S型气溶胶与七氟丙烷灭火系统的对比说明.docx
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S型气溶胶与七氟丙烷灭火系统的对比说明
S型气溶胶灭火系统与七氟丙烷灭火系统的对比说明
S型气溶胶灭火系统与七氟丙烷灭火系统同属于气体灭火系统的范畴,但是很多非专业人士对这两种气体灭火系统的优缺点或者各自的特点并不十分了解。
因此大多数客户在使用气体灭火系统产品时,很难做出正确的选择。
为了帮助广大客户在选择产品的时候能够充分了解其性能和特点,我将从以下几个方面对这两种产品进行比对说明。
希望能为大家提供一些参考
一、S型气溶胶气体灭火系统概述
1、系统简介
气溶胶灭火技术是在军用烟火技术的基础上发展起来的新型灭火技术。
第一代气溶胶灭火技术诞生于我国,也称烟雾灭火技术,始于20世纪60年代初。
是由公安天津消防研究所的科研人员完成的,他们自主研制出烟雾自动灭火系统,主要用于扑灭甲、乙、丙类液体储罐火灾。
这是一项不同于以往的全新的灭火技术既有烟又有雾,既有细小的固体颗粒,又有水蒸气和N2、CO2灭火气体形成的气溶胶物质用于灭火。
目前国内主要使用的是第三代气溶胶(S型)系统,S型气溶胶灭火系统是一种新型灭火剂。
气溶胶通俗说是细小的固体微粒分散在气体中形成的稳定物态体系,专业是指以气体(通常为空气)为分散介质,以固态的微粒为分散质的胶体体系,自然界常见的气溶胶---云、烟、雾等,气溶胶中粒子其尺寸多在
~
μm级,具有气体流动性,可绕过障碍物扩散。
气溶胶灭火装置中的药剂为固态,其药剂通过氧化还原反应喷放出来的组分为气溶胶。
2、灭火原理的阐述
燃烧进行的四要素:
可燃物、氧化剂、温度及未受抑制的链式反应。
灭火气体的灭火机理皆是消除燃烧四要素中的一个或几个。
S型气溶胶灭火装置中的固态灭火剂通过电启动,其自身发生氧化还原反应形成大量凝集型灭火气溶胶,其成分主要是N2、少量CO2、金属盐固体微粒等。
S型灭火气溶胶灭火机理如下:
(1)、吸热降温灭火机理
金属盐微粒在高温下吸收大量的热,发生热熔、气化等物理吸热过程,火焰温度被降低,进而辐射到可燃烧物燃烧面用于气化可燃物分子和将已气化的可燃烧分子裂解成自由基的热量就会减少,燃烧反应速度得到一定抑制。
(2)、灭火机理。
a.气相化学抑制:
在热作用下,灭火气溶胶中分解的气化金属离子或失去电子的阳离子可以与燃烧中的活性基团发生亲和反应,反复大量消耗活性基团,减少燃烧自由基。
b.固相化学抑制:
灭火气溶胶中的微粒粒径很小(10-9~10-6m),具有很大的表面积和表面能,可吸附燃烧中的活性基团,并发生化学作用,大量消耗活性基团,减少燃烧自由基。
c.降低氧浓度:
灭火气溶胶中的N2、CO2可降低燃烧中氧浓度,但其速度是缓慢的,灭火作用远远小于吸热降温、化学抑制。
3、适用范围
(1)、电气火灾
通信机房、通信基站、电子计算机房等;
含有精密仪器设备场所的电器火灾变配电室、发电机房、电缆夹层、电缆井、电缆沟等场所的电器火灾
(2)、固体表面火灾
使用或储存可燃固体物质场所的可燃固体物质表面火灾
(3)、液体火灾
生产、使用或储存柴油(-35号柴油除外)、重油、变压器油、动植物油等各种丙类可燃液体场所的液体火灾;
灭火前能切断气源的气体火灾。
S型气溶气溶胶灭火装置不能用于扑救下列物质的火灾:
①无空气仍能氧化的物质,如硝酸纤维,火药等;活泼金属,如钾,钠,镁,钛等;能自行分解的化合物,如某些过氧化物,联氨等。
金属氢化物,如氟化钾,氢化钠等。
能自然的物质,如磷等。
强氧化剂,如氧化氮,氟等。
②可燃固体物质的深位火。
③人员密集场所火灾,如影剧院、礼堂等。
④有爆炸危险的场所火灾,如有爆炸粉尘的工房等。
⑤超洁净环境,如制药车间、蕊片车间加工场所、医疗间等。
4、系统特性
