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卤代烷1211灭火系统设计规范(上)

慧聪消防网 https://fire.hczyw.com 2010-08-04 15:21 出处:中国消防在线 编辑:@iCMS
【慧聪消防网】 第一章总则 第1.0.1条本条提出了编制本规范的目的即为了合理地设计卤代烷1211灭火系统使其能有效地保卫社会主义现代化建设,保护公共财产和公民的生命财产的安全。

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第一章总则

第1.0.1条本条提出了编制本规范的目的即为了合理地设计卤代烷1211灭火系统使其能有效地保卫社会主义现代化建设,保护公共财产和公民的生命财产的安全。

卤代烷1211灭火剂是一种性能良好,应用范围广泛的灭火剂。它具有抑制燃烧过程中基本化学反应的能力。其灭火机理普通认为是:它在高温下的分解物能够中断燃烧过程中化学连锁反应的链传递。因而它的灭火能力强、灭火速度快。此外它还有不导电、耐贮氰腐蚀性小,毒性较低等一系列优点,以卤代烷1211为灭火介质的固定灭火系统,能够可靠地防护许多具有火灾危险的重要场所,在国际上已获得较为广泛的应用户根据英国帝国化学工业公司统计,卤代烷1211灭火剂已得到包括工业发达国家在内的三十多个国家的消防部门的正式认证,也为世界其他一些尚未正式认证的国家所接受。许多国家采用这种灭火系统来保护图书、美术、档案、文物资料等贮存大量珍贵资料的库房;甲、乙、丙类液体库序各种运输工具。在欧洲还用它来保护象电子计算机房、通讯机房等存有贵重设备和仪表的有人工作的场所。随着我国社会主义现代化建设的迅速发展,采用卤代烷1211灭火系统防护的场所日趋增多。我国现行的《高层民用建筑设计防火规范》和《建筑设计防火规范》,对应设置卤代烷灭火系统的场所做出了明确规定,这将大大促进我国卤代烷灭火系统的推广应用。

采用卤代烷1211灭火系统保护许多具有火灾危险的重要场所,是否能够达到预期的防护目的,即能有效地保护这些场所内人员的生命、财产免受火灾的危害,其首要条件应保证系统设计是合理的。

我国从六十年代初期开始研制卤代烷1211灭火剂,至今已有二十多年的历史。许多要害部位已设计安装了这种系统,并已起到了良好的防护作用。但是,也有部分卤代烷1211灭火系统,存在这样或那样问题。从设计角度看,在防护区的划分、灭火剂用量的计算,系统部件的选择和布置,系统的操作和控制,系统的设计计算及安全要求等各方面均存在一些不合理的现象。个别已投入使用的卤代烷1211灭火系统还发生了不应有事故,如设置在某厂喷漆车间的卤代烷1211灭火系统,由于某些部件的可靠性差,加之又没有设置必要的机械式应急手动操作机构,在自动控制失灵时无法施放灭火剂将火扑灭,造成数万元经济损失;某轮船采用卤代烷1211灭火后。在没有必要的安全防护措施的条件下,人员进入已施放灭火剂的机仓内,而造成伤害。美国杜帮公司曾对300多个卤代烷灭火系统进行检查和喷射灭火剂的试验,所提供的分析材料指出,这些系统中23%有明显问题。这些问题也包括设计上所存在问题。

本规范的编制,将为设计卤代烷1211灭火系统提供统一的较合理的技术要求,这些要求也是消防管理部门对卤代烷1211灭火系统工程设计进行监督审查的依据。

第1.0.2条本条根据我国的具体情况,规定了卤代烷1211灭火系统工程设计所应遵守的原则和达到的要求。

由于我国目前将卤代烷1211灭火系统主要用于一些重点要害部位的防护,而该系统的工程设计涉及的范围较广。因此,系统设计对必须遵循国家有关方针政策,如现行的《中华人民共和国消防条例》等。

卤代烷1211灭火系统的工程设计,必须考虑防护区的具体情况,首先设计人员应掌握整个工程的特点、防火要求和各种消防力量、消防设施的配置情况,并根据整体消防方案来划分采用卤代烷1211灭火系统防护区,制定合理的设计方案,正确处理局部和全局的关系。英国标准BS5306一1984《室内灭火装置与设备实施规范》第5.2章:(卤代烷1211全淹没系统)的引言中明确指出;“重要的是把工厂和建筑物的消防问题作为一个整体来考虑。卤代烷1211全淹没系统仅仅是现有设备的一部分,然而是重要的一部分,但并不是采用了这种系统就不必考虑辅助措施,例如准备手提式灭火器或其他的移动式灭火装置作为救急或备用;也不是采用了它,就不必处理特殊的危险了”,其次,系统设计时应考虑的防扩区的具体情况,还包括防护区的位置、大小、形状、开口和通风等情况;以及防护区内可燃物品的性质、数量、分布情况;可能发生的火灾类型和起火源、起火部位等情况。只有全面分析防护区本身及其内部的各种特点,才能合理地选择不同结构特点的灭火系统,合理地确定灭火剂用量,以及选择系统操作控制方式,选择和布置系统部件等。

本条规定了系统设计要达到的总的要求为“安全可靠、技术先进、经济合理”。这三个方面的要求不仅有各自的含义,也是一个互相联系统一的原则.“安全可靠”则要求所设计的系统能确保人员安全。在平时不得产生误动作,在需要灭火时能立即启动并施放出需要的灭火剂量将火完全扑灭;”经济合理”则要求系统设计时,尽可能采用较少的灭火剂和系统组件,组成比较简单的系统以达到节省投资的目的,同时所设计的系统应符合本规范的各项要求。“技术先进”则要求系统设计时,尽可能采用新的成熟的先进技术,先进的设备和科学的设计、计算方法。

第1.0.3条本条规定了本规范的适应范围及不适用范围

一、“适用于工业和民用建筑中设置的卤代烷1211全淹没灭火系统”的规定,是根据以下情况确定的:

