氣體滅火系統(tǒng)的安全性探析

●張繼明，邢占芳

氣體滅火系統(tǒng)是傳統(tǒng)的四大固定式滅火系統(tǒng)(水、氣體、泡沫、干粉)之一，應(yīng)用廣泛。但近年來(lái)，氣體滅火系統(tǒng)自身安全事故頻發(fā)，如2007年7月21日11時(shí)08分，云南省圖書館三樓電子閱覽室的二氧化碳?xì)怏w滅火系統(tǒng)，在未發(fā)生火情的情況下，系統(tǒng)噴頭突然噴出二氧化碳?xì)怏w，造成39人受傷［1］。如何做好氣體滅火系統(tǒng)的安全防護(hù)工作，成為我們最為關(guān)心的事。氣體滅火系統(tǒng)的主要危險(xiǎn)性可以概括如下［2］:氣體滅火系統(tǒng)所用的滅火劑為壓縮氣體或液化氣體，擁有較大的能量，在非正常升溫或受到強(qiáng)大的外力沖擊時(shí)有可能發(fā)生物理爆炸;氣體滅火系統(tǒng)釋放滅火劑后會(huì)對(duì)防護(hù)對(duì)象產(chǎn)生冷擊，防護(hù)區(qū)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生結(jié)露，氣體滅火系統(tǒng)對(duì)防護(hù)對(duì)象會(huì)產(chǎn)生腐蝕等危害;由于控制系統(tǒng)穩(wěn)定性能不佳，氣體滅火系統(tǒng)產(chǎn)生誤噴甚至傷人;氣體滅火系統(tǒng)的滅火劑對(duì)人體有毒害性;設(shè)計(jì)缺陷致使誤動(dòng)作造成對(duì)設(shè)置場(chǎng)所及人員的危害等。

一、氣體滅火系統(tǒng)安全性存在的問(wèn)題

(一)氣體滅火系統(tǒng)各組件強(qiáng)度不足引發(fā)的問(wèn)題

1.如果氣體滅火系統(tǒng)生產(chǎn)廠商不嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，那么由于氣體滅火系統(tǒng)各組件強(qiáng)度問(wèn)題而引發(fā)物理爆炸的可能性是存在的。下面就IG—541混合氣體滅火系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行分析，IG—541混合氣體滅火系統(tǒng)在允許的儲(chǔ)存條件下可能出現(xiàn)的最高壓力為27.6±1.4MPa。標(biāo)準(zhǔn)中要求對(duì)IG—541混合氣體儲(chǔ)存容器和容器閥在型式試驗(yàn)時(shí)進(jìn)行60MPa的超壓強(qiáng)度試驗(yàn)，并要求對(duì)每只進(jìn)行30MPa液壓強(qiáng)度試驗(yàn)。這些試驗(yàn)是部件強(qiáng)度的保證。為了實(shí)際使用中的安全，標(biāo)準(zhǔn)還要求在容器閥上設(shè)置27.6±1.4MPa動(dòng)作范圍的安全泄壓裝置。這也就是說(shuō)在非正常升壓情況下，容器內(nèi)的壓力最高可達(dá)到29MPa，這相對(duì)與液壓強(qiáng)度試驗(yàn)壓力還是小的。為了保證集流管與管網(wǎng)的安全，標(biāo)準(zhǔn)也要求在集流管上設(shè)置動(dòng)作壓力范圍27.6±1.4MPa的安全泄壓裝置。從受壓容器的角度分析，其物理爆炸的危險(xiǎn)性還是存在的。比如十分嚴(yán)重的機(jī)械撞擊就可能引發(fā)物理爆炸。對(duì)管網(wǎng)而言，由于平時(shí)處于非受壓狀態(tài)，不存在物理爆炸的前提條件。如果管網(wǎng)不按規(guī)范進(jìn)行選材和施工的在滅火劑釋放時(shí)就會(huì)可能產(chǎn)生物理爆炸。如某廣電中心選用了IG—541混合氣體滅火系統(tǒng)，在正常狀態(tài)下，集流管突然發(fā)生爆炸，事故原因?yàn)榧鞴芎附淤|(zhì)量差，未進(jìn)行水壓強(qiáng)度試驗(yàn);儲(chǔ)存容器閥密封失效引起大量泄漏，泄漏的氣體聚在集流管中升壓引發(fā)爆炸［3］。