对人体无伤害性、灭火效能高、灭火器用量少、节省重量及空间、环境友好、安装简便、维护费用极低、节约成本。
5、系统组成
S型气溶胶气体灭火系统由储存装置、喷嘴、药剂、火灾探测器、气体灭火控制器、声光报器、警铃、放气指示灯、紧急启动/停止按扭等组成。
6、影响系统的因素
无明显的环境因素影响、适用温度范围:
-20℃~55℃。
二、七氟丙烷气体灭火系统概述
1、系统介绍
七氟丙烷气体灭火系统的灭火药剂是七氟丙烷,一般名称为:
HFC-227ea,商品名称为FM-200,由美国大湖化学公司(GreatLakersChemicalCorporation)最先生产,后传至我国,截至2008年年底在我国已有近百家企业生产这种灭火系统。
七氟丙烷是一种无色、无味、不导电的气体,在一定压力下呈液态,不含溴和氯,其臭氧消耗潜能值ODP=0,温室效应潜能值GWP=0.6,大气存活寿命ALT=31年。
七氟丙烷是以液态储存、气态释放,是一种清洁、安全的灭火药剂。
2、灭火原理的阐述
七氟丙烷灭火系统灭火机理为:
通过七氟丙烷灭火剂的化学催化和净化作用大量捕捉、消耗火焰中的自由基,抑制燃烧的链式反应,从而达到灭火的目的,因此,该系统以化学灭火方式为主,灭火效率高、速度快、灭火剂用量小。
3、适用范围的比较
七氟丙烷灭火系统主要适用于计算机房、通讯机房、配电房、油浸变压器、自备发电机房、图书馆、档案室、博物馆及票据、文物资料库等场所,可用于扑救电气火灾、液体火灾或可熔化的固体火灾,固体表面火灾及灭火前能切断气源的气体火灾。
注意:
七氟丙烷灭火系统不可用于下列物质的火灾:
①氧化剂的化学制品及混合物,如硝化纤维、硝酸钠等。
②活泼金属,如:
钾、钠、镁、铝、铀等。
③金属氧化物,如:
氧化钾、氧化钠等。
能自行分解的化学物质,如过氧化氢、联胺等。
4、系统特性
①灭火效率高、灭火器用量较多;
②洁净环保具有良好的清洁性,在大气中完全汽化不留残渣;
③良好的电气绝缘性;
④适用于有人工作的场所,对人体基本无害;
⑤成本较高、系统操作较复杂、重量及空间较大、安装较复杂、维护费用高;
5、系统的组成
七氟丙烷自动灭火系统由储存瓶组、储存瓶组架、液流单向阀、集流管、选择阀、三通、异径三通、弯头、异径弯头、法兰、安全阀、压力信号发送器、管网、喷嘴、药剂、火灾探测器、气体灭火控制器、声光报器、警铃、放气指示灯、紧急启动/停止按扭等组成。
6、影响系统的因素
(1)、系统的选择
在选择气体灭火系统前,应先根据其适用场所、灭火机理、灭火效率、贮存压力等,选择合适的气体灭火系统。
(2)、温度影响
贮存装置上的总控阀、连接总控阀的检修阀、选择阀、管路超压泄放阀、分流管等都应能在-56.6℃~+50℃范围内正常工作,而贮存装置上的其他部件、单向阀、信号反馈装置、装于贮存装置上的控制器应能在-23℃~+50℃范围内正常工作。
装于室内的控制器应能在0℃~+50℃范围内正常工作。
(3)、压力影响
灭火剂贮存容器的最大工作压力不应小于2.5MPa。
容器超压泄放阀、总控阀、选择阀、信号反馈装置、分流管的公称压力不应小于2.5MPa。
容器超压泄放阀的开启压力应为2.38MPa±0.12MPa。
容器超压泄放阀的回座压力不应小于2.15MPa。
信号反馈装置的动作压力不应大于0.5MPa。
(4)、贮存装置
灭火剂贮存容器应按标准规定,由国家锅炉压力容器安全监察机构认可的单位和人员进行设计、制造、检验和验收。
灭火剂贮存容器应设置安全阀,安全阀的选用和设置应符合标准的规定。
(5)、驱动气体贮存容器
驱动气体贮存容器应符合GB5099《钢质无缝气瓶》或GB5100《钢质焊接气瓶》规定。
驱动气体贮存容器公称压力由设计决定。
(6)、总控阀
总控阀应能自动开启和关闭。
其开启和关闭时间均不应大于5S。
总控阀应能手动开启和关闭,其手动操作力不应大于150N;旋转方向启闭的阀门其旋转开启角度不应大于900,直线方向启闭的阀门其手动操作位移不应超过300mm。