1.本规范是属于工程建设中的专业规范,其主要任务是规定工业和民用建、构筑物中这一类灭火系统设计的具体技术要求。

2、本规范所规定的设计原则和基本参数对保护交通运输工具和地下矿井的卤代烷1211灭火系统的设计虽然是适合的,但是,扑救交通运输工具及地下矿井所发生的火灾,有其特殊要求。如火车、轮船、飞机等交通运输工具发生火灾时,可燃物可能处在流动的空气中;地下矿井也有特殊的通风要求,人员疏散也是一个必须考虑的重要因素。因此,在这些场所设计卤代烷1211灭火系统时,必须充分考虑环境条件的影响。一般应针对具体条件,通过试验取得专用的设计数据和提出相应的技术要求。

3.参考了国外同类标准中的有关规定。国际标准化组织制定的1sO/DP7075一1984年《卤代烷自动灭火系统》标准中规定:”正如应用范围所述,这些规则只适合于封闭空间内的固定灭火系统。对于某些特殊用途(例如航海、航空、汽车、地铁等等)必须考虑附加的条件”。

西德标准DINI4496一1979《卤代烷灭火剂固定灭火设备》标准中规定:“本标准适用于建筑物和工厂的卤代烷灭火剂固定式灭火设备,不适用于航海、航空领域和地下矿井”。

英国标准BS5306—1984《室内灭火装置与设备实施规范》中也做出了卤代烷灭火系统规范适用于“工厂或建筑物”的规定。

二、本规范只涉及卤代烷1211全淹没灭火系统的设计,未对卤代烷1211灭火系统中的局部应用系统的设计做出规定,这是根据以下情况确定的:

1.局部应用系统是由一套卤代烷1211灭火剂的贮存装置直接向燃烧着的可燃物的危险区域喷射一定量的灭火剂的灭火系统。它可用于没有固定封闭的危险区,也可用于防护大型封闭空间中局部的危险区,这一系统有较广泛的应用场所,但是它与全淹没系统的灭火方式有很大的差别。迄今为止,我国对卤代烷1211局部应用系统尚未开展全面研究、试验

和工程设计。仅在浮顶油罐上进行了初步的试验与应用。我国现行的有关建筑设计防火规范,尚未规定采用这种系统的场所。从国内现在的情况看,尚不具备进行工程设计与应用的条件。

2.目前,国外对卤代烷1211局部应用系统的研究,尚未取得引人注目的成果。美国

NFPAI2A与NFPAI2日标准的多个版本中,虽然包括了局部应用系统这一部分内容,但它所规定的内容都是一些高度概括的原则,对工程设计没有具体的指导作用。美国NFPA所编的《防火手册》中也指出:“在全国消防协会卤代烷灭火剂系统标准中关于局部应用系统的最新资料,只是对设备制造商或进行测试的实验室作为指导材料才是有用的。现有的局部应用系统还得通过广泛的和费用昂贵的试验,才能证实它的功效。”

英国对卤代烷1211局部应用系统进行了较长时间的广泛与深入的研究,但至今尚未制订出有关的设计规范。英国标准学会制定的编制室内消防设备标准计划中,拟将卤代烷灭火系统的设计规范分成三部分。第一部分是卤代烷1301全淹没系统,已于1982年颁发。第二部分是卤代烷1211全淹没系统,已于1984年颁发。第三部分即卤代烷1211局部应用系统,尚未制订出。

国际标准化组织在所制订的有关卤代烷灭火系统标准的计划中。将卤代烷1301全淹没灭火系统和卤代烷1211全淹没系统合在一个标准内,分成两部分,即1SO/7075/1与ISO/7075/2。而将卤代烷1211局部应用系统单列一个标准为LSD/8475标准。我国至今尚未到国际化组织有关卤代烷1211灭火系统标准建议草案。

鉴于以上情况,本规范的内容中暂不包括局部应用系统为宜,等条件成熟时,再将其补充到本规范中或单独编制《卤代烷1211局部应用系统设计规范》。

三、在执行本条规定时,工业和民用建、构筑物中是否需要设置卤代烷1211全淹没灭火系统,可根据以下情况确定。

1.应按国家现行的《高层民用建筑设计防火规范》和《建筑设计防火规范》等有关规范的规定设置。

《高层民用建筑设计防火规范》GBJi4512)中第6.6.4条规定:大、中型电子计算机房,图书馆的珍藏库,一类建筑内的自备发电机房和其他贵重设备室,应设卤代烷或二氧化碳等固定灭火装置”。

现行的《建筑设计防火规范》中第8。7.5条规定下列部位应设卤代烷或二氧化碳灭火设备。

(1)、省级或超过100万人口城市电视发射塔微波室;

(2)、超过50万人口城市通讯机房;

(3)大、中型电子计算机房或贵重设备室;

(4)省级或藏书超过100万册图书馆的珍藏室;

(5)中央及省级的文物资料、档案库。

此外该规范第8.7.4条中还规定,设在室内的单台贮油量超过5t的电力变压器,除可采用水喷雾灭火设备外,亦可采用卤代烷或二氧化碳灭火设备。

2.应根据防护区的具体情况和各种灭火设施的优缺点进行全面分析和综合考虑。

如卤代烷灭火系统与应用较广泛的水喷淋系统比较,灭火速度快,不污染被保护的物体,能够扑救电气火灾,也不会对贵重设备及文物资料造成水渍损失。但是卤代烷灭火系统比太啼淋系统结构复杂。价格较高,难以扑灭可燃固体的深位火灾,且有一毒性。

又如卤代烷灭火系统比二氧化碳灭火系统灭火速度快,灭火剂用量及贮存设备较少。故一次性投资较省,系统占地也少。但是二氧化碳具有来源广,灭火剂单价低,有较强的冷却灭火效果,对于一些火灾危险性大,起火频繁,需要经常灌装灭火剂的防护区,二氧化碳灭火系统可能较为经济。

国际上常用的卤代烷灭火系统有“1211”与“1301”两种,这两种灭火剂的应用范围和火能力基本上相同。卤代烷1211全淹没系统防护区环境温度应在0℃以上,卤代烷1301全淹没系统基本上不受低温条件限制二此外卤代烷1211的毒性大于卤代烷1301;但是卤代烷1301的价格比卤代烷1211高。

