热气溶胶灭火系统

热气溶胶灭火系统通常所说的气溶胶是指以空气为分散介质，以固态或液态的微粒为分散质的胶体体系，如烟和雾。而烟是固体为分散相，雾是液体为分散相。我们的气溶胶灭火剂属于这两种的混合物。气溶胶灭火剂按其产生的方式分为两类，即以固体混合物燃烧而产生的热气溶胶灭火剂和以机械分散方法产生的冷气溶胶灭火剂。热气溶胶灭火装置内放有热气溶胶灭火剂发生剂，是国内外发展非常成熟的技术。本节主要介绍热气溶胶灭火系统。热气溶胶灭火剂是一种由氧化剂、还原剂及添加剂组成的固体化学混合药剂，可通过燃烧反应产生固气混合灭火剂，现市场上主要有K型、S型热气溶胶灭火系统。冷气溶胶灭火剂目前主要有超细干粉灭火剂，在这里不作详细介绍。1、 灭火机理热气溶胶灭火剂发生剂的燃烧产物（固气混合灭火剂）中含40% 的固体组分（如K2O、K2CO3、KHCO3、SrO等）和60%的惰性气体组分（N2和CO2），一般认为，含固体颗粒气溶胶同干粉灭火剂相似，是通过若干机理协同发挥灭火作用（以K型灭火剂为例）：(1)吸热分解的降温作用。由于在较短时间内气溶胶中的固体颗粒吸收了火源所放出的一部分热量，使火焰温度降低，辐射到燃烧表面和用于将已经气化的可燃分子裂解成自由基的热量会减少，燃烧反应会得到一定程度的抑制。(2)固体颗粒表面对链式反应的抑制作用(固相化学抑制作用)。气溶胶中的固体颗粒具有很大的表面积和表面能，在火场中被加热和发生裂解需要一定的时间，并不可能完全被裂解或气化。固体颗粒进入火场后，受可燃物裂解产物的冲击，由于它相对于活性基团H·、OH·和O·的尺寸要大的多，故活性基团与固体颗粒表面相碰撞时，被瞬间吸附并发生以下化学作用：K2O+2·HKOHKOH+·HKO+H2OKO+·HKOHK2CO3+2·H2KHCO3通过上述化学作用达到消耗燃烧活性自由基团的目的，另外吸附了可燃物裂解产物而未被气化分解的微粒，可使得可燃物裂解的低分子产物不再参与产生活性自由基的反应，这将减少自由基的产生，从而抑制燃烧速度。(3)气相化学的抑制作用。在热的作用下，气溶胶中的固体颗粒离解产物可能以蒸气或阳离子形式存在，在瞬间可能与燃烧中的活性基团H·、OH·和O·发生多次以下链式反应：K+0HKOHK+O·KOKOH+·OHKO +H2OKOH+H·K+H2O如此反复大量消耗活性基团，并抑制活性基团之间的放热反应，从而将燃烧的链式反应中断，使燃烧得到抑制。(4)惰性气体稀释氧作用。气溶胶灭火剂灭火产物中含有氮气、二氧化碳 、水蒸气等气体，对燃烧区内的氧浓度具有稀释作用，有利于灭火。2、 主要特点(1)气溶胶的扩散没有方向性，无论喷射方向或喷口的位置如何，在很短的时间内能很快扩散到保护空间的各部位，以全淹没的方式灭火，并可以绕过障碍物在火灾空间有较长的驻留时间，灭