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新型船用七氟丙烷氣體滅火裝置系統構成及工作原理

時間:2017-07-19 16:30:54 來源:未知

七氟丙烷(HFC一227ea)是一種新型的潔凈氣體滅火劑。七氟丙烷對大氣臭氧層沒有破壞作用,無色、無臭、不導電、不擊穿電子電器設備、熱穩定性和化學穩定性良好、液相儲存穩定。其滅火機理既有物理作用(冷卻火焰溫度),又有化學作用(中斷鏈式反應),滅火速度快,滅火效能高,非常適合保護電氣、機電設備、磁介質等設備。其滅火后無固、液相殘留物,對保護的物品無損害,滅火濃度低,噴射到防護區內后能立即閃蒸成氣態,可應用于全淹沒氣體系統。因七氟丙烷釋放壓力小、無毒,滅火后對現場人員影響小,故七氟丙烷系統受到美國NFPA(潔凈氣體滅火劑及滅火系統設計規范)、uI (美國保險商試驗室)等認可,并由美國環保署(EPA)同意可以使用在有人員工作的場所,七氟丙烷潔凈滅火氣體是國際公認的對人體無害的滅火藥劑,已成為取代哈龍1301的一種較好滅火劑,在國內外已經廣泛應用。
 
七氟丙烷滅火劑的主要特點。
1)環保。臭氧耗損潛能值(ODP)為零,不會破壞大氣臭氧層,滅火后無殘渣,對設備無污損。
2)安全。七氟丙烷的未觀察到不良反應濃度NOAEL值為9% ,可觀察到不良反應最小濃度(LOAEL)為10.5% ,而一般七氟丙烷的滅火設計濃度為7% 一9% ,最大不超過10% ,對人體無害。

 七氟丙烷滅火劑的物流性能
七氟丙烷作為哈龍替代的清潔高效滅火劑,技術已比較成熟。但我國船用七氟丙烷滅火裝置開發不多。本文介紹一種新型船用七氟丙烷氣體滅火裝置。
 
1 系統構成
系統主要由3個彼此獨立又相互聯系的部分組成:①火災探測系統;②火災報警及滅火控制系統;③氣體滅火執行系統。
火災探測系統應對發生在防護區內的火災具有自動探測的功能。
火災報警及滅火控制系統包括火災報警器及滅火控制器,在火災探測器動作的情況下,能夠發出火災警報,并能夠向控制單元發出聯動信號和滅火信號。
氣體滅火執行系統由滅火劑瓶組、啟動空氣系統、滅火劑輸出噴射設備、壓力反饋裝置等組成,包括滅火劑容器瓶、容器閥組件、啟動氣瓶、三通分配閥、氣動球型開關閥、單向閥、高壓軟管、滅火劑釋放管路、壓力信號器、噴嘴等。根據使用要求。可組成獨立單元系統或組合分配系統,實施對單區或多區的消防保護。
火災探測系統和火災報警及滅火控制系統可以系統集成,本文著重介紹氣體滅火執行系統。
 
2 系統工作原理
防護區一旦發生火災,火災探測器動作,火災報警系統發出報警信號,滅火控制器發出啟動信號,或啟動現場接通箱,使滅火劑投入。原理如下。
啟動氣瓶內充滿4.5 MPa的壓縮空氣,當接到啟動信號后,三通分配閥動作,其入口與工作口連通,壓縮空氣由啟動空氣瓶經三通分配閥一路進入球形開關閥使其打開,主管路貫通,另一路進入滅火裝置的啟動釋放控制閥,打開容器閥,滅火劑通過高壓軟管、單向閥、氣動球形開關閥、輸送管、噴頭等進入被保護區域。與此同時,斷開通風裝置并關閉通風閥來密封艙室。通過向著火區域釋放大量的滅火劑來抑制燃燒的化學反應和降低空氣中的含氧量和溫度,使可燃物的燃燒終止或逐漸窒息,實現滅火。在滅火劑進入到輸送管路壓力達到0.4 MPa時,壓力信號器動作,向控制設備反饋“化學滅火系統已啟動”信號。
當滅火控制器自動和遙控啟動均失效的情況下,可手動開啟現場接通箱,或直接開啟三通分配閥,通過壓縮空氣把球形開關閥和容器閥打開來啟動滅火設備,還可手動啟動釋放控制閥和球形開關閥來啟動該滅火裝置,實施人工啟動滅火。滅火系統原理見圖1。
氣體滅火系統原理示意圖