(7)、选择阀
球阀或蝶阀结构的选择阀应有阀位指示标志(“开”和“关”或“OPEN'”和“CLOSE”),指示标志应清晰、易见。
(8)、管路超压泄放阀
管路超压泄放阀的开启压力根据系统设计确定,其开启压力偏差为开启压力设定值的士5%。
管路超压泄放阀的其他性能应符合标准的要求。
(9)、分流管
二氧化碳灭火系统中,除喷嘴外各部件的工作温度界限为0℃至49℃。
当设计工作温度超过这个界限时,应在各部件上作永久性标记,标出其工作温度界限
三、S型气溶胶灭火系统与七氟丙烷灭火系统区别
S型气溶胶灭火系统与七氟丙烷灭火系统装置同属于《气体灭火系统设计规范》规定的三大灭火系统。
灭火方式均为全淹没。
S型气溶胶灭火装置的灭火机理是以化学抑制为主、物理方式为辅。
七氟丙烷的灭火机理是以物理方式为主、化学抑制为辅。
本文通过对下列几个方面分析S型气溶胶灭火装置与七氟丙烷的区别,详细如下:
1、安全技术
灭火系统
储存状态
化学成分
毒性
喷放方式
设备二次损害
药剂量(g/m3)
七氟丙烷
液态高压
氢氟酸
低毒
高压喷放
有腐蚀、冲击
530
S型气溶胶
固态常压
锶盐
无毒
常压喷放
无
100
由上表可看出,S型气溶胶灭火装置的安全系数高于七氟丙烷。
七氟丙烷属含氟化合物,高温受热会分解产生氢氟酸,对保护对象的金属、玻璃表面会产生腐蚀;对防护区内的人员有一定的毒性,刺激人的呼吸和眼睛。
因此,在有人员停留或设置电子设备的场合应用该系统需进行必要的浓度核算,确保实际喷放后防护区的灭火剂浓度在允许值以下。
七氟丙烷温室效应值较高,大气存活寿命较长。
对于同一个保护区而言,七氟丙烷灭火系统的工程造价高于二氧化碳灭火系统,低于惰性气体IG-541灭火系统。
但该系统灭火剂成本较高,因此如有泄漏,日常补充药剂等维护费用较贵。
2、安装维护
S型气溶胶灭火装置是无管网铺设,无需改造加固防护区的承重结构、无需提高防护区的防护标准,安装简便,无后期维护。
七氟丙烷是高压喷放,需加固防护区的维护结构。
七氟丙烷分为有管网和无管网。
无管网七氟丙烷是箱式气体灭火装置,由箱体、储存瓶组、连接管、喷嘴等组成。
有管网还需铺设管道。
七氟丙烷系统每年必须对储存容器、容器阀、电磁启动器、高压软管、喷嘴、压力表等全部系统部件进行检测。
每年必须对储存瓶内的灭火剂的压力值进行检测。
3、基站荷载比较
国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)规定:
民用建筑面均布荷标准为200kg/m2,而90L规格的七氟丙灭火装置加上控制瓶组约300公斤,但其底面积只有0.3m2,已经大大超过国家标准,而以型气溶胶灭火系统最大规格10公斤为例,总重量为50公斤,且可根据实际需要挂在墙上,这就从根本上避免了基础的荷载问题,无须采取加固措施。
4、对防护区要求
《气体灭火系统设计规范》(GB50370-2005)第6.0.8条规定:
防护区内设置预制灭火系统的充装压力不应大于2.5MPa,而七氟丙灭火系统的充装压力则在4.6-6.5MPa之间,从此可看出七氟丙灭火系统的充装压力已远远超出上述规定。
S型气溶胶灭火系统比七氟丙灭火系统对防护区的护围结构及环境的要求要低。
S型气溶胶灭火系统在实施灭火时所产生的气体量比七氟丙灭火系统要少50%以上,再加上喷放相对缓慢,不会造成防护区内压力急速明显上升,所以,当采用S型气溶胶灭火系统时可以放宽对围护结构承压的要求。
5、综合费用的比较
通过在多个项目系统招标的情况看,S型气溶胶灭火系统比七氟丙灭火系统低,消防建设项目综合费用涉及面很广,既包括灭火系统一次性工程投资费用,又包括系统投入运行后装置的维护保养费,如日常管理人员的正常开支,设备的年度定期检查检测费用,药剂的补充安装费用,零件的正常损坏更换费等。
