淺談 IG 100 氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)的應(yīng)用

1、淺談 IG 100 氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)的應(yīng)用【關(guān)鍵詞】IG100,氮?dú)?潔凈滅火劑,氣體滅火系統(tǒng)【摘要】簡(jiǎn)述IG100氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)的應(yīng)用研究過程，提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路和原理1 簡(jiǎn)介1990年，在蒙特利爾協(xié)議剛簽訂不久，全球都開始停用Halon氣體。此時(shí)，研究人員針對(duì)天然氣體的滅火性能進(jìn)行了一項(xiàng)研究。研究人員根據(jù)此次廣泛的研究得出以下幾個(gè)結(jié)論： 不使用預(yù)混合的自然氣體 使用純CO2、純N2或純氬氣作為滅火氣體可以提供性能最好的滅火解決方案法國燃燒工程協(xié)會(huì)（CEA）在1997年關(guān)于天然氣體滅火性能的研究結(jié)果再次表明，選用純天然氣體作為滅火介質(zhì)是最正確的選擇。2 滅火性能氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)的滅火性能主要取決于

2、純N2的惰性。隨著純N2的淹沒過程，保護(hù)區(qū)內(nèi)的氧氣不斷減少?；鹧娴难鯕夤┙o被切斷，從而導(dǎo)致燃燒率和火焰底部溫度的降低。當(dāng)溫度下降到500oC以下時(shí)，火焰被撲滅。法國燃燒工程協(xié)會(huì)（CEA）的實(shí)驗(yàn)還顯示了另一方面的結(jié)果，該結(jié)果影響了天然氣體的滅火表現(xiàn)。滅火氣體分子的不同的吸熱能力導(dǎo)致天然氣體不同的滅火性能。到目前為止，滅火性能最好的是CO2，其次是N2和IG-541。IG-55和氬氣的滅火濃度最高。IG-541和IG-55是預(yù)混合天然氣體。IG-541含52%的N2，40%的氬氣以及8%的CO2，而IG-55含50%的N2和50%的氬氣。氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)使用的純N2具有化學(xué)惰性，因此，它們對(duì)三類典型火

3、災(zāi)都具有良好的滅火功效：A類火（固體物質(zhì)），B類火（可燃液體），C類火（可燃?xì)怏w）。與化學(xué)合成的滅火劑不同的是，氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)還允許撲滅深度火災(zāi)。由于氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)選用的純N2取自大氣層，因此非常容易制成，在各地都可以方便地獲得。這就確保當(dāng)系統(tǒng)釋放后可以非常迅速地進(jìn)行再充裝。為了避免由于系統(tǒng)關(guān)閉而造成的巨額花費(fèi)，保證可以快速充裝的氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)絕對(duì)是最佳選擇。如果要充裝預(yù)混合氣體，因?yàn)槌溲b商必須得到相關(guān)的許可和認(rèn)證，所以可選擇的充裝商非常有限，也就不能保證可以快速充裝了。但由于提取天然氣是免費(fèi)的，因此天然氣體供應(yīng)商無需支付昂貴的認(rèn)證費(fèi)用。氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)對(duì)生態(tài)無害，保護(hù)區(qū)的氣體可以用排煙系統(tǒng)或通過窗口直

4、接排走，因?yàn)樵跍缁疬^程中沒有有害物質(zhì)產(chǎn)生。3 氮?dú)獾膽?yīng)用像其他天然氣體一樣，N2具有化學(xué)惰性和弱導(dǎo)電性。這些特性使氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)對(duì)大火危險(xiǎn)區(qū)有更加有效的控制。氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)選用的純N2具有化學(xué)惰性，因此，它對(duì)三類典型火災(zāi)都具有良好的滅火功效：A類火（固體物質(zhì)），B類火（可燃液體），C類火（可燃?xì)怏w）。與化學(xué)合成的滅火劑不同的是，天然氣體還允許撲滅深度火災(zāi)。氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)應(yīng)用廣泛，可以對(duì)一個(gè)或多個(gè)保護(hù)區(qū)進(jìn)行有效可靠的全淹沒滅火。由于氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)以高壓儲(chǔ)存氣體，所以可以滿足長距離和復(fù)雜的管網(wǎng)要求，而這正是化學(xué)合成滅火劑所不能實(shí)現(xiàn)的。由于CO2只能限制用于特殊場(chǎng)所，所以N2系統(tǒng)就被廣泛應(yīng)用，特別是在那些不