四、“本规范不适用于卤代烷1211抑爆系统的设计”的规定,是根据以下情况确定的:

1.我国目前尚未开展抑爆系统的试验、研究和设计,因此制定卤代烷抑爆系统设计规范的条件尚不成熟。

2.国外同类标准中一般均明确规定不包括抑爆系统的设计,如BS5306标准,1SO/DP7075等标准。一些工业比较先进的国家己制订了单独的《防爆系统标准》,如美国NEPA69,1SO/DP6184等标准,已将卤代烷抑爆系统标准包括进去。

第1.O、4条本条规定了卤代烷1211灭火系统可用于扑救可燃气体火灾;甲、乙、丙类液体火灾;可燃固体的表面火灾和电气火灾。这些规定主要是根据国外同类标准规范的有关规定,以及国内多年来所进行的一系列实验验证所得出的结论而确定的。

国外同类标准的有关规定如下:美国wFPAI2A一198O《卤代烷1301灭火系统标准》第1一5。3.2款规定:“用卤代烷1301系统可以令人满意地保护比较重要的危险场所和装置包括:

(a)气态和液态的易燃物;

(b)电气危险场所,如变压器、油开关和断路器、以及旋转的电气设备;

(c)使用汽油和其他易燃燃料的发动机;

(D)普通的可燃物,如纸、木材和纺织

(E)危险的固体物质;

(F)电子计算机、数学程序装置和控制室。

美国NFPAI2B一1980((卤代烷1211灭火系统标准》中第1一一5。3。2款规定:用卤代烷1211系统可以令人满意地保护比较重要的危险场所和装置包括:

(a)易燃的气体和液体物质;

(b)电气危险区,如变压器、油开关和断路器,以及旋转电气设备;

(C)使用汽油和其他易燃燃料的发动机;

(D)一般可燃物,如纸、木材和纺织品;

(E)危险的固体物质;

英国Bs5306一1984标准中有关条文规定:“卤代烷1211全淹没系统可以用以扑救BS4547标准中定义的A类、B类和C类火灾。在发生C类火灾时,由于可燃气体的继

续存在,应注意考虑灭火后的爆炸危险”。国际标准化组织制订的1so/DP7075/1一1984标准及其他一些国外标准均有类似的规定,这些规定均是从大量试验中总结得出的。

我国曾进行了采用卤代烷1211灭火系统扑救甲、乙、丙类液体火灾,可燃固体的表面火灾及电器设备火灾试验,业已证明采用卤代烷1211灭火剂扑救上述物质和设备的火灾是

非常有效的。近年来,国内采用卤代烷1211灭火系统保护油罐、变配电室、电子计算机房、通讯机房、档案馆、图书馆已日趋增加。

在执行本条文规定时,应注意以下几个方面的问题:

一、本条文内容仅仅是规定卤代211灭火系统可以用来扑救的火灾类型,而不是对

应设置卤代烷1211灭火系统的场所进行规定。哪些场所设置该系统,本规范第1.0.3条

的条文说明已经阐明。本规范主要任务是解决如何合理设计该系统的问题。

二、一个具有火灾危险的场所是否需用卤代烷1211灭火系统防护,可根据下述因素考虑:

1、该处要求使用不污染被保护物品的“清洁”的灭火剂;

2.该处有电气火灾危险因而要求使用不导电的灭火剂;

3.该处有贵重的设备和物品,要求使用灭火速度快的高效能灭火剂;

4.该处不宜或难以使用其他类型的灭火剂。

三、采用卤代烷1211灭火系统保护建、构筑物的一部分时,应把整个建、构筑物的消防问题作为一个整体来考虑;还应考虑采用其他辅助消防设施,例如消防栓供水系统及手提式灭火器等。一般来讲,卤代烷灭火系统只用来保护建、构筑物内部发生的火灾,而建、构筑物本身产生的火灾,宜用水扑救。

四、当防护区内存在能够引起爆炸危险的可燃气体、蒸汽或粉尘时,应按照现行的《建筑设计防火规范》中的有关规定采取防爆措施,

五、对于可燃固体的火灾,本条文中规定可用卤代烷1211灭火系统扑灭其表面火灾。换言之,即不宜用这种灭火系统来扑灭剪燃固体的深位火灾。这是因为可燃固体火灾一旦变成深位火灾时,必须用很高的灭火浓度并维持相当长的浸渍时间,才能将火灾完全扑灭。这在经济上是不合算的,在实践上也难以实施。美国NFPAI2B一1980标准附录中指出:“迄

今为止,还没有可靠的基础去预计灭深位火灾对灭火剂的要求,从实际意义上说,使用卤代烷1211去控制或扑灭深位火灾。一般来说是没有吸引力的,因为灭火剂甚至能从封闭空间的最小缝隙中泄漏出去,因此不延长供给灭火的时间,通常就不容易维持较长的浸渍时间,而且又要使用高浓度,这样的灭火系统相对来说费用变得较高。所以使用卤代烷1211,一般限于在那些不能或不允许发展为深位火灾的可燃固体火灾。

第1.0.5条本条文规定不得用卤代烷1211灭火系统扑救的物质火灾,系根据下述情况确定的:

一、卤代烷1211灭火剂不能扑灭的火灾主要包括两类物质的火灾。第一类物质是本身

含有氧原子的强氧化剂。这些氧原子可供燃烧之用,在具备燃烧的条件下能与可燃物氧化形成新的分子,而卤代烷1211灭火剂的分子不能很快地渗入到其内部起化学作用而将火熄

灭,当卤代烷1211灭火剂去干扰燃烧反应时,由于这些可燃物具有较强的氧化性质而无法取得成效。对于这些自身含有氧原子的可燃物,采用冷却法灭火是较可靠的。第二类物质主要是化学作用活泼的金属和金属的氢化物,在具备燃烧的条件下氧化能力极强,卤代烷

