氣體滅火系統在高壓配電室中的應用

李長寬

(水發規劃設計有限公司,山東 濟南 250100)

0 引言

氣體滅火系統是新型火災滅火裝置,多用于配電室、電力設備、倉儲、工業等場所,可以滅火、清除火源,并在一定時限內替代傳統方法,使火災得到較好控制。當發生火災時,氣體滅火系統的控制系統將啟動滅火程序。氣瓶組內的滅火氣體經過釋放裝置進入管道,經過噴頭噴射到火源區域,使氧氣濃度下降,切斷火災供氧源,從而達到滅火目的。在噴射氣體過程中,一般會有自動或手動噴霧降溫裝置,確保火災被完全控制[1]。

1 氣體滅火系統組成和系統控制方式

氣體滅火系統是指平時滅火劑以液體、液化氣體或氣體狀態存儲于壓力容器內,滅火時以氣體(包括蒸汽、氣霧)狀態噴射作為介質的滅火系統,能在防護區空間內形成各方向均一的氣體濃度,而且至少能保持該滅火濃度達到規范規定的時間,從而撲滅該防護區的火災。系統包括儲存容器、容器閥、選擇閥、液體單向閥、噴嘴和閥驅動裝置等。氣體滅火系統組成示意圖見圖1。

圖1 氣體滅火系統組成示意圖

1.1 組成

氣瓶組：存儲滅火氣體的容器,通常由鋼制或復合材料制成,經過特殊設計和處理,能承受高壓和熱量[2]。

滅火裝置：通常為自動噴頭,根據場所大小和危險程度設置滅火裝置的數量和噴射位置。

管道系統：連接氣瓶組和滅火裝置的管路,采用高壓軟管或金屬管道。

控制系統：控制氣瓶組開啟、氣體滅火裝置噴射、火災檢測、人員警報等。

1.2 系統控制方式

a. 自動控制狀態[3]

當保護區域中任何1個火災探測器報警后,系統將啟動警鈴發出預火警信號;當保護區域中有第2個火災探測器報警后,系統將立即啟動聲、光報警火警信號,自動關閉保護區內風閥,切斷保護區內非消防電源;經過30 s延時后,系統將自動打開七氟丙烷啟動鋼瓶的電磁閥,將七氟丙烷滅火藥劑噴放至著火保護區域,同時觸發保護區門口上方的氣體釋放燈。火災報警流程見圖2。

圖2 火災報警流程

b.手動控制狀態

當保護區域中任何1個火災探測器報警后,系統將啟動警鈴發出預火警信號,當保護區域中有第2個火災探測器報警后,系統將立即啟動聲、光報警信號,但系統不會自動打開七氟丙烷啟動鋼瓶的電磁閥,只有采用人工方式手動按下啟動鋼瓶的電磁閥控制按鈕,才能開啟七氟丙烷鋼瓶滅火。

c.應急操作

當自動控制和手動控制均失效時,需要進行應急操作,此時需要在鋼瓶柜內采用人工方式啟動七氟丙烷電磁閥[4]。

2 高壓配電室氣體滅火系統設計重點

2.1 滅火系統選擇

目前高壓配電室主要采用七氟丙烷滅火系統。七氟丙烷滅火系統在配電室消防設計中可以采用有管網全淹沒滅火形式和無管網全淹沒滅火形式,2種形式可在具體工程中進行投資比較后,再決定采用最優方式[5-6]。

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2.2 滅火劑儲備裝置數量

七氟丙烷滅火系統規范中明確規定,防護區內滅火濃度應為校核設計最高環境溫度下的最大滅火濃度[7],并應符合以下規定。

a. 對于經常有人工作的防護區,防護區內滅火劑最大濃度不應超過安全值。

b.對于經常無人工作的防護區,或平時雖有人工作但能保證在系統報警后最長30 s延時結束前撤離的防護區,防護區內滅火劑最大濃度不宜超過安全值。

實際在很多工程中,都將此問題忽略不計,原因為設計者不了解此類問題或者有意避開以求增加利潤。然而此問題從安全角度考慮非常重要,設置滅火設施是為保證生命安全和減少財產損失,若忽略此問題相當于增加了潛在危險因素。