2.系統(tǒng)組件質(zhì)量達(dá)不到要求，造成慢性泄漏所帶來(lái)的安全性問(wèn)題。氣體滅火系統(tǒng)慢性泄漏而引起的安全問(wèn)題是滅火裝置的主要隱患，是氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中需要切實(shí)解決好的問(wèn)題。如某公司高壓配電間選用二氧化碳滅火系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)，在沒(méi)有火情的情況下誤動(dòng)作，二氧化碳?xì)怏w全部釋放，所幸沒(méi)有造成人員傷亡和設(shè)備損壞。事故原因?yàn)椋瑔?dòng)氣體電磁瓶頭閥的第一張膜片有細(xì)微的孔洞，氣體慢性泄漏，壓力聚集所造成誤噴。對(duì)于高壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，絕對(duì)可靠的密封是不存在的，問(wèn)題是如何避免泄漏出來(lái)的氣體積累而帶來(lái)危害。對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)做好這種處理并不難。

(二)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置與滅火控制器誤動(dòng)作所帶來(lái)的安全性問(wèn)題

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置與控制元件中存在的問(wèn)題是氣體滅火系統(tǒng)產(chǎn)生誤噴的主要原因，如某銀行的二樓計(jì)算機(jī)房選用高壓二氧化碳進(jìn)行防護(hù)，其二氧化碳?xì)怏w全部釋放，造成一樓兩位值班人員中毒。事后分析原因，為報(bào)警系統(tǒng)誤動(dòng)作形成24V電壓輸出而引發(fā)了二氧化碳的釋放，釋放出的二氧化碳經(jīng)過(guò)沒(méi)有封堵的管道口沉降到一樓值班室造成兩位值班人員中毒。因此在這些設(shè)備的選型時(shí)要注意質(zhì)量，對(duì)性能不穩(wěn)定誤報(bào)頻繁、配置不完備、維護(hù)保養(yǎng)不及時(shí)的產(chǎn)品不能選用。

(三)設(shè)計(jì)缺陷與違章安裝所帶來(lái)的安全性問(wèn)題

優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)與優(yōu)良的施工可以大大減少事故的隱患，而違章安裝和設(shè)計(jì)缺陷而引起的安全事故在氣體滅火系統(tǒng)中也屢見(jiàn)不鮮。如1996年濟(jì)南市一酒店安裝的煙霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)(煙霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)是以煙霧滅火劑在煙霧滅火器內(nèi)進(jìn)行燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生出煙霧滅火氣體)誤動(dòng)作，滅火器內(nèi)噴出火焰引燃酒店的可燃裝修，引發(fā)火災(zāi)，造成10人死亡。再如青島市某酒廠在酒精罐上安裝煙霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)時(shí)，因施工不當(dāng)，使滅火系統(tǒng)誤動(dòng)作，滅火器內(nèi)噴出火焰引爆罐內(nèi)酒精，酒精罐罐頂被炸飛，所幸沒(méi)有造成人員傷亡。

(四)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耐壓強(qiáng)度所帶來(lái)的安全性問(wèn)題

如某實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行滅火實(shí)驗(yàn)，滅火劑正常釋放時(shí)導(dǎo)致玻璃窗飛出擊傷兩人。事故原因?yàn)樵囼?yàn)者擔(dān)心滅火失敗用木板釘死泄壓口導(dǎo)致泄壓口不能正常泄壓所致。以IG－541混合氣體滅火系統(tǒng)為例，其要求圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耐壓強(qiáng)度如表1［4］，這些數(shù)據(jù)在建筑結(jié)構(gòu)中不是一個(gè)小數(shù)字，應(yīng)該引起結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的重視，一旦忽略，極易形成事故隱患。