1211分解产物与氧结合的能力并不比这些物质的能力强,因而难以干扰燃烧的进程。美国

NFRA所编的《防火手册》中指出:卤代烷13Ol或卤代烷1211的浓度低于20%,这一类

物质与灭火剂之间不起化学反应。

二、本条文的规定与国际标准化组织1SO/DP7075标准中的规定是一致的。美国NFPAI2A、NFPAI用、英国BS5306等标准的规定也与本规范的规定基本相同,如NFPA12b一1980标准中规定:卤代烷1211灭火剂对下列物品无效:

1.某些化学药品或混合物,例如硝酸纤维素和火药,它们在无空气的情况下也能迅速氧化;

2、化学性质活泼的金属,如钠、镁、钛、锆、铀、钚

3.金属的氢化物;

4能自行热分解的化学药品,如某些有机过氧化物和联氨。

在执行本条文规定时,遇有下述情况,设计人员仍可考虑采用卤代烷1211灭火系统。

一是一个建、构筑物中同时存有其他可燃物和上述危险物质,但能断定在用卤代烷1211灭火剂迅速灭火以前不会引燃上述危险物质;二是上述危险物质数量少,即使燃烧起来也不会对建、构筑物或其他需保护的物品造成危害,为了保护建、构筑物内其他可燃物品的安全采用卤代烷灭火系统。

第1.0.6条本条规定中所指的“国家现行的有关标准、规范”。除在本规范中已指明的外,主要包括以下几个方面的标准、规范:

一、防火基础标准与有关的安全基础标准;

二、有关的工业与民用建筑防火标准、规范;

三、有关的火灾自动报答系统标准、规范;

四、有关的卤代烷灭火奈统部件标准;

五、其他有关的标准。

第二章防护区设置

第2.0.1条本条规定防护区应以固定的封闭空间划分。这是由于卤代烷1211灭火剂在常温下呈气态,采用全淹没方法灭火时,必须有一个封闭较好的空间,才能建立扑灭被保护物火灾所需的灭火剂设计浓度,并能将该浓度保持一段所需要的浸渍时间。条文中“固定的”一词系指封闭空间大小、形状和位置均是不可改变的。

在执行本条规定时,关于如何划分防护区则应根据封闭空间的结构特点和位置确定,虑到一个防护区包括两个或两个以上封闭空间时,要使设计的系统能恰好同时施放给这些封闭空间各自所要求的灭火剂量是比较困难的,故当一个封闭空间的围护结构是难燃烧体或非燃烧体,且该空间内能建立扑灭被保护物火灾所需要的灭火剂设计浓度和将该浓度保持一段所需要的浸渍时间时,宜将这个封闭空间划为一个防护区。若相邻的两个或两个以上的封闭空间之间的隔断物不能阻止灭火剂流失而影响灭火效果或不能阻止火灾蔓延,应将它们划为一个防护区,并应确保每个封闭空间内的灭火剂浓度以及保持灭火剂浓度的浸渍时间均能达到设计要求。国外同类标准也有类似规定。如美国NFPAI2B--1980标准中规定:“如果危险区之间相邻,并有可能同时着火,则每个危险区可以用一个独立的系统来保护,但这些系统必须设训成可以联合同时动作的。也可以设计成一个系统,其规模及布置必须能同时把卤代烷1211喷射到可能发生危险的所有区域。国际标准:“当两个以上想邻封闭空间可能同时发生火灾时,这些封空间应按下述方法之一防护:

(1)设计的各个系统可同时工作;

(2)一个单个的系统的规模和布置使灭火剂能释放到所有可能同时发生危险的封闭空间”。

本条规定:“当采用管网灭火系统时、一个防护区面积不宜大于500m2总容积不宜大于

2000m3。这是根据以下情况提出的:

一、在一个防护区建立需要的卤代烷1211灭火剂量与防护区的容积成正比,防护区大,需要的灭火剂量多。同时防护区大,输送灭火剂的管道通径和管网中离贮存容器最近的喷头与最不利点喷头之间的管道容积增大,使灭火剂在管网中的剩余量增加。故系统所需贮存的灭火剂量也很大,造成系统成本增高。在一个大的防护区内,同时发生多处火灾的可能性极小,不如采用非燃烧体隔墙将其划分成几个较小防护区,采用组合分配系统来保护更为经济。

二、为了保证人身安全,本规范规定在施放卤代烷1211灭火剂之前,应使人员在报警

后的30s内撤离防护区,当防护区过大时,人员将难以迅速疏散出去。

三、当防护区过大时,输送灭火剂的管网将相应增长,这将出现两个不利的因素。一是为了保证喷嘴的最低喷射压力,需要较高的贮存压力;二是从贮存容器启动到喷嘴开始喷灭火剂,即灭火剂充满管道的时间增加,这对要求迅速扑灭初期火灾是不利的。本规范规定灭火剂充满管道的时间不宜大于10S,这也就限制了输送灭剂管道的最大长度。

四、目前国内采用卤代烷1211灭火系统的防护区,其最大面积和容积都在500m2和2000m2以下,还没有设计更大系统的成熟经验,此外我国目前所生产的系统主要部件尺寸较小,也难以保护更大的防护区。为了保障安全、节省投资,根据我国目前卤代烷1211灭火系统的生产技术水平等具体情况,对防护区的最大面积与容积给予适当限制是必要的。

本条还对采用无管网灭火装置的防护区面积、总容积,以及一个防护区最多可使用的无管网灭火装置的数目给出了限制,这是根据以下情况确定的。

无管网灭火装置是一种结构较简单的小型轻便式灭火系统,具有工程设计容易、安装方便等优点。但是作为全淹没系统时,要保证在规定的灭火剂喷射时间将全部灭火剂施放到防护区内,并保证其均匀分布,单个卤代烷1211无管网灭火装置不可能设计得很大。我