系统越复杂、庞大,设备就越多,工程投资费与维护保养费就越高。
S型气溶胶灭火系统相对于七氟丙灭火系统的贮存压力为零,系统简单、维护简便,因此从综合费用方面比较,S型气溶胶灭火系统相对于七氟丙灭火系统有着相当明显的优势。
6、运输、安装、调试及维护保养情况的对比
(1)、运输情况对比
S型气溶胶灭火系统装置体积小,重量轻,结构简单,所含组件少,且为常压固态储存,对于运输条件,例如:
外界温度、路况等条件要求低,运输过程中不会发生泄漏等情况,运输快捷方便、安全性高;而七氟丙灭火系统由于采用钢瓶高压液化贮存,体积、重量大,结构复杂,所含组件多,对于运输条件(例如:
外界温度、路况等条件要求高),且运输过程中的颠簸易使相关组件的连接松动,易使气体发生泄漏,从而导致设备无法正常使用,必须重新补充药剂或加压,进而造成不必要的损失。
(2)、安装、调试情况对比
由于S型气溶胶灭火系统体积小,重量轻,结构简单,所含组件少,S型气溶胶灭火药剂又为常压固态贮存,因此安装、调试安全可靠,简单方便,空间占用少,必要时也可根据实际情况选择悬挂式灭火装置通过支架固定在墙壁上,不会因过多占用空间而影响其他设备安装。
而七氟丙灭火系统体积、重量大,结构复杂,所含组件多,又采用钢瓶高压液化贮存,因此安装、调试复杂繁琐,容易导致药剂泄露和压力减小,存在一定危险性。
而且由于七氟丙灭火系统体积大,只能采用落地式摆放,故需要占用大量空间,施工难度及费用远远高于S型气溶胶灭火系统,更会额外增加使用方的投资费用,及延长建设周期。
(3)、维护及保养情况对比
《气体灭火系统施工及验收规范》(GB50263-97)规定:
“每年应对气体灭火系统进行两次全面检查。
除对七氟丙灭火系统各构件的检查外,还必须对药剂储瓶逐个进行称重、测压,当灭火剂净重小于设备量的95%时必须重新充装;当灭火剂储存容器内的压力小于设计压力的90%时必须重新充压”。
这决定了完成维修服务势必将耗费大量的人力、物力及时间,而S型气溶胶灭火系统采用的是常压固态储存的方式,这就避免了泄压、药剂损失等问题,而且使用、检修方便,从而可以为使用单位节省大量的人力、物力及宝贵的时间。
7、七氟丙烷气体供货周期对比
七氟丙烷气体均从国外进口,受国外生产七氟丙烷气体厂家控制影响,成本不断飚升,价格不断上涨,且供货周期长,给客户带来许多不稳定因素,而气溶胶灭火装置为国内厂家生产,其生产成本较低,无关税,其价格比七氟丙烷具有大的优势,且供货周期很短,运输方便,安装及维护非常简单,不会影响工程的进度。
8、从灭火效率上对比
在相同保护区内气溶胶产品的灭火效率是七氟丙烷的5倍,因为气溶胶产品是固态存储,体积小,灭火效率高,且没有气瓶,绿色环保,安全可靠。
保护区内放个高压气瓶对工作人员来说存在潜在的危险。
无论从成本、灭火效率、运输、供货周期、安装维护,绿色环保等来说S型气溶胶灭火装置取代七氟丙烷的趋势非常明显,目前在市场上气体灭火产品中气溶胶灭火装置,已经是主流产品,在广大市场上大部分项目的气体灭火产品都是气溶胶灭火系统,深得用户的好评和信赖。
9、使用成本
灭火系统
管理成本
维护成本
七氟丙烷
有
有
S型气溶胶灭火装置
无
无
由上表可以看出,七氟丙烷需要后期的使用成本,S型气溶胶灭火装置无需后期的使用成本。
10、工程造价
工程造价由工程投入、使用成本、设备采购三个部分组成。
七氟丙烷与S型气溶胶灭火装置的工程内容以及使用成本的不同,决定七氟丙烷的工程投入和使用成本高于S型气溶胶灭火装置。
设备采购由于设备供应商不同、品牌不同以及设备采购方不同,导致采购价的差异。
一般情况下,S型气溶胶灭火装置的总造价低于七氟丙烷。
综合以上因素,本工程建议采用S型气溶胶灭火装置。
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