2.3 防火分區劃定

每個氣體滅火系統在設計時都要先進行滅火分區劃定,滅火分區劃定的結果可直接影響整個工程造價,由于每個工程的工藝流程不同,滅火分區的劃定也不同[8],具體劃分方法如下。

2個屏蔽配電室被套裝在主配電室內。滅火分區劃定存在2種不同情況：一是將3個房間劃成1個區域,采用全淹沒單元獨立系統進行滅火,即3個區域中任何1個區域發生火災時,3個房間同時發出警報,并同時噴放藥劑;二是將3個房間當成3個獨立的防火分區,采用1套組合分配全淹沒滅火系統,任何1個房間發生火災時,3個房間同時報警,但系統只向發生火災的區域噴放滅火藥劑。

在2種方案中,前者使用藥劑量要大于后者,3個房間實際被當作1個獨立滅火區,但投資相對后者要高。后者情況需要模擬火災現場后再定,若配電室A著火,全部房間報警,人員全部撤離,藥劑只輸送到配電室A;若主配電室發生火災,全部房間報警,人員全部撤離,藥劑輸送到主配電室,基本無任何危險情況發生。警報區域可劃定為1個報警區域,滅火區域劃定為3個獨立的保護區,并按照氣體保護區要求設置外開門及圍護結構。可見,后者方案從使用和投資方面來看更加合理。

2.4 手動啟動按鈕設置原則

在氣體滅火系統設計中經常會碰到1個保護區具有2個或2個以上出口,一般在每個出口都會設置手動啟動和停止按鈕。這種方式從便捷層面上講反應速度最快,但在火災發生時,不同出口的工作人員對火災判斷具有局限性,有可能出現判斷不統一的時候,導致延誤滅火最佳時間,造成設備損壞,所以在設計過程中應該設置唯一的啟動按鈕[9-10]。

2.5 警報裝置安裝位置和數量

警報裝置一般使用警鈴和聲光報警器,一些配電室氣體滅火工程中將警鈴和聲光報警器安裝在出口外,目的是警告外面的人員配電室內發生了火災,而配電室里面的人員卻收不到警告[11]。最理想的辦法是在配電室內同時設置警鈴和聲光報警器,其中警鈴是用來告知配電室區域有火災發生,即2個探測器中1個已經動作,聲光報警器響鈴是告知工作人員火災已經被系統確認并且處在延時噴放階段。同時在出口外并聯1個警鈴,里外同時響,并且在門外設置放氣指示燈。這樣既警告了配電室內的人員,又警告了配電室外的人員,使得火災發展進度被準確認知,有利于整個配電室的滅火和人員疏散。

2.6 滅火控制器安裝位置選擇

3 某廠站高壓配電室氣體滅火系統設計

本高壓配電室為新建工業建筑工程,建筑耐火等級為2級,防火類別為戊類,使用年限為50年,抗震設防烈度為7度,主體為框架結構,層數為1層,高壓配電室建筑高度為3.6 m,長度為11 m,寬度為8.5 m,建筑面積為93.5 m2,室內外高差為0.3 m,并采用七氟丙烷滅火系統進行保護。

高壓配電室氣體滅火系統設計參數如下：依據《氣體滅火系統設計規范》規定,滅火設計濃度取10%;計算保護空間實際容積為336.6 m3;計算滅火劑設計用量為272.7 kg;設計滅火劑噴放時間為7 s;本系統設定4只JP型噴頭,其保護半徑為7.5 m,并按照保護區平面均勻布置。

氣體滅火系統示意圖見圖3,系統管網設計示意圖見圖4。

圖3 氣體滅火系統示意圖

圖4 系統管網設計示意圖

4 結語

作為一種先進的滅火技術,氣體滅火已經成為全球火災控制的重要手段之一。隨著電力行業迅速發展,對于氣體滅火設備的需求將逐步增多。氣體滅火系統不需要使用水或其他介質,對設備和現場不會留下任何殘留物質,因而適用于各種場所。氣體滅火系統可以根據需要靈活控制滅火量,能夠迅速響應和啟動,從而快速滅火,減少火災損失,且在滅火過程中不會產生二次爆炸和火災擴散,安全可靠。