国目前有几个厂试制过能充装50kG卤代烷1211灭火剂的箱式无管网灭火装置,但均未进行过灭火剂浓度分布均匀性的测试。这种灭火装置一般只适合于较小的防护区,按5%的设计浓度计算,50kg卤代烷1211灭火剂仅能保护130m3’左右的封闭空间。而目前工程设计上用得较多的球型悬挂式无管网灭火装置,单个充装的灭火剂量为8kg和16kg两种规格,能保护的空间较小。按5%的设计浓度计算,一个16kg的仅能保护40m3二左右。一个防护区内布置的数量越多,可靠性也就越低,这一类灭火装置均布置在防护区内,一旦失火如果有个别装置不能按规定开启,又无法采取机械式应急操作,为了保证防护区的安全,故有必要对无管网灭火装置的应用范围给予限制。根据我国目前需要设置卤代烷防护区的具体情况,认为这一类装置宜设在面积为10m2,总容积3硼m2以下的防护区内,且一个防护区设置数不应超过8个。

在工程设计时采用无管网灭火装置应注意的两点是:一是这种装置有各种不同的结构型式和不同的用途,不能任意采用。如目前一些图书、文物库房,采用感温玻璃控制灭火剂施放的悬挂式无管网灭火装置中不恰当的,难到起到可靠的防护作用,也不符合本规范7。0。3条的规定。二是这一类灭火装置虽然开始安装时费用低,很有吸引力,但是其维修费却较高。设计人员应根据防护区的具体情况和各种类型灭火设备的特点条面考虑,选择最经济而又安可靠的类开型。

第2.0.2条本条规定防护区的最低区的最低环境温度不应低于0。C说明如下:

卤代烷1211灭火剂在一个标准大气压下,沸点为-3。4。C。当防护区内的温度低于其沸点时,施放到防护区的灭火剂将以液态形式存在。卤代烷1211灭火剂的灭火机理,一般解释为它接触483。C高温所形成的分解物,能够中断燃烧过程中化学连锁反应的链传递。防护区的温度越低,灭火剂汽化速度越慢,势必延长灭火剂在防护区均匀分布的时间而影响灭火速度,同时也会造成大量的灭火剂流失。因此,本条规定了防护区的环境温度应高于0。C。这一规定,也参考了国外类标准,规范的有关规定。如美国NFPA12B——1980年标准中第1—1。1。1项中做出了全淹没系统防护区的环境温度应在300F(-10C)以上的规定。

第2.0.3条本条规定了全淹没系统防护区的建筑构件的最低耐火极限,系统据以下情况提出的:

一、为了保证采用卤代烷1211全淹没系统能完全将建筑物内的火灾扑灭,防护区的建筑构件应有足够的耐火极限,以保证卤代烷1211完全灭火所需要的时间。完全灭火所需要的时间,一般包括火灾探测时间,探测出火灾后到施放灭火剂之前的延时时间,施放灭火剂时间和保持灭火浓度的浸渍时间。这几段时间中保持灭火剂浓度的浸渍时间。这几段时间中保持灭火剂浓度的浸渍时间是最长的一段,但是在不考虑扑救固体物质深位火灾的情况下,一般有10mIN就足够了。因此,完全扑灭火灾所需要的时间一般在15min内。若防护区的建筑构件的耐火极限低于这一值,有可能在火灾尚未完全熄灭前就被烧坏,使防护区的密闭性受到破坏,造成灭火剂的大量流失而导致复燃。

二、卤代烷1211全淹没系统只能用于具有固定封闭空间的防护区,也就是只能用来扑

救建筑物内部可燃物的火灾,对建筑物本身的火灾是难以起到有效的保护作用,为了防止防护区外发生的火灾蔓延到防护区内,因此要求防护区的墙和门、窗应有一定的耐火极限。

三、关于防护区建筑构件耐火极限的规定,参考了国外同类标准的有关规定。美国NPFAI2B一1980标准中第1—5。4条规定:“重要的不仅要形成一个有效的灭火剂浓度,而且要保持一段足够长的时间,以便受过训练的人员能够有效地进行紧急处理工作。……卤代烷灭火系统一般要提供若干分钟的保护时间,这对某些场所己是非常有效的”。该标准第2一1.1条提出:“本系统可用于具有固定的封闭空间的危险区。在这个封闭空间内能够建立起所需的浓度,并维持一段所需的时间,以确保有效扑灭规定的可燃材料的火灾”。英国标准BS:5306一1984的5、2章中8.1条规定了“为了保持设计灭火浓度需要一个良好的封闭的空间。依照BS476第8部分,封闭空间墙与门的耐火等级应不少于30min。

第2.0.4条本条规定了防护区的门窗及围护构件的允许压强,这是根据以下情况确定的:

一、在一个密闭的防护区内迅速施放大量灭火剂时,空间内的压强也会迅速增加。如果防护区不能承受这个压强,则会被破坏从而造成灭火失败。因此必须规定其最低的耐压强度。美国NFPAI2B—1980标准中第2—7。2。4款给出了轻型建筑的允许压强为1200Pa,标准建筑为2400Pa,拱顶建筑为48ooPa的指导数据。本条规定的1200Pa,即要求防护区围护构件的耐压强度应大于轻型建筑的强度。

二、目前国内设置卤代烷1211全淹没系统防护区的门窗上的玻璃,多数采用普通玻璃有些采用卤代烷灭火系统防护的电子计算机房,甚至整面墙隔断。这些大块的普通玻璃,温度激变性和弯曲强度是难以满足使用要求的。国内用卤代烷1211灭火系统进行全淹没灭火试验时,曾多次出现门窗上的下班炸裂现象。如某厂进行卤代浣1211灭火系统鉴定试验时,窗上的玻璃在施放灭火剂时破裂造成娄名参加鉴定人员受伤。如果门窗上的玻璃耐压强度不够,以致在施放。如果门窗上的玻璃耐压强度不够,以致在施放灭火剂时破裂,就有可能使灭火剂大量流失而导致灭众失败,也可能千百万其他意外事故。因此,有必要规定门,窗玻璃的最小耐压强度。

在执行本条文规定时,建议防护区门、窗上的玻璃采用工业建筑用钢化玻璃或铅丝玻璃。工业建筑用钢化玻璃比普通平板玻璃有高得多的冲击及抗折强度,而且使用的安全性及1耐热性也高得多,且与普通玻璃有相同的透明性。铅丝玻璃亦有良好的抗温度激变性和弯曲强度,随着技术的进步,铅丝玻璃的外观质量已有很大提高。