表1 建筑物的內(nèi)壓允許強(qiáng)度

(五)維護(hù)、保養(yǎng)不當(dāng)所帶來(lái)的安全性問(wèn)題

氣體滅火系統(tǒng)經(jīng)常性的維護(hù)保養(yǎng)是消除系統(tǒng)安全隱患，保證系統(tǒng)良好運(yùn)行的必要措施。由于沒(méi)有一套規(guī)范的維護(hù)保養(yǎng)制度，加之維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用較高，致使大部分氣體滅火系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)停留在面上，發(fā)現(xiàn)不了系統(tǒng)運(yùn)行的隱患，使系統(tǒng)帶病運(yùn)行，有可能引起誤動(dòng)作等安全問(wèn)題。

(六)滅火劑的毒性所帶來(lái)的安全性問(wèn)題

滅火劑的毒性主要是針對(duì)防護(hù)區(qū)內(nèi)的人員而言，在以全淹沒(méi)方式設(shè)計(jì)的防護(hù)區(qū)內(nèi)，在滅火劑釋放前都有人員疏散的要求。現(xiàn)在已有應(yīng)用的氣體滅火系統(tǒng)中，在設(shè)計(jì)濃度范圍內(nèi)對(duì)人體有毒害的主要是指二氧化碳和1211滅火劑。特別是二氧化碳滅火劑，空氣中含量達(dá)10%就可以直接導(dǎo)致人員死亡。而二氧化碳系統(tǒng)的最低設(shè)計(jì)濃度為34%，在此濃度下人員會(huì)迅速死亡;二氧化碳比空氣重，釋放后的二氧化碳會(huì)經(jīng)過(guò)門縫和未經(jīng)嚴(yán)格封堵的開(kāi)口沉降，沉降的二氧化碳能在低洼處聚集，如果通風(fēng)不暢，也會(huì)帶來(lái)人員的不適甚至死亡。所以對(duì)在二氧化碳滅火系統(tǒng)防護(hù)區(qū)內(nèi)工作的工作人員進(jìn)行安全疏散培訓(xùn)是十分必要的(正常釋放過(guò)程中，有30s的延時(shí)，這一時(shí)間足以使人員離開(kāi)防護(hù)區(qū)。如果心理上有所準(zhǔn)備，哪怕在二氧化碳突然誤噴狀態(tài)，也有足夠的時(shí)間讓自己安全離開(kāi)防護(hù)區(qū)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)合理的二氧化碳系統(tǒng)從釋放到窒息濃度至少需要15s的時(shí)間，且防護(hù)區(qū)還有配置空氣呼吸器或氧氣呼吸器的要求)。

(七)滅火劑釋放對(duì)設(shè)備產(chǎn)生危害的安全性問(wèn)題

滅火劑釋放對(duì)設(shè)備的危害主要是冷擊和結(jié)露［5］。冷擊是指由于滅火劑的釋放導(dǎo)致迅速降溫而對(duì)設(shè)備帶來(lái)的損害，實(shí)驗(yàn)表明，二氧化碳滅火劑在全淹沒(méi)防護(hù)區(qū)內(nèi)按設(shè)計(jì)規(guī)定釋放可降溫6℃，若是真正的滅火釋放，這點(diǎn)降溫不足以抵消火災(zāi)引起的升溫，即使是誤噴引起降溫也不至于帶來(lái)什么損害，但這并不是說(shuō)冷擊現(xiàn)象不存在，如果是滅火劑噴嘴的布置不合理而導(dǎo)致滅火劑直接噴向精密儀器，設(shè)備局部會(huì)產(chǎn)生較大的溫度變化，冷擊現(xiàn)象就有可能發(fā)生。