5、能完全排除有人員存在的場(chǎng)所，N2系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)更是明顯。只有當(dāng)保護(hù)區(qū)剩余的氧氣濃度低于8.5%時(shí)才會(huì)對(duì)人體造成影響。這就相當(dāng)于人在海拔7500米的地方呼吸。對(duì)于大多數(shù)可燃物質(zhì)，滅火后氧氣的濃度一般為12%，相當(dāng)于人在海拔5000米的地方呼吸。經(jīng)獨(dú)立醫(yī)療機(jī)構(gòu)證明，如果處在這種環(huán)境中的時(shí)間不超過60分鐘的話，對(duì)人體是沒有不良影響的。N2是大氣的其中一種成分，它是無毒無害的，我們呼吸的空氣中79%是N2。N2在200 bar的壓力下以氣態(tài)儲(chǔ)存在高壓鋼瓶中。它通過噴嘴以氣態(tài)的形式噴放到保護(hù)區(qū)中。在噴放的過程中，不會(huì)出現(xiàn)明顯的溫度下降，因此也不會(huì)形成水霧，從而方便消防隊(duì)或保安人員在噴放N2進(jìn)行淹沒滅火后進(jìn)入

6、保護(hù)區(qū)。噴放N2進(jìn)行滅火時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出的噪音和噴放Halon時(shí)相似。由于N2和空氣的重量相近，所以噴放氣體進(jìn)行淹沒滅火時(shí)，N2可以與周圍的空氣很好地進(jìn)行混合。使用N2進(jìn)行滅火可以保證保護(hù)區(qū)內(nèi)的空氣穩(wěn)定，因?yàn)镹2噴放后在較長一段時(shí)間內(nèi)，保護(hù)區(qū)內(nèi)空氣溫度的變化率比較低。這就可以保證，在噴放后的10分鐘的浸漬時(shí)間內(nèi)，保護(hù)區(qū)仍保持設(shè)計(jì)的滅火濃度，這也滿足國際設(shè)計(jì)規(guī)范ISO 14520的要求，但以上的前提是保護(hù)區(qū)密封性良好。由于N2是純天然氣體，所以在確認(rèn)燃燒物沒有產(chǎn)生有毒物質(zhì)后，成功滅火的N2可以直接通過排煙系統(tǒng)或保護(hù)區(qū)的窗戶排走。如果在氣體噴放的過程中或者噴放之后，有人員因?yàn)槭軅黄壤г诒Ｗo(hù)區(qū)內(nèi)的話，

7、噴放出來的N2也可以沖淡呼吸空氣中任何有毒物質(zhì)的濃度。科學(xué)研究證明，在這種環(huán)境下，人體會(huì)自動(dòng)減慢呼吸頻率。這個(gè)也是N2與IG-541 不同的地方之一。IG-541含N2、氬氣和CO2，IG-541噴放之后，保護(hù)區(qū)內(nèi)的CO2濃度就會(huì)上升到大約3%，會(huì)導(dǎo)致呼吸加速，而純N2可以使人體自動(dòng)減慢呼吸頻率。在國內(nèi)，已有氮?dú)鈿怏w滅火系統(tǒng)通過了國家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心的檢驗(yàn)。氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)是由通過專用的水力計(jì)算程序進(jìn)行設(shè)計(jì)的。根據(jù)噴嘴的壓力要求對(duì)減壓孔板和管網(wǎng)的尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)，有關(guān)水力計(jì)算程序也已通過認(rèn)證。4 系統(tǒng)原理當(dāng)某一防護(hù)區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，首先探測(cè)到火災(zāi)信號(hào)的一類探測(cè)器將火災(zāi)信號(hào)傳送給控

8、制盤，當(dāng)火災(zāi)被另一類探測(cè)器確認(rèn)后，控制盤經(jīng)延時(shí)至30秒時(shí)啟動(dòng)火災(zāi)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)裝置，向防護(hù)區(qū)釋放純氮?dú)鉁缁饎Ｔ谘訒r(shí)階段控制盤將完成相關(guān)設(shè)備的聯(lián)動(dòng)。如值班人員先于火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)火情，可直接按下設(shè)置在保護(hù)區(qū)外的手動(dòng)釋放裝置或在氣瓶間通過緊急機(jī)械手動(dòng)裝置直接啟動(dòng)容器閥滅火裝置。5 設(shè)計(jì)濃度的討論5.1 設(shè)計(jì)濃度氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)在國際上已被廣泛使用，可參考NFPA2001潔凈滅火劑滅火系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)或ISO14520-1：2000氣體滅火系統(tǒng)(一般要求)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。依據(jù)NFPA2001規(guī)定：1） A 類火災(zāi)，由普通可燃物，如木材、布、紙、橡膠或塑料制品引起的火災(zāi)。2） B 類火災(zāi)，用易燃液體、油、脂、焦油