第2.0.5条本条文中关于防护区不宜开口的规定,是根据以下情况确定的:

一、防护区的开口不仅会造成灭火剂的大量流失,而且可能将防护区内的火灾传播到邻近的建构长物中造成火灾的蔓延。要使具有较大开口的防护区在整个需要整个需要保护的时间内保持灭火的设计浓度,需要增加的灭火剂量是很大的。

例如,按英、美标准中规定的方法计算、一个有1M宽、1。8M高开口的防护区,保持5%的体积浓度,每秒钟需补充0。3KG的卤代烷1211灭火剂,如果要在防护区内保持15MIN浸渍时间,则需增加342KG灭火剂。

又如,在一个一个墙上有一个1M宽、1。8M高开口的1000M3防护区,在开始供给过量的灭火剂,15MIN后仍要保持5%的体积浓度,按英、美标准中规定的方法计算,初始时需达13%的浓度,即开始时需多喷入600KG多灭火剂。在此例子中开口面积很小,但需要增加的灭火剂却是相当大。

在第一个例子中增加的342kg灭火剂,需要采用延续喷射法。即在15min内,以0.38kg/s的流量向护防区施放灭火剂,且喷射时应使灭火剂和防护区内的空气均匀混合。以达到防护区内灭火剂浓度均匀的目的。这在技术上是较困难的。在第二个例子中增加的600kg灭火剂可采用过量喷射法。但是为使整个浸渍时间内,防护区内的灭火剂浓度均匀,则要采用机械搅拌装置。综上所述,从经济与安全两个方面考虑,不能关闭的开口应尽可能减小到最低限度。

二、关于防护区开口的规定,参考了国际标准和工业发达国家的标准中的有关规定;英国BS5306--1984标准中规定:“可以关闭的开口,应使它们在喷射开始之前自动关闭,应使不能关闭的开口面积保持到最小限度……”。

美国NFPAI2B一1980年标准中规定:“对各类火灾来说,不能关闭的开口面积必须保持到最小的程度;”。

英、美两国标准中关于将“不能关闭的开口面积必须保持到最小限度”的含义与本规范中规定的“不宜开口”的含义是一致的。

在执行这一规定时,不能关闭的开口面积不宜过大。要求浸渍时间达10min的,不能关阈的开口面积(m2)与防护区容积(m3)的比值不宜大于0。2%,要求浸渍时间为1min的不宜大于l%。上述数值是根据以下情况确定的:

一、采用卤代烷1211全淹没系统扑救可燃固体物质火灾,不仅要使防护区内的灭火剂能够达到设计浓度,而且要使保持灭火剂设计浓度的浸渍时间也达到设计要求。对一般可燃固体物质,例如木材、纸张、织物等火灾。一般需要10mln左右的浸渍时间,才能使这些可燃物质表面的灼热的余烬全部熄灭。如果开口面积与防护区容积之比值过大,要保持10MIN的浸渍时间,则需要增加大量的灭火剂。一般防护区内只要灭火剂能够很快达到设计浓度值,则火灾就能迅速扑灭,一般不需要很长的浸渍时间。据英国帝自化学工业公司编的《卤代烷1211灭火系统设计手册》中介绍,当防护区内灭火剂达到灭火浓度时,灭火

过程在小于LS内就可完成。这一点也为国内多次试验时所观察到的情况所证实。因此关于开口的限度可适当放宽。

二、开口面积与防护区容积之比值的确定参考了国外有关标准、规范的规定。

在英、美两国有关的标准仅要求将“不能关闭的开口面积必须保持到最小限度”,而没有给出“最小限度”的数值。然而从这两个标准中所给出的计算开口流失补偿量的公式和图表中,我们可以推导出一个大致的“最小限度”值来。

这两个标准中计算开口流失补偿量的方法是,先计算与开口流失补偿量有关的参数Y,再通过查表来确定流失补偿量,即确定过量喷射浓度。Y值由下式计算:Y:3V/KB/2GNH3(2.0.5—1)式中Y—与开口流失补偿量有关的参数;K—开口流量系统,对矩形开口K可取0。66;gn一重力加速度9.8m/S2);b一开口宽度(m);h一开口高度(m);V一防护区容积(m3)。上式可以改写成下式:V/HD=K/2GNH/3Y(2。0。5—2)

式中hb/V即防护区开口面积与防护区容积的比值,开口流量系数K取0。66,再根据英、美两国有关标准中计算开口流失量的图表中查得的最大Y值为0。002,则上式为:

V/HB=0。00205/H(2.0.5一3)

这里应说明的一点是,采用英、美两国标准中计算开日流失量的方法,Y值再取大时,防护区内的灭火剂浓度会急剧下降,难以保持10min以上的浸渍时间。

根据(2.0.5-3)式可以得出,当开口高度大于lm时,防护区开口面积与防护区容积的比值不会大于0.2%,随着开口高度的增加,这个比值还会减小。当开口高度为2m时,这个比值为1。4%,从以上推导可以看出,英、美等国有关标准中,对防护区不能关闭的开口面积值的限制是较为严格的。

如果不要求防护区内灭火剂的浸渍时间达10min之久,例如不会产生复燃危险的防护区,只要求灭火剂能在防护区保持lmin的浸渍时间,则开口面积与防护区容积的比值则可放宽到l%左右。

第2.0.6条本条规定防护区的通风机和通风管道的防火阀,应在喷射灭火剂前自动关闭,这是根据以下情况提出的:

一、向一个正在通风的防护区施放卤代烷1211灭火剂,它会很快随着排出的空气一块流出室外。由于通风的影响,还可能造成灭火剂浓度难以达到均匀分布。并且火灾有可能通过风道蔓延开。

处在通风状态下的防护区,若采用延续喷射方法,在规定的灭火剂喷射时间建立起设计灭火浓度,需要增加一定量的灭火剂。为了保持设计浓度,还需要不断地补充流失的灭火剂,这在技术上也存在一定困难。如果采用过量喷射法来补充流失的灭火剂,则需要的过量喷射浓度将大大超过设计浓度。