某些文獻(xiàn)上說(shuō)氣體滅火劑的釋放會(huì)導(dǎo)致設(shè)備結(jié)露，這個(gè)觀點(diǎn)是不正確的，結(jié)露現(xiàn)象產(chǎn)生的條件是空氣中水汽分壓大于固體表面溫度下水的飽和蒸汽壓，釋放滅火劑后，因?yàn)闇缁饎┲胁缓郑诳諝庵械姆謮罕厝幌陆担諝獾臍鉁匾蚕陆担腆w熱容量大，其表面的溫度下降很小，所以對(duì)于防護(hù)區(qū)內(nèi)的物體來(lái)說(shuō)釋放滅火劑會(huì)使之更加干燥，但需要說(shuō)明的是，滅火系統(tǒng)管網(wǎng)上會(huì)出現(xiàn)結(jié)露，這是由于在滅火劑釋放過(guò)程中，滅火系統(tǒng)管網(wǎng)溫降較大而導(dǎo)致的。滅火劑管網(wǎng)在滅火劑釋放后常常會(huì)有水滴凝結(jié)，所以滅火劑管網(wǎng)正下方的設(shè)備應(yīng)考慮這一因素，若對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行保溫則可消除這一現(xiàn)象。

二、保證氣體滅火系統(tǒng)的可靠性的對(duì)策

(一)要保證滅火系統(tǒng)各組件的質(zhì)量

滅火系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)直接影響滅火系統(tǒng)滅火的可靠性，滅火系統(tǒng)的各組件國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都有動(dòng)作可靠性試驗(yàn)的要求，某一組件動(dòng)作不可靠都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)滅火的失敗，如選擇閥不按規(guī)定動(dòng)作，滅火劑就送不到特定的防護(hù)對(duì)象處或同時(shí)送往幾個(gè)防護(hù)對(duì)象處，甚至?xí)斐蓺怏w集聚，發(fā)生物理爆炸，滅火就更無(wú)從談起。

(二)滅火系統(tǒng)控制系統(tǒng)要保證可靠

滅火系統(tǒng)的操作有自動(dòng)控制、手動(dòng)控制、機(jī)械應(yīng)急操作三種啟動(dòng)方式。啟動(dòng)后滅火系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)完成滅火劑送往特定防護(hù)對(duì)象的目的［6］。如有的安裝單位，系統(tǒng)開(kāi)通后選擇閥處于開(kāi)放狀態(tài)或沒(méi)有將為運(yùn)輸安全而加的安全裝置拆下，這樣的系統(tǒng)不但不能滅火，甚至?xí)斐尚孤丁⒈ǖ葹?zāi)害事故。

(三)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要合理且要保證施工質(zhì)量

氣體滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要滿足我國(guó)現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范并不難，但具體到某一工程設(shè)計(jì)中，怎樣設(shè)計(jì)才能更加合理，并非易事。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)用量，滅火劑噴放時(shí)間，噴嘴及管網(wǎng)布置，管網(wǎng)尺寸，噴嘴型號(hào)等都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的滅火可靠性帶來(lái)影響，在設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)注意以下兩點(diǎn)［7］:一是滅火劑噴放時(shí)間應(yīng)遵循規(guī)范要求進(jìn)行選取，如二氧化碳滅火系統(tǒng)在選取噴放時(shí)間時(shí)應(yīng)注意到固體深位火災(zāi)與表面火災(zāi)的區(qū)別等。二是滅火系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮系統(tǒng)釋放時(shí)滅火劑在防護(hù)區(qū)內(nèi)的均勻性，并認(rèn)真進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，以計(jì)算來(lái)確定管網(wǎng)尺寸和噴嘴型號(hào)，并對(duì)滅火系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在符合滅火劑噴放時(shí)間的前提下，管網(wǎng)尺寸越小越經(jīng)濟(jì)合理。