9、、油基涂料、油漆或可燃?xì)怏w引起的火災(zāi)。3） C 類火災(zāi)，由帶電設(shè)備引起的火災(zāi)。設(shè)計(jì)濃度依據(jù)NFPA2001規(guī)定：1） 用于撲滅 A 類火的滅火系統(tǒng)，其最小設(shè)計(jì)濃度應(yīng)按其滅火濃度乘以的1.2倍確定。2） 用于撲滅 B 類火的滅火系統(tǒng)，其最小設(shè)計(jì)濃度應(yīng)按其滅火濃度乘以的1.3倍確定。3） 用于撲滅 C 類火的滅火系統(tǒng)，其最小設(shè)計(jì)濃度不應(yīng)小于撲滅 A 類火的滅火系統(tǒng)的滅火濃度值。NFPA協(xié)會(huì)最新的會(huì)議中確定了有關(guān)氮?dú)?、氬氣和FM200系統(tǒng)的設(shè)計(jì)濃度要求，請(qǐng)見下表： 表一 NFPA2001：Cerexen（氮?dú)?、氬氣）及FM200系統(tǒng)最新設(shè)計(jì)濃度agent滅火劑wood cribtest value

10、(1)Vol% agent木垛實(shí)驗(yàn)值Vol% 藥劑濃度n-heptanetest value (1)Vol% agentN-庚烷實(shí)驗(yàn)值Vol% 藥劑濃度class A fireVol% agent(Vol% O2)A類火設(shè)計(jì)濃度Vol% 藥劑濃度（Vol% 氧氣濃度）electronic risk (2)Vol% agent(Vol% O2)電子火災(zāi)設(shè)計(jì)濃度Vol% 藥劑濃度（Vol% 氧氣濃度）class B fireVol% agent(Vol% O2)B類火設(shè)計(jì)濃度Vol% 藥劑濃度（Vol% 氧氣濃度）Nitrogen氮?dú)?0,033,636,0(13,3)36,0(13,3)43,7

11、(11,7)Argon氬氣30,739,236,8(13,1)36,8(13,1)51,0(10,2)FM2005,86,97,07,09,0以上滅火濃度的試驗(yàn)均用獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室提供。5.2 深層火災(zāi)在ISO 14520和NFPA 2001 規(guī)范當(dāng)中，深層火災(zāi)如檔案或棉花內(nèi)的火災(zāi)都?xì)w作A級(jí)火。不過，此類情況強(qiáng)烈建議使用高一點(diǎn)的滅火濃度，如法國燃燒工程協(xié)會(huì)CEA建議對(duì)以上三種天然氣體使用51%的設(shè)計(jì)濃度。5.3 滅火劑用量 表二為NFPA2001規(guī)范所列的達(dá)到設(shè)計(jì)濃度所需要的氮?dú)鉁缁饎┯昧俊１矶?NFPA2001 IG-100全淹沒滅火劑用量IG-100全淹沒滅火劑用量（公制）a溫度 t (oC)c

12、蒸汽比容 s (m3/kg)d每單位保護(hù)空間體積所需的滅火劑體積， V滅火劑/V保護(hù)空間b設(shè)計(jì)濃度（體積百分比）e3437404247495862-400.68260.52250.58090.64230.68490.79830.84661.09081.2166-300.71190.50090.55700.61590.65670.76540.81181.04591.1665-200.74120.48110.53500.59150.63080.73520.77971.00451.1204-100.77040.46290.51470.56910.60690.70730.75010.96641.077

13、900.79970.44590.49590.54820.58460.68140.72270.93101.0384100.82900.43020.47830.52890.56400.65730.69710.89811.0017200.85820.41550.46210.51090.54480.63490.67340.86760.9677300.88750.40180.44680.49400.52680.61400.65120.83890.9357400.91680.38900.43250.47820.51000.59430.63040.81210.9058500.94610.37690.4191

14、0.46340.49420.57590.61080.78700.8778600.97530.36570.40660.44950.47940.55870.59250.76340.8515701.00460.35500.39470.43640.46540.54240.57530.74110.8266801.03390.34490.38350.42410.45220.52700.55900.72010.8032901.06310.33550.37300.41240.43980.51260.54360.70040.78121001.09240.32650.36300.40130.42800.49880.52900.68160.7602注：a. 制造商指定的溫度范圍。 b. X 所需的滅火劑體積 （kg/m3）- 在指定溫度下，為達(dá)到指定濃度，每立方米保護(hù)空間所需的滅火劑體積 X=2.303 x ( Vs / S ) x Log10( 100 / 100 C ) = ( Vs / S ) x ln ( 100 / 100 C ) 式中： Vs 在公稱濃度（%）和溫度下，保護(hù)空間達(dá)到空氣 滅火劑完全混合狀態(tài)，每1 m3空間內(nèi)所需的滅火劑體積 c. t 溫度（oC） 危險(xiǎn)區(qū)的設(shè)計(jì)溫度 d. S 比容 （m3/kg） 過熱IG-100蒸汽