IG七氟丙烷生产现状及在消防工程中的应用精修订.docx
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IG七氟丙烷生产现状及在消防工程中的应用精修订
集团标准化工作小组#Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
IG七氟丙烷生产现状及在消防工程中的应用
气体灭火系统(IG541、七氟丙烷)
生产现状及在消防工程中的应用
裴丽萍
1.概述
1.1背景
国家对气体灭火系统的应用有明确的规定,GBJ16-87《建筑设计防火规范》GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》GBJ98-87《人民防空工程设计防火规范》等国家标准中要求通讯机房、计算机房、档案库、发电机房、贵重设备室等场所应设置气体灭火设备。
最早作为密闭空间的灭火剂哈龙104(四氯化碳),大约于1900年以前开始使用,随后由于其毒性高被高效低毒的哈龙1211、1301所替代。
自此哈龙1211、1301作为传统的灭火装置被广泛应用。
1974年,美国两位科学家发现氟氯烃(CFC)和哈龙对大气臭氧层有很强的破坏作用,故此1987年,35个国家签署了有关停止生产臭氧损耗物质的蒙特利尔协议书,我国于1991年签约。
我国将于2005年停止生产1211灭火剂,于2010年停止生产1301灭火剂。
为此世界各国的科学家都在积极寻找能够替代哈龙的新型灭火剂,但作为哈龙的替代物,它必须在下述几方面有较好的性能:
①清洁;②对臭氧层的耗损潜能值(ODP)小;③较好的灭火性能;④低毒或无毒;⑤合成物在大气中存留寿命(ALT)短;⑥经济。
在2001年8月国家消防局下发的217号文件《关于进一步加强卤代烷替代品及其替代技术管理的通知》上列举出几种政策允许的清洁灭火剂,其中包括三氟甲烷、七氟丙烷、六氟丙烷、氮气、氩气、氮氩混合气体和氮氩CO2混合气体,这几种灭火剂都可以用来替代哈龙。
另外,原有的CO2灭火剂,也广泛的应用于固定灭火系统中。
最近两年,IG541、七氟丙烷灭火剂由于其可靠的灭火性能、优越的环保特点被广泛的应用于气体灭火系统中,在近四年的实践中这两种灭火系统得到了不断的完善。
12灭火剂特点
1.2.1
IG541
组成:
52%的氮气、40%的氩气和8%的CO2组成,
灭火机理:
物理方式(冷却灭火,窒熄灭火)
特点:
6IG541是一种无色、无味、无毒不导电的混合气体,不破坏大气臭氧层,对环境无任何不利影响;
7灭火过程洁净,灭火后不留痕迹;
8非常适用于长期有人滞留的场所;
9能够长久保持灭火所需的浓度;
10不导电,不含水性物质,不会对电器设备、磁带、资料等造成损害。
11IG541适用于扑救A类表面火灾,B、C类及电气火灾,并且灭火效果优良。
1.2.2七氟丙烷
七氟丙烷也是一种人工合成的灭火剂,属卤代烷烃类灭火剂。
灭火机理:
主要依靠化学灭火,伴有物理冷却作用。
特点:
1储存量大,占地面积小;
2灭火过程清洁、环保;
3不导电,不含水性物质,不会对电器设备、磁带、资料等造成损害。
4七氟丙烷适用于扑救A类表面火灾,B、C类及电气火灾,并且灭火效果优良。
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在产品方面,执行公安部2002年颁布的GA400-2002《气体灭火系统及零部件性能要求和试验方法》,在设计、施工、验收方面有各地颁布的地方标准予以规范,如IG541灭火系统有陕西省、上海、北京颁布的地方标准;七氟丙烷有广东省1999年颁布的地方规范以及北京2003年颁布的地方规范。
因此,灭火系统的设计、施工、验收中存在着选择系统所执行的标准的问题,迫切需要进行统一。
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2.气体灭火系统的生产情况
国内IG541、七氟丙烷灭火系统的生产始于1999年,在生产初期,由于标准、市场、产品配套等多种因素的影响,产量较低,近一两年,七氟丙烷药剂价格回落,IG541的诸多优点被用户认可,目前这两种系统的生产在国内消防厂家均占主导地位。
