论文部分内容阅读
气体灭火消防设计在民用机场的消防设计中占用很大的比例，也是非常重要的一部分。机场中的航站楼、航管楼、导航台、全向信标台、下滑台等建筑中均设有电气设备及精密仪器。这些设备主要用于机场安检，安全监控，消防监控，飞机导航等。对于机场的安全运行起到核心作用，其重要性不言而喻了，且该类设备价格较贵，多数为进口设备。对于这些电器设备和精密仪器的消防保护一般采用气体灭火形式。下面针对机场的特点就气体灭火的选择及设计中应注意的问题进行简单论述。
关键词：气体灭火选用民用机场
中图分类号：TU998文献标识码： A
1 气体灭火系统的分类
1.1 按灭火剂品种分类，有：
1.1.1 卤代烃类（化学灭火剂）气体灭火系统，如
七氟丙烷灭火系统（HFC－227ea）
三氟甲烷灭火系统（HFC－23）
六氟丙烷灭火系统（HFC－236fa）
1.1.2 卤代烷类（化学灭火剂）气体灭火系统，如
卤代烷1211灭火系统（我国已于2005年停止生产1211灭火剂）
卤代烷1301灭火系统（我国承诺2010年停止生产1301灭火剂）
1.1.3 纯天然气体类灭火系统，如
IG－541（N2、Ar、CO2混合气体）灭火系统
IG－100（N2）灭火系统
IG－55（N2、Ar混合气体）灭火系统
IG－01（Ar）灭火系统
二氧化碳（CO2）灭火系统（传统灭火技术）
1.2 按气体灭火剂输送压力的来源及形式分类，有：
1.2.1 内贮压式气体灭火系统
灭火剂在瓶组内用驱动气体（一般为N2）进行加压贮存，系统动作时灭火剂靠瓶内的充压气体进行输送的系统。如常见的七氟丙烷灭火系统、六氟丙烷灭火系统、卤代烷1211灭火系统、卤代烷1301灭火系统。
1.2.2 外贮压式气体灭火系统
系统动作时灭火剂由专设的充压气体（一般为N2）瓶組按设计压力对其进行充压的系统。如上海金盾消防安全设备有限公司研制生产的外贮压式七氟丙烷灭火系统（原曾称为备压式七氟丙烷灭火系统）。
1.2.3 自压式气体灭火系统
灭火剂无需充压而是依靠其自身饱和蒸汽压力进行输送的灭火系统。如三氟甲烷灭火系统，IG－541灭火系统、IG-100灭火系统、IG－55灭火系统、IG－01灭火系统、二氧化碳灭火系统等。
1.3 按灭火剂储存压力分类
1.3.1 高压系统
灭火剂储存压力为15MPa、20MPa的气体灭火系统。如IG－541、IG－100、IG－55、IG－01灭火系统等。
1.3.2 中低压系统
灭火剂储存压力为2.1MPa（低压CO2）、2.5MPa、4.2MPa、5.6MPa、5.7MPa（高压CO2）的气体灭火系统。如七氟丙烷、三氟甲烷、六氟丙烷、1211、1301、二氧化碳灭火系统等。
因为高压CO2灭火系统是指灭火剂在常温下加压液化储存（20℃时储存压力为5.7MPa）的二氧化碳灭火系统，低压CO2灭火系统是指灭火剂在-18℃～-20℃低温下液态储存（-18℃时储存压力为2.1MPa）的二氧化碳灭火系统，所以它们二者均属于中低压气体灭火系统范围。
1.4 按保护范围分类
1.4.1 全淹没灭火系统
灭火剂在规定喷放时间内使整个防护区密闭空间达到设计灭火浓度。除CO2以外的其它各类气体灭火剂均只适用于此系统。
1.4.2 局部应用灭火系统
以设计喷射率向具体保护对象喷放灭火剂，并持续一定时间。CO2是唯一可用于全淹没灭火系统也可用于局部应用灭火系统的气体灭火剂。
1.5 按有无灭火剂输送管网分类
1.5.1 有管网灭火系统