例如一个1200m3的空间,每分钟换气一次,初始10s内喷入过量的灭火剂,喷射结束保持lmin的浸渍时间后仍要求5%的浓度。则10s内要求建立的过量喷射浓度为:

4O=E-4。1V/4=E-20×60×1200/5%=13。6%初始10s内应施放的灭火剂量为:

M=w(1-40)(1-E-4)/40=0。14(1-13。6%(1-E-20×10/1200)/13。6%×20×10无通风条件下所需的灭火剂为:M1=(1-4)U/4=(1-5%)×0.14/5%×1200=451(kg)

二、本条的提出参考了国外有关标准规定:

美国NFPAI28一1980标准中规定:“对于深部位火灾,在开始喷射药剂时,必须关闭强制通风,或提供附加的补偿气体。对于表面火灾,开始喷射药剂时,也可以要求关闭强制通风或提供附加的补偿气体”。英国BS5306一1984标准规定:“处于强制通风处的系统,应在开始施放卤代烷1211前或与之同时,停止强制通风或关闭风道,或者供给足以补偿损失的附加的卤代烷1211”。

英、美两国标准中提出采用附加的灭火剂去补偿通风所流失的灭火剂的方法,主要用于防护密封式的旋转电器设备,如发电机和马达等。我国现行的建筑设计防火规范中规定设置卤代烷灭火系统的场所,还不存在不能中断通风的防护区。我国还未研究和设计过在通风札态下施放灭火剂的卤代烷灭火系统的工程。

在执行本条关于“防护区的通风机和通风管道的防火阀应自动关阀”的规定时,应注意的一点是,当采用全淹没系统保护的防沪区,存在闭合回路通风系统,则不需要关闭油风系统。因为存在闭合通风回路系统的防护区,防护区内排出的含有一定灭火剂浓度的空气仍可流回防护区,不仅不会造成灭火剂的流失,还可进一步促使灭火剂的均匀分布。

本条文中规定的:“影响灭火效果的生产操作应停止进行”。这里所提出的“生产操作”主要是指补充燃料、喷涂油漆一类会增加室内可燃物,电加热等产生点火源,以及能造成灭火剂流失的生产操作。

第2.0.7条本条对防护区的泄压口做了规定,说明如下:

一、将卤代烷1211灭火剂施放到一个完全密闭的防护区内,由于室内混合气体量增加,空间内的压强亦随之升高,压强升高值与空间的密闭程度、喷入的灭火剂浓度有关。如向一个完全密闭的空间内喷入5%体积浓度的卤代烷1211灭火剂,空间内的压强约增加5m乙这个压强将超过轻型或普通建筑物的承载能力,因此本条规定完全密闭的防护区应设置专门的泄压口。

二、为了防止防护区因设置泄压口而造成过多的灭火剂流失,泄压口的位置应尽可能在防护区的上部。本条文规定了其位置应距地面2/3以上的室内净高处。

三、在执行本条文规定时应注意到两点,一是采用全淹没系统保护的大多数防护区,不是完全密闭的,有门、窗的防护区一般都有缝隙存在。通过门窗四周缝隙所泄漏的灭火,将阻止空间内压力的升高。这种防护区一般不需要再开泄压口。此外、已设有防爆泄压孔的防护区,也不需要再开泄压口。

其次是防护区围护结构的最低允许压强,应考虑门、窗玻璃等。如果门,窗玻璃不能承受施放灭火剂时所产生的压强,则应将其作为开口考虑。由于开口会造成大量灭火剂流失,

因此建议防护区门、窗上的玻璃的允许压强不要低于建筑物的允许压强。建筑物的最低允许压强的确定,可参照美国NFPAI2B一1980标准中给出的下表的数据。

表2。0。7建筑物的最低允许压强

建筑物类型最低允许压强(PA)

轻型建筑1200

标准建筑2400

拱顶建筑4800

第2.0.8条本条规定的计算泄压口面积的公式引自美国NFPAI2B~1980标准,与

英国Bs5306一1984标准规定的计算公式是一致的。

第三章灭火剂用量计算

第一节灭火剂总用且

第3.1.1条本条规定灭火剂总用量应为设计用量和备用量之和,其目的是使灭火剂总用量即包括一次灭火所需要的灭火剂量,同时包括系统连续防护所需要的备用灭火剂量。一次灭火所需要的灭火剂量即是设计用量。备用量的设置条件、数量和方法的规定见本规范3.1.3。

本条还规定了设计用量应包括设计灭火用量、流失补偿量、管网内的剩余量和贮存容器内的剩余量,说明如下:

一、全淹没系统设计的主要目的,是使系统在启动时,能够将防护区所需要的灭火剂量在规定的喷射时间内均匀地喷射到防护区内,并能使防护区内的灭火剂浓度保持一段所需要的时间,将火灾完全扑灭。为此,灭火剂的设计用量必须满足防护区的实际需要。防护区内的设计灭火用量是根据设计浓度确定的,而设计浓度是根据防护区内各种可燃物质的灭火或惰化浓度确定的。对一般可燃气体,甲、乙、丙类液体和可燃固体的表面火灾,通过标准试验装置或模化试验可以测定它们所需要的卤代烷1211灭火或惰化浓度的临界值因此设计灭人用量是防护区起灭火作用的关键一部分灭火剂量。

为了将防护区内的火灾完全扑灭或防止复燃危险,必须使防护区内的设计浓度能够浸渍一段时间,卤代烷1211灭火剂喷入防护区内将和里面的空气混合,形成一种比空气比重大的混合气体,这种混合气体将会由防护区的开口流出、若防护区正在通凤,也会使灭火剂流失。因此,在系统设计时,必须考虑这一部分流失的灭火剂量。

在施放灭火剂过程中,当贮存容器中液态卤代烷1211降到容器阀导液管下端口时,容

器内加压用的氮气即进入管网内。由于灭火剂的流速设计得较高,足以防止灭火剂回流。因此,进入管网的氮气将继续推动灭火剂流动。管网内存在气液分界点,当气液分界点移动到管网中某一喷嘴时,氮气将从这一喷嘴迅速喷出,此时整个系统泄压,灭火剂喷射时间结束。系统泄压时,一部分管网内仍剩有液态灭火剂,这一部分灭火剂已无推动压力,能在管网内逐步汽化流入防护区,而不能以液态形式在规定的灭火剂喷射时间内喷入防护区内。为安全起见,将这一部分灭火剂量作为剩余量考虑,而不将其包括在设计灭火用量之内。同理,容器闷导液管下端口水平面以下容器内的灭火剂量也作为剩余量计算。