在2003年5月1日起IG541、七氟丙烷灭火系统正式执行GA400-2002《气体灭火系统及零部件性能要求和试验方法》公安标准,在其生产、试验过程中严格按照这一标准控制。
气体灭火系统不论其药剂是何种气体,在组成、工作原理诸多方面基本一致,只是根据药剂的不同,其工作压力、通径不同。
因此,系统的主要元器件的生产甚至结构都与过去的CO2灭火系统、卤代烷1301灭火系统一致。
消防设备的生产厂家在设备、工艺等方面无需多加增添和改动。
根据不完全统计,生产IG541、七氟丙烷灭火系统的国内厂家有西安新竹防灾救生设备有限公司、西核卫士(原五二四厂)、南京消防器材厂、杭州新纪元消防有限公司、上海金盾消防有限公司、广东平安、上海万安达、上海倍安消防有限公司、四川消防器材厂、昆山宁华阻燃化学品有限公司、广东番禹胜捷、西安中安消防有限公司、天津消防器材厂、无锡河马消防器材有限公司等。
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3.气体灭火系统在工程中的应用和监督
3.1产品分布及使用场所
根据对陕西省十一个地区进行的调查结果表明:
除一个地区未设置IG541、七氟丙烷灭火系统外,其余十个地区均设置有这两种系统。
另外对陕西境内几个消防厂家这两种产品在全国的使用情况调查,发现IG541、七氟丙烷灭火系统使用的场所为机房、银行、办公楼、图书馆、医院、商业大厦、生产厂房等,保护的物质以机房设备为主,还有资料、档案库、油漆间,仓库等。
使用场所的分布情况见图1、图2。
从图中可以看出,IG541、七氟丙烷灭火系统多用于计算机房、配电室这些较为重要的场所,这些场所不能用水系统来保护。
这些充分体现了,这两种气体系统本身的优越性所在。
32气体灭火产品市场占有率
根据调查结果表明,IG541七氟丙烷灭火系统在气体灭火中的市场占有率很高,占主导地位,被用户普遍接受。
33审核、施工、验收的依据
一个灭火系统是否能处于良好的使用状态,关键在于设计、审核、施工、验收各个环节是否有一个科学、合理、可操作的依据。
目前,IG541、七氟丙烷这两种灭火系统的设计、审核、施工、验收都没有国家标准可遵循,都在按照各地的地方标准执行。
IG541灭火系统规范
陕西省颁布的DB61/296-2002《洁净气体IG541灭火系统设计、施工、验收规范》,
上海市颁布的GJ/TJ08-306-2001《IG-541灭火系统技术规程》,
北京市颁布的包括DBJ01-75-2003《洁净气体灭火系统设计、施工、验收规范》(包括IG541、三氟甲烷、七氟丙烷灭火系统)
七氟丙烷灭火系统规范
广东省颁布的DBJ15-23-1999《七氟丙烷(HFC-227ea)洁净气体灭火系统设计规范》。
北京市颁布的包括DBJ01-75-2003《洁净气体灭火系统设计、施工、验收规范》
其中对IG541的规定存在的不同见表1,七氟丙烷的规定存在的不同见表2。
表1
IG541规范对照表
项目
陕西省标准
上海标准
北京标准
灭火剂设计用量
M=k··lg式中:
M──全淹没灭火设计用量或惰化设计用量,kg;V──防护区净容积,m3;S──压力为时,对应防护区最低预期温度时IG541的比容,m3/kg;可按下式计算:
s=+θ其中:
θ──为防护区最低预期温度,℃C──防护区灭火设计浓度或惰化设计浓度,%;
M=·lg式中:
M-灭火剂设计用量(m3);S-IG-541过热蒸汽比容(m3/kg),可由下式近似求得S=+T-防护区内预期最低环境温度(℃);C-灭火剂设计浓度;V-防护区净容积(m3);VS-20℃时灭火剂比容,取kg。
M=XV式中:
M—设计灭火剂用量(m3);V—防护区净容积(m3);X—淹没系数,X=VS/S×ln(100/100-C)S—IG541过热蒸汽比溶(m3/kg),S=+;T—防护区的环境温度(℃)C—灭火剂设计灭火浓度(%V/V)
系统备用量设置
8个防护区以上
当防护区为不间断保护的重要场所,或者在48小时内补充灭火剂有困难者,应设置备用量
8个及8个以上防护区
有人区域最大设计浓度
%
43%
43%
防护区面积及体积
管网系统800m2/3000m3无管网100m2/400m3
无
管网系统500m2/2000m3无管网100m2/300m3
泄压口
A=式中:
A──喷头孔口面积,mm2;Qp──单个喷头的平均设计流量,kg/min;pc──喷头入口压力,MPa;ρc──喷头入口处IG541的密度,kg/m3。
Af=P1/2式中:
Af-泄压口面积(m2);Q-防护区内IG-541的峰值流量(m3/min),P-围护结构承受内压的允许压强(Pa),
Ai=KQ/Pi1/2式中:
Ai—泄压口面积(m3)K—泄压口面积系数;Q—灭火剂在防护区的喷放速率m3/min;Pi—围护结构承受内压的允许压强(Pa)。
喷头安装的最大高度
4m
6m
无
喷头入口前的最小压力
管网计算公式
有
无
无
表2
七氟丙烷规范对照表
项目
广东省标准
北京标准
灭火剂设计用量
W=K式中:
W—防护区七氟丙烷灭火(或惰化)设计用量(Kg);C—七氟丙烷灭火(或惰化)设计浓度(%);SV—七氟丙烷过热蒸气在101Kpa和防护区最低环境温度下的比热容积(m3/Kg);V—防护区的净容积(m3)。
K—海拔高度修正系数,按附录B的规定取值。
W=式中:
W—七氟丙烷的设计灭火用量(Kg);C—七氟丙烷的设计灭火浓度(%v/v);SV—七氟丙烷过热蒸气在和防护区最低环境温度下的比热容积(m3/Kg),SV=+,T—防护区的环境温度(℃);V—防护区的净容积(m3)。
计算机房设计浓度
8%
%
配电室设计浓度
%
%
施工及验收
无
有
系统备用量设置
8个防护区以上
8个及8个以上防护区
防护区面积及体积
管网系统500m2/2000m3无管网100m2/300m3
管网系统500m2/2000m3无管网100m2/300m3
喷头的保护高度
不宜大于5m,不应小于
距顶棚的最大距离不宜大于
喷头的工作压力
大于等于(绝对压力)
不得低于
“过程中点”压力计算公式
Pm=
Pm=
目前,在IG541灭火系统的使用中,根据工程所属的地域选择不同的标准;对于七氟丙烷灭火系统,由于北京的规范实施时间不长,各地多使用广东省的标准。
3.4设置IG541、七氟丙烷灭火系统的防护区情况分析
根据调查可以得出,设置IG541、七氟丙烷灭火系统防护区的容积大小分布,见图4图5。
对于这两种气体灭火系统,不论是哪个规范,对防护区的净容积都有规定,(见表1.表2),如图4、图5所示,IG541、七氟丙烷灭火系统应用中,防护区容积集中在50~1000m3之间。
说明规范的规定基本上满足实际需要。
在实际的工程中,也存在防护区容积超过规范的规定,在此情况下,一般采用二次分割或双路管道深入防护区予以解决。
3.5系统的验收及运行情况
根据对陕西省内的十一个地区进行调查,设置IG541、七氟丙烷灭火系统的场所,有95%已经验收完毕,5%正在验收中,一次验收合格率为75%。
在陕西省内,IG541灭火系统的验收均采用陕西省地方标准DB61/296-2002,七氟丙烷灭火系统执行广东省地方标准DBJ15-23-1999。
已经验收的灭火系统运行良好。
4。
展望和建议
目前IG541、七氟丙烷灭火系统的应用存在两方面的问题。
14所述产品的生产、检验执行GA400-2002标准,而设计、审核、施工及验收没有国家标准可以参照,各地执行不同的地标,并且相关条款有差异,这些差异,有的还属于关键条款,不便于执行和统一,如:
管网计算方法、备用量设置、灭火浓度的选取等等。
建议尽快出台相关的国家标准。
15灭火系统生产的厂家较多,其中不乏有鱼龙混杂。
系统的密封性和可靠性非常关键,尤其是IG541灭火系统,如何保证系统的高压储存和运行的可靠性,不是厂家取得了形式认可就能解决问题。
产品的质量控制不仅需要企业自身完整的质量控制体系,还应该有监督机构的定期和不定期的审查,以确保灭火设施的有效性。
IG541、七氟丙烷灭火系统已经在市场上使用了几年,在技术及市场方面都较为成熟,若能尽快完善在规范方面的不足,加强产品质量的监控,加上自身的特性和良好的灭火效果,将是其它灭火系统取代不了的,在气体消防领域占有相当大的市场份额。
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2006-8-811:
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- IG 丙烷 生产 现状 消防工程 中的 应用 修订