氣體滅火系統工作程序見圖2
圖2 氣體滅火系統工作程序示意

圖2 氣體滅火系統工作程序示意

3 主要性能參數
主要技術參數如下 。
系統滅火方式:全淹沒。
工作溫度范圍:0~50 oC;
滅火裝置最大工作壓力(50℃):5.3 MPa;
滅火裝置額定工作壓力(20℃):4.2 MPa;
滅火劑瓶容積:40、7O、90、120 L;
系統工作電源:AC220 V 50 Hz,DC24 V;
增壓氣體:氮氣或空氣;
充裝密度:950 kg/m ;
啟動氣體:壓縮空氣;
啟動氣體壓力(20~C):4.0~4.5 MPa;
系統噴射時間:≤10 S;
系統啟動方式:自動、遙控、手動。
 
4 系統設計
 
4.1 滅火濃度
七氟丙烷滅火系統最小滅火濃度為7% ,未觀察到不良反應最大濃度(NOAEL)9% ,可觀察到不良反應最小濃度(LOAEL)10.5% ,根據保護場所可燃物類型以及火災場景類型,其滅火設計濃度一般設計為8% ~9% ,最大可設計為10% 。
 
4.2 噴頭布置
在保護區內,噴頭流量均應按同一滅火設計濃度、同一噴放時間進行設計。噴頭保護高度最大不宜大于6.5 Ill,最小不應小于0。3 m;噴頭安裝高度小于1.5 in時,保護半徑不宜大于4.5 In:噴頭安裝高度不小于1.5 m時,保護半徑不應大于7.5 131。噴頭宜貼近防護區頂面安裝,距頂面最大距離不宜大于0.5 1TI。噴頭的布置應滿足噴放后氣體滅火劑在防護區內均勻分布的要求。
 
4.3 噴放壓力
系統一般采用氮氣增壓輸送,南于艦船氮氣獲取相對困難,也可使用壓縮空氣進行增壓輸送,儲存容器的增壓壓力一般為4.2 MPa(20℃),因此容器閥噴放壓力就是4.2 MPa(20℃)。
 
4.4 噴放時間
七氟丙烷滅火時遇熱分解產生氟化氫(HF)對人體呼吸系統有刺激作用,并腐蝕電子設備。試驗證明滅火劑釋放越快,防護區內達到滅火濃度的時間越短,分解物會越少,只要噴射時間和滅
火時間能按要求得到控制,滅火過程中只有少量七氟丙烷分解并形成氫氟酸(HF),不足以損壞電子儀器及和貴重物品,也不會對人呼吸道產生刺激作用。因此七氟丙烷滅火系統的設計,要求火災發現早,滅火劑釋放時間短,縮短七氟丙烷系統噴放時間可有效提高系統滅火效能,減少滅火過程中 HF的生成濃度。
目前我國氣體滅火系統設計規范中規定的七氟丙烷系統噴放時間不大于10 s,在艦船上噴放時問一般也不超過10 S,當然,縮短噴放時間對火火更有利,但由于縮短噴放時問需要系統提供更高壓力的增壓氣體,增加通道直徑等,以提高七氟丙烷噴放速率,這會增加系統設計和產品設計的難度,尤其對于遠離儲瓶問的防護區,其難度會更大一些。
 
4.5 啟動方式
七氟丙烷滅火系統包含三種啟動方式:自動啟動、半自動啟動和人工應急啟動。通常情況下,系統應處于自動啟動狀態;系統在失去火災自動探測與報警的情況下應能完成半自動啟動和人工應急啟動。
1)自動啟動。將滅火控制器上控制方式選擇鍵撥到“自動”位置時,滅火系統處于自動控制狀態。此時,系統具有延時啟動功能。當防護區有火災發生,火災探測器發現火情后,信息上傳到火災報警及滅火控制系統,發出聲、光報警信號,同時發出聯動指令,關閉連鎖設備(如停電、停止通風機及關閉通風閥等),經過約0~30 s后,發出滅火指令,接通三通分配閥,繼而打開容器閥和球形開關閥,釋放七氟丙烷實施滅火。在自動控制狀態下,也可實現手動控制。
2)半自動啟動(手動控制)。將滅火控制器上控制方式選擇鍵撥到“手動”位置時,滅火系統處于手動控制狀態。當保護 發生火情,即可按下滅火控制器卜‘的啟動按鈕,或按下現場接通箱的啟動按鈕,仍按上述程序實施滅火。在自動啟動和半自動啟動情況下,若已經發出火災警報,在延時時問內而發現有異常情況,需要停止啟動滅火系統時,可按下現場接通箱或火災報警及滅火控制器上的緊急停止按鈕,即可阻止控制器發出滅火指令。
3)人工緊急啟動(應急操作)。當火災報警系統或滅火控制系統發生故障、不能投入工作時,若保護區發生火情,欲啟動滅火系統,應先通知有關人員撤離防護區,手動啟動“關閉聯動設備”,
再開啟三通分配閥,把球形開關閥和容器閥打開,啟動滅火設備;也可手動啟動釋放控制閥和球形開關閥來啟動該滅火裝置,實施滅火。

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