對(duì)新研制開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，有關(guān)監(jiān)督部門要按照規(guī)定嚴(yán)格把關(guān)，對(duì)設(shè)計(jì)不合理的系統(tǒng)決不允許投放市場(chǎng)，且要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的測(cè)試運(yùn)行，確保安全后方可投入使用，避免發(fā)生事故。對(duì)滅火系統(tǒng)的施工應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)施工資質(zhì)管理，杜絕無(wú)資質(zhì)施工，越級(jí)施工現(xiàn)象的發(fā)生，要嚴(yán)格按規(guī)范施工以確保滅火系統(tǒng)的安全性。

(四)圍護(hù)結(jié)構(gòu)要保持完整

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的完整性是針對(duì)全淹沒(méi)氣體滅火系統(tǒng)而言的。由于氣體滅火劑良好的擴(kuò)散性能，圍護(hù)結(jié)構(gòu)不完整，強(qiáng)度不足，滅火劑釋放會(huì)破壞圍護(hù)結(jié)構(gòu)，不僅達(dá)不到設(shè)計(jì)的滅火效果，甚至造成人身傷害事故，應(yīng)在設(shè)計(jì)規(guī)范中明確每種氣體滅火系統(tǒng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的具體要求，如防護(hù)區(qū)墻體的厚度、混凝土的標(biāo)號(hào)和鋼筋的配比等參數(shù)。以便于施工人員，在安裝過(guò)程中掌握，確保系統(tǒng)安全，并達(dá)到設(shè)計(jì)的滅火效果，同時(shí)消防驗(yàn)收規(guī)范中也應(yīng)明確以上的參數(shù)，便于驗(yàn)收人員掌握，并嚴(yán)把消防驗(yàn)收環(huán)節(jié)，確保滅火系統(tǒng)安全有效。

(五)提高維護(hù)保養(yǎng)及操作人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)工作

氣體滅火系統(tǒng)是在保護(hù)場(chǎng)所較長(zhǎng)時(shí)間設(shè)置并運(yùn)行的，要確保系統(tǒng)始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，必須制定明確的維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程，確定系統(tǒng)保養(yǎng)的時(shí)限，保養(yǎng)的步驟、系統(tǒng)每套組件的保養(yǎng)參數(shù)和應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo);對(duì)防護(hù)區(qū)內(nèi)工作人員和操作人員也要加強(qiáng)安全疏散的常識(shí)性教育和實(shí)地演練，使他們了解和掌握防護(hù)區(qū)內(nèi)使用的滅火劑毒性及相應(yīng)的預(yù)防處置措施以及疏散逃生的方法。

(六)保持滅火系統(tǒng)與防護(hù)對(duì)象位置的相對(duì)固定

氣體滅火系統(tǒng)投用后，就不能隨意變更防護(hù)對(duì)象的固定位置。一旦移動(dòng)，可能造成滅火劑直接噴向精密儀器，設(shè)備局部會(huì)產(chǎn)生較大的溫度變化，發(fā)生冷擊現(xiàn)象;或者滅火劑管網(wǎng)在滅火劑釋放后水分凝結(jié)滴落在儀器上，造成設(shè)備受損。若確需變更防護(hù)對(duì)象應(yīng)經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)單位的認(rèn)可，或重新進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，防止冷擊等現(xiàn)象的發(fā)生。

氣體滅火系統(tǒng)由于具有的良好滅火性能和滅火后污染小等特點(diǎn)，其應(yīng)用日趨廣泛，發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，但由于設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)保養(yǎng)等諸多方面因素的影響，氣體滅火系統(tǒng)自身安全事故頻發(fā)。為提高氣體滅火系統(tǒng)的安全性，確保其發(fā)揮正常的滅火效能，應(yīng)站在系統(tǒng)的角度，從設(shè)計(jì)施工到維護(hù)保養(yǎng)等環(huán)節(jié)全面對(duì)其安全性進(jìn)行分析，只片面的強(qiáng)調(diào)某一方面都不能保證整個(gè)系統(tǒng)的安全性。

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