FM認(rèn)證中，15/20/30MPa全有的企業(yè)1家，20/30MPa企業(yè)8家。VDS認(rèn)證中，均為20/30MPa，企業(yè)23家。

　　(三)環(huán)境因素

　　環(huán)境因素主要體現(xiàn)在臭氧耗減潛能值ODP(ozone depression potential)、全球變暖潛能值GWP(global warning potential)、大氣存留時(shí)間ALT(atmospheric lifet ime)。美國NFPA2001標(biāo)準(zhǔn)給出的數(shù)據(jù)中，這幾項(xiàng)均為零。筆者認(rèn)為IG541滅火劑中含有二氧化碳，按CO2的含量比例及其GWP計(jì)算，GWP應(yīng)該算0.08。

　　(四)對(duì)生命和財(cái)產(chǎn)保護(hù)

　　1.生命安全保護(hù)

　　IG541混合氣體是由氮?dú)狻鍤夂投趸家?2：40：8的體積比例混合而成，充裝上應(yīng)嚴(yán)格控制工藝流程。其含二氧化碳可刺激人體呼吸加速;環(huán)境中燃燒產(chǎn)物如CO，SO2等有害氣體和煙塵對(duì)人體健康不利，毒煙是火災(zāi)中致人死亡的第一大殺手。保護(hù)區(qū)內(nèi)3%的二氧化碳濃度下人有輕微的頭痛癥狀，在5%的二氧化碳濃度下，人會(huì)有危險(xiǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按規(guī)范嚴(yán)格控制濃度。

　　G100氮?dú)庀到y(tǒng)采用大氣78%的氮?dú)鉃闇缁饎瑥目諝庵蟹蛛x制取，來源廣泛，充裝費(fèi)用低廉，對(duì)人健康無影響。

　　IG01氬氣為單一的潔凈氣體，性能穩(wěn)定，不和其他物質(zhì)反應(yīng)。相比其他需要混合的氣體系統(tǒng)，在儲(chǔ)存及充裝上有一定優(yōu)勢(shì)。

　　IG55氮?dú)狻鍤馐强諝庵械慕M成部分，滅火劑來源廣泛，直接從空氣中提取，非合成品，通過專用過程塔進(jìn)行濃縮和液化。滅火前后無化學(xué)變化，對(duì)人健康無影響。

　　2.對(duì)財(cái)產(chǎn)的保護(hù)

　　IG541含有8%的CO2，CO2易與水結(jié)合為碳酸，在長時(shí)間高壓狀態(tài)下，會(huì)對(duì)鋼瓶有腐蝕作用，對(duì)鋼瓶安全有影響。安全的關(guān)鍵是嚴(yán)格控制惰性氣體含水率。

　　IG100/IG55/IG01中的氮?dú)狻鍤赓A存狀態(tài)穩(wěn)定，噴放時(shí)不霧化，火焰接觸及高溫條件下不會(huì)分解產(chǎn)生有毒或有腐蝕性分解物;噴放時(shí)保護(hù)區(qū)能見度不受影響，緊急出口位置清晰可見，保護(hù)區(qū)人員可安全離開。

　　(五)滅火效率

　　1.滅火時(shí)間

　　各種系統(tǒng)的滅火時(shí)間是和滅火劑的噴放時(shí)間直接相關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定惰性氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)95%噴放時(shí)間不應(yīng)大于60s且不應(yīng)小于48s。滅火時(shí)間上幾種惰性氣體滅火系統(tǒng)沒有太大差異。

　　2.滅火浸漬時(shí)間

　　浸漬時(shí)間可以體現(xiàn)滅火系統(tǒng)滅火效果，各個(gè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)規(guī)范上都有定義，最大滅火浸漬時(shí)間為20min。

　　IG541在噴放一段時(shí)間后分層分布，CO2在下，氬氣中下層，氮?dú)庠谏蠈印?/p>

　　IG100氮?dú)庀鄬?duì)空氣比重為0.97，和空氣的密度相近，全淹沒滅火時(shí)可與周圍空氣很好地進(jìn)行混合，保證了保護(hù)區(qū)內(nèi)的空氣穩(wěn)定。

　　IG01氬氣對(duì)空氣比重1.3，噴放后類似二氧化碳，在保護(hù)空間的下層。

　　IG55氮?dú)狻鍤鈬姺乓欢螘r(shí)間后分層分布，氬氣中下層，氮?dú)庠谏蠈印?/p>

　　三、結(jié)語

　　參考國際消防標(biāo)準(zhǔn)及國際消防供應(yīng)商產(chǎn)品特色，本文對(duì)比分析四種常用惰性氣體滅火系統(tǒng)各自優(yōu)劣勢(shì)。綜合對(duì)比，更高壓力的IG100在保護(hù)環(huán)境、安全性和高效滅火三大方面的更有優(yōu)勢(shì)，越來越受到公眾的認(rèn)識(shí)和關(guān)注，建議國內(nèi)消防廠家在國際IG100惰性氣體滅火技術(shù)上學(xué)習(xí)并創(chuàng)新，更好滿足社會(huì)日益增長的環(huán)境保護(hù)及消防安全需求。