灭火剂从储存装置需经由管网（干管及支管）输送至喷放组件（喷嘴）才能实施喷放的气体灭火系统。其中一套灭火剂储存装置只保护一个防护区或保护对象的灭火系统为单元独立系统；而用一套灭火剂储存装置保护两个及两个以上（8个）防护区或保护对象的灭火系统为组合分配系统。
1.5.2（无管网）预制灭火系统。
按一定的应用条件，将灭火剂储存装置和喷放组件等预先设计、组装成套且具有联动控制功能的灭火系统。如七氟丙烷预制灭火系统、高压二氧化碳预制灭火系统、三氟甲烷预制灭火系统、六氟丙烷预制灭火系统。
七氟丙烷灭火系统
2各种气体灭火系统对比
目前使用较多技术比较成熟的气体灭火系统主要有：IG－541、七氟丙烷、二氧化碳等。
1、IG－541是无色、无味、无毒的混合气体灭火剂，不破坏大气臭氧层，对环境无任何不利影响。不导电，灭火过程洁净，灭火后不留痕迹。适用于扑救A、B、C类火灾和电气设备火灾。可用于保护经常有人的场所。其灭火机理是通过降低燃烧物周围的氧浓度而窒息灭火，为物理作用。
该系统是将混合气体压缩至15MPA来贮存，由于压力较高，所以对设备、零部件的要求很高，特别是释放过程中的减压技术要求很高，故造价会较高。
2、七氟丙烷不导电，不破坏大气臭氧层，在常温下可加压液化，在常温条件下能全部挥发。
灭火后无残留物。可用于扑救A、B、C类火灾和电气设备火灾。可用于保护经常有人的场所。七氟丙烷为化学灭火剂，其灭火机理为主要以物理方式和部分化学方式灭火。
七氟丙烷在灭火过程中会分解产生少量的有害气体，主要是氟化氢，故设计时要求将七氟丙烷的喷放时间定为小于10秒。
3、二氧化碳灭火系统是成熟的传统灭火技术，它不属于严格意义上的卤代烷替代品。由于它会对地球产生温室效应，喷放时对人有窒息毒害作用，所以原则上也不能算是完全意义上的洁净气体灭火剂。二氧化碳对绝大多数物质没有破坏作用，不导电，灭火迅速彻底，灭火后能很快散逸，不留痕迹，不污损物品，成本较低，无毒害物质产生。其灭火机理为物理窒息和部分冷却作用。可用于全淹没灭火系统，也是唯一可用于局部应用灭火系统的气体灭火剂。
与其他几种纯天然气体灭火剂相比，它的灭火效能最好。缺点是灭火设计浓度较高，灭火剂用量较多，储瓶间或储罐间需要面积较大，对地球环境会产生温室效应，喷放时对人有窒息毒害作用，不适宜用于经常有人工作或停留的场所。在释放过程中因为有固态CO2（干冰）存在，会使防护区温度急剧下降，可能会对精密仪器和精密设备造成一定的影响。
对比结论
根据对以上三种典型的气体灭火系统分析，可见对于保护机场内的电气设备及精密仪器首选七氟丙烷灭火系统，从造价上分析如下：对于IG－541混合气体及高压二氧化碳系统来说，气体药剂便宜, 但由于灭火药剂用量大、系统压力高、储瓶数量多, 其设备造价、管网造价相对较高。七氟丙烷灭火剂价格较高且需要定期更换，药剂成本和维护费用较大, 但由于灭火剂用量少、系统压力低, 其设备造价和管网造价相对较低。低压二氧化碳虽然将系统压力降低, 但其低温贮存装置设备造价较高,同时由于制冷机组长期带电, 系统维护费用较大, 与高压二氧化碳比较, 只有在大工程、大系统中占有价格优势。
对同一工程, 前期投资混合气体及高压二氧化碳造价最高, 其次是七氟丙烷、二氧化碳。而对后期维护费用低压二氧化碳较大。
由于二氧化碳系统在释放过程中因为有固态CO2（干冰）存在，会使防护区温度急剧下降，可能会对精密仪器和精密设备造成一定的影响。故对机场主要保护电气设备及精密仪器的场所不适用。混合气体灭火系统大多数采用有管网灭火形式，改类系统占用体积较大，同样大小的机房所用高压瓶数量七氟丙烷要比混合气体少一半左右。
