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備壓式七氟丙烷滅火系統應用中存在的問題和解決方案

時間:2017-07-04 11:44:01 來源:未知

應用中存在的問題

盡管備壓式七氟丙烷相對于儲壓式七氟丙烷具有很大優勢, 但在具體應用中還是存在一些技術問題。
 
(1)系統的設計計算方法。管網沿程阻力計算方法對于備壓式七氟丙烷系統的整體設計是至關重要的, 目前由于沒有備壓式七氟丙烷系統設計規范, 因此備壓式七氟丙烷的管網沿程阻力計算方法沒有統一的標準。《氣體滅火系統設計規范》中儲壓式七氟丙烷的管網阻力計算公式是按單相流體阻力公式簡化而來的, 備壓式七氟丙烷系統由于滅火劑中無溶解的氮氣, 因此滅火劑在管道中的流動為單相流體, 規范中給定的公式應能滿足備壓式七氟丙烷管網計算。通過與國外備壓式七氟丙烷管網計算結果的對比, 按規范公式的計算結果與國外公司實際應用中的計算結果基本一致,也證明了這一點。
 
(2)如何確定噴頭的最低工作壓力。儲壓式七氟丙烷系統滅火劑平時以較高的壓力儲存在儲存容器中, 隨著滅火劑的噴出, 貯存容器內的壓力不斷下降, 必然引起噴嘴前的壓力降低使噴嘴和管道內七氟丙烷的質量流量變小。此外, 氮氣在七氟丙烷中有一定的溶解性, 溶解于液態七氟丙烷中的氮氣隨貯存容器內的壓力而變化。當含有氮氣的液態七氟丙烷壓力降低時, 一部分氮氣逸出,形成兩相流動。當管網內的壓力降到七氟丙烷飽和蒸氣壓以下時, 液態七氟丙烷還會迅速氣化, 使流體中的含氣量迅速增加。含氣量的增加使流體在流動過程中的體積流量增加, 造成了管道中壓力降的非線性變化。因此要求噴嘴的壓力必須在飽和蒸氣壓之上, 但是規定的噴嘴壓力過高, 必然造成總的有效阻力損失降低, 降低滅火劑輸送距離。因此應確定一個合理的噴嘴最低工作壓力。
 
(3)滅火劑開始噴放時間。《鹵代烷1211 滅火系統設計規范》4 .1 .7 條規定, 滅火劑從容器閥流出到充滿管道時間應小于10 s , 但《氣體滅火系統設計規范》中并沒有氣體充滿管道時間的要求, 這是因為儲壓式七氟丙烷系統的管道距離較短, 滅火劑充滿管道時間既滅火劑開始噴放時間較小, 因此無需規定滅火劑充滿管道時間。但從上面的數據可以看到, 備壓式七氟丙烷的管道輸送距離很長, 滅火劑管道的容積大于滅火劑的液態容積, 滅火劑從容器閥流出到開始噴放的時間較長, 超過滅火劑的噴放時間, 對滅火效果將產生影響。
 
(4)驅動氣體的用量。備壓式七氟丙烷系統之所以能輸送滅火劑到更遠的距離, 其本質就是驅動氣體的用量是儲壓式七氟丙烷驅動氣體用量的幾倍。備壓式七氟丙烷驅動氣體用量計算是備壓式七氟丙烷與儲壓式七氟丙烷系統在設計計算中的主要區別之一, 也是備壓式七氟丙烷系統設計的關鍵參數。備壓式七氟丙烷驅動氣體的用量可根據氣體狀態方程導出, 驅動氣體用量可用式
(1)計算:
計算公式
式中:PZ 為減壓閥后壓力;PC 為驅動氣體儲存壓力;Vp為管網總容積;Vr 為滅火劑儲存容器總容積;VC 為驅動氣體的總容積。
 
(5)組合分配系統中如何保證各防護區的實際噴放濃度達到規定要求。由于儲壓式七氟丙烷系統內壓力隨溫度變化很大, 尤其是高充裝密度時。當儲存容器工作溫度(即環境溫度)上升到某一溫度之后, 儲瓶內壓力隨溫度的增加會由緩增變為陡增, 會危及儲存容器的使用安全, 因此儲壓式系統的最大充裝密度為1 120 kg/m3 。而備壓式七氟丙烷系統平時儲瓶內無需氮氣增壓, 瓶內壓力不會隨溫度的升高而大幅度增加, 充裝量最大可達整個容器的90 %。充裝量的提升無疑使得滅火劑儲存容器的數量大為減少, 即節約了占地面積又減少了工程造價。然而對于組合分配系統, 由于各防護區的容積不同,滅火劑設計用量很難滿足在高充裝密度情況下均為N 個儲瓶內的滅火劑總和, 滅火劑噴放瓶數只能向上圓整, 在此情況下, 尤其是小的防護區, 滅火劑的實際噴放濃度將超出安全范圍, 危害人員生命安全,因此必須加以重視。
 

建議與解決方法

(1)采用降低充裝密度的方法提高輸送距離將造成工程投資的大幅增加, 因此備壓式七氟丙烷的應用將會呈現爆發式的增加。另外《氣體滅火系統設計規范》已經施行多年, 許多廠家對備壓式七氟丙烷的管道流動特性做了大量工作, 積累了很多試驗數據, 這些都為備壓式七氟丙烷系統標準的編制提供了很好的技術條件。因此應盡快出臺相關的設計標準。
 
(2)由于備壓式七氟丙烷系統滅火劑在管道內的流動為單項流, 滅火劑中無溶解氮氣, 因此滅火劑在流動過程中不會出現氮氣隨壓力降低而出現的逐漸釋放過程,相同噴嘴的噴放效率更高, 可參照鹵代烷1211 設計規范, 噴頭的最低噴放壓力只需為飽和蒸氣壓加上一定的安全系數即可。
 
(3)初期火災的控制是滅火的關鍵, 同時越早噴放滅火劑滅火, 滅火時火場中產生的HF 濃度越低, 因此有必要規定備壓式七氟丙烷系統滅火劑從容器閥流出到噴嘴開始噴放滅火劑的時間, 如10 s 。或者規定滅火劑管道的最長輸送距離來限制滅火劑從容器閥流出到噴嘴開始噴放滅火劑的時間。
 
(4)備壓式七氟丙烷系統由于單個儲存容器中儲存的滅火劑較儲壓式七氟丙烷單個容器中儲存的滅火劑增加很多, 對于較小的防護區造成噴放濃度過高, 防止對防護區內人員造成傷害, 同時噴放過高濃度的滅火劑也是一種浪費, 對于這種情況可考慮采用:第一, 組合分配系統中不再防護很小防護區, 這些小防護區使用預置滅火裝置進行防護, 省去的啟動裝置、選擇閥、管網及安裝費
用與預置滅火裝置的造價相當, 不會造成工程造價的提高;第二,選擇合適的滅火劑儲存容器, 將各防護區噴放的滅火劑濃度控制在規定的范圍內;第三, 增加一個小的補償瓶并單獨引管進入需要的防護區, 將防護區的噴放的滅火劑濃度控制在規定的范圍內。

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