二、设计灭火用量按本规范本章第二节的规定计算。

设计流失补偿量包括防护区开口或机械通风等所流失的灭火剂量。开口流失量的补偿按本规范本章第三节的规定处理。本规范第2.0.6条已规定:防护区的通风机和通风管道的防火阀,应在喷射灭火剂前自动关闭,当防护区存在不能中断机械通风的特殊情况时,机械通风所引起的灭火剂流失量可按以下公式计算:

1.在喷射灭火剂结束时,建立设计浓度所需要的灭火剂质量流量:

PMI=W(1-4(1-E-PVTD/V)/4PV(3。3。1-1)式中PMl一卤代烷1211质量流量(kg/s);

4一卤代烷1211设计浓度;PV一机械通风体积流量(m3/s);U一卤代烷1211蒸汽比容积(m3/kg);

e一自然对数的底,2.71828;TD一卤代烷1211的喷射时间(S);v一访护区最大净容积(m3)。

如果按上式计算出的灭火剂质量流量折合,成灭火剂蒸汽的体积流量大于机械通风体积流量时,则可忽略机械通风的影响,若灭火剂的设计浓度需要保持一段浸渍时间,则机械通风所引起的灭火剂流失量仍应计算。

2.在喷射灭火剂后,为使防护区内的设计浓度保持不变,所需要延续喷射的灭火剂质

量流量按下式计算:

9n2=U(1-4)/4P(3。1。1-2)式中qm2一延续喷射的灭火剂质量流量(kg/S)U一卤代烷1211设计浓度;PV一机械通风体积流量(m3/S)U一卤代烷1211蒸汽比容积(m3/kg)。

3.停止喷射灭火剂后,防护区内灭火的浓度与时间的关系用下式计算:

&=4OE(3.1.1一3)式中4一亩代烷1211设训浓度;&0一窗代烷1211初始浓度;

tt一卤代烷1211的浸渍时间(S);式中其余字母含义及单位同(3.1.1一1)式。

机械通风所引起的灭火剂流失量的补偿法有延续喷射补偿法和过量喷射补偿法。补方法不同,其计算方法也不同。

当采用延续射法补偿时,根据本规范(3.1.1一1)式计算出喷射灭火剂结束时。建立设计浓度所需要的灭火剂质量流量,然后以喷射时间,得出建立设计浓度所需要的灭火剂量,再根据本规范(3.1.1-2)式计算出续喷射质量流量,乘以浸渍时间,得出延续射的灭火剂量。

当采用过量喷射法补偿时,先根据本规范(3.1.1一3)式计算出卤代烷1211过量喷射的初始浓度&0,然后根据本规范(3.1.l)式计算建立初始浓度&o的所需要的灭火剂质量流计算时&取&4值。再用灭火剂质量流量乘以喷射时间,得出过量喷射法所需要的灭火剂量。

三、管网内灭火剂剩余量,在均衡系统中这部分灭火剂量很少或几乎没有。在非均衡系统中,这部分灭火剂量比较多,然而要准确计算出非均衡系统中灭火剂的剩余量,却是比较困难的。当灭火剂喷射时间结束时,在一些支管中,氮气与液态灭火剂的分界点已达到离贮存容器最近的喷嘴,系统开始泄压,而在另外一些支管中,气液分界点尚未达到这一支管中高贮存容器最近的那个喷嘴;并且,在泄压过程中这一气液分界点尚可流过一段距离,这段距离的计算是比较困难的,然而,对于工程设计来讲,没有必要计算得那么精确。一般的计算方法是从各支管的汇集点开始,以各支管中灭水剂的平均设计流量为基础进行计算,以确定系统泄压时,各支管中气液分界点的位置,再计算出各支管内剩余的灭火剂量。举例说明如下:

例:一个如图3.1.1所示的管网系统,管网终端为喷嘴5、6、7,要求这三个喷嘴在10S内喷射的灭火剂量为:喷嘴5:30kg;喷嘴6:40kg;顷嘴720kg;求管网内灭火剂的剩余量。解:灭火剂在各支管段中的平均设词。质量流量为:

管段4—7:2kR/s;管段4—6气:4kg/s;管段3-4:6kR/S;管段3—5:3kg。灭火剂在上述各管段中的平均设计流速为:

管段4—7:3.48m/s;管段4—6:3.09m/s;管段3—4:2.61m/s;管段3一53.34m/s。

当灭火剂喷射时间结束时,喷嘴5首先泄压,气液分界点从点3移动到点5的时间t为:t=3.34/3=0.9(s)

同一时间内气液分界点在管段3-4中移动的距离L为:

L=2.61×0.9=2.349(m)即气液分界点在距点3为2.249m处。网内的剩余量M1为从气液分界点开始到各支管的最末喷嘴之间的各管段容积,乘以卤代烷1211液体密度。计算如下:

M1=[(4.5一2.349)×3.14×0.022+4.5×3.14×0.0152+3×3.14×0.012×1830=12.5(KG)

贮存容器内灭火剂的剩余量一般由生产厂提供。对我国目前常用的40L贮存容器,初步计算时,每个贮存容器中灭火剂剩余量可按lkg计算。

第3.1.2条本条规定了组合分配系统火剂设计用量的确定原则.规定本条的依据

是,组合分配系统是用一套灭火剂贮存装置保护多个防护区的系统,由于这一组防护区中每个防护区容积大小,所需的设计浓度、防护区的开口大小及管网内的剩余量不一定相同,容积最大的防护区下一定是需要灭火剂量最多的防护区。因此,组合分配系统灭火剂的设计用最,要按各防护区的实际情况进行计算,将设计用量最多的一个防护区用量,作该系统灭火剂设计用量。

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