从灭火剂储存压力方面看，IG-541气体灭火系统储存压力值较高，该系统气体灭火系统即使在减压后仍有4~7MPa的输送压力，七氟丙烷系统一般多使用在2.5MPa的压力。这样在药剂储存的安全性及气体灭火剂输送管道支吊架安装方面均优于前者。
关键词：气体灭火选用民用机场
中图分类号：TU998文献标识码： A
1 气体灭火系统的分类
1.1 按灭火剂品种分类，有：
1.1.1 卤代烃类（化学灭火剂）气体灭火系统，如
七氟丙烷灭火系统（HFC－227ea）
三氟甲烷灭火系统（HFC－23）
六氟丙烷灭火系统（HFC－236fa）
1.1.2 卤代烷类（化学灭火剂）气体灭火系统，如
卤代烷1211灭火系统（我国已于2005年停止生产1211灭火剂）
卤代烷1301灭火系统（我国承诺2010年停止生产1301灭火剂）
1.1.3 纯天然气体类灭火系统，如
IG－541（N2、Ar、CO2混合气体）灭火系统
IG－100（N2）灭火系统
IG－55（N2、Ar混合气体）灭火系统
IG－01（Ar）灭火系统
二氧化碳（CO2）灭火系统（传统灭火技术）
1.2 按气体灭火剂输送压力的来源及形式分类，有：
1.2.1 内贮压式气体灭火系统
灭火剂在瓶组内用驱动气体（一般为N2）进行加压贮存，系统动作时灭火剂靠瓶内的充压气体进行输送的系统。如常见的七氟丙烷灭火系统、六氟丙烷灭火系统、卤代烷1211灭火系统、卤代烷1301灭火系统。
1.2.2 外贮压式气体灭火系统
系统动作时灭火剂由专设的充压气体（一般为N2）瓶組按设计压力对其进行充压的系统。如上海金盾消防安全设备有限公司研制生产的外贮压式七氟丙烷灭火系统（原曾称为备压式七氟丙烷灭火系统）。
1.2.3 自压式气体灭火系统
灭火剂无需充压而是依靠其自身饱和蒸汽压力进行输送的灭火系统。如三氟甲烷灭火系统，IG－541灭火系统、IG-100灭火系统、IG－55灭火系统、IG－01灭火系统、二氧化碳灭火系统等。
1.3 按灭火剂储存压力分类
1.3.1 高压系统
灭火剂储存压力为15MPa、20MPa的气体灭火系统。如IG－541、IG－100、IG－55、IG－01灭火系统等。
1.3.2 中低压系统
灭火剂储存压力为2.1MPa（低压CO2）、2.5MPa、4.2MPa、5.6MPa、5.7MPa（高压CO2）的气体灭火系统。如七氟丙烷、三氟甲烷、六氟丙烷、1211、1301、二氧化碳灭火系统等。
因为高压CO2灭火系统是指灭火剂在常温下加压液化储存（20℃时储存压力为5.7MPa）的二氧化碳灭火系统，低压CO2灭火系统是指灭火剂在-18℃～-20℃低温下液态储存（-18℃时储存压力为2.1MPa）的二氧化碳灭火系统，所以它们二者均属于中低压气体灭火系统范围。
1.4 按保护范围分类
1.4.1 全淹没灭火系统
灭火剂在规定喷放时间内使整个防护区密闭空间达到设计灭火浓度。除CO2以外的其它各类气体灭火剂均只适用于此系统。
1.4.2 局部应用灭火系统
以设计喷射率向具体保护对象喷放灭火剂，并持续一定时间。CO2是唯一可用于全淹没灭火系统也可用于局部应用灭火系统的气体灭火剂。
1.5 按有无灭火剂输送管网分类
1.5.1 有管网灭火系统
灭火剂从储存装置需经由管网（干管及支管）输送至喷放组件（喷嘴）才能实施喷放的气体灭火系统。其中一套灭火剂储存装置只保护一个防护区或保护对象的灭火系统为单元独立系统；而用一套灭火剂储存装置保护两个及两个以上（8个）防护区或保护对象的灭火系统为组合分配系统。
1.5.2（无管网）预制灭火系统。
按一定的应用条件，将灭火剂储存装置和喷放组件等预先设计、组装成套且具有联动控制功能的灭火系统。如七氟丙烷预制灭火系统、高压二氧化碳预制灭火系统、三氟甲烷预制灭火系统、六氟丙烷预制灭火系统。
七氟丙烷灭火系统
2各种气体灭火系统对比
目前使用较多技术比较成熟的气体灭火系统主要有：IG－541、七氟丙烷、二氧化碳等。
1、IG－541是无色、无味、无毒的混合气体灭火剂，不破坏大气臭氧层，对环境无任何不利影响。不导电，灭火过程洁净，灭火后不留痕迹。适用于扑救A、B、C类火灾和电气设备火灾。可用于保护经常有人的场所。其灭火机理是通过降低燃烧物周围的氧浓度而窒息灭火，为物理作用。
该系统是将混合气体压缩至15MPA来贮存，由于压力较高，所以对设备、零部件的要求很高，特别是释放过程中的减压技术要求很高，故造价会较高。
2、七氟丙烷不导电，不破坏大气臭氧层，在常温下可加压液化，在常温条件下能全部挥发。
灭火后无残留物。可用于扑救A、B、C类火灾和电气设备火灾。可用于保护经常有人的场所。七氟丙烷为化学灭火剂，其灭火机理为主要以物理方式和部分化学方式灭火。
七氟丙烷在灭火过程中会分解产生少量的有害气体，主要是氟化氢，故设计时要求将七氟丙烷的喷放时间定为小于10秒。
3、二氧化碳灭火系统是成熟的传统灭火技术，它不属于严格意义上的卤代烷替代品。由于它会对地球产生温室效应，喷放时对人有窒息毒害作用，所以原则上也不能算是完全意义上的洁净气体灭火剂。二氧化碳对绝大多数物质没有破坏作用，不导电，灭火迅速彻底，灭火后能很快散逸，不留痕迹，不污损物品，成本较低，无毒害物质产生。其灭火机理为物理窒息和部分冷却作用。可用于全淹没灭火系统，也是唯一可用于局部应用灭火系统的气体灭火剂。
与其他几种纯天然气体灭火剂相比，它的灭火效能最好。缺点是灭火设计浓度较高，灭火剂用量较多，储瓶间或储罐间需要面积较大，对地球环境会产生温室效应，喷放时对人有窒息毒害作用，不适宜用于经常有人工作或停留的场所。在释放过程中因为有固态CO2（干冰）存在，会使防护区温度急剧下降，可能会对精密仪器和精密设备造成一定的影响。
对比结论
根据对以上三种典型的气体灭火系统分析，可见对于保护机场内的电气设备及精密仪器首选七氟丙烷灭火系统，从造价上分析如下：对于IG－541混合气体及高压二氧化碳系统来说，气体药剂便宜, 但由于灭火药剂用量大、系统压力高、储瓶数量多, 其设备造价、管网造价相对较高。七氟丙烷灭火剂价格较高且需要定期更换，药剂成本和维护费用较大, 但由于灭火剂用量少、系统压力低, 其设备造价和管网造价相对较低。低压二氧化碳虽然将系统压力降低, 但其低温贮存装置设备造价较高,同时由于制冷机组长期带电, 系统维护费用较大, 与高压二氧化碳比较, 只有在大工程、大系统中占有价格优势。
对同一工程, 前期投资混合气体及高压二氧化碳造价最高, 其次是七氟丙烷、二氧化碳。而对后期维护费用低压二氧化碳较大。
由于二氧化碳系统在释放过程中因为有固态CO2（干冰）存在，会使防护区温度急剧下降，可能会对精密仪器和精密设备造成一定的影响。故对机场主要保护电气设备及精密仪器的场所不适用。混合气体灭火系统大多数采用有管网灭火形式，改类系统占用体积较大，同样大小的机房所用高压瓶数量七氟丙烷要比混合气体少一半左右。
从灭火剂储存压力方面看，IG-541气体灭火系统储存压力值较高，该系统气体灭火系统即使在减压后仍有4~7MPa的输送压力，七氟丙烷系统一般多使用在2.5MPa的压力。这样在药剂储存的安全性及气体灭火剂输送管道支吊架安装方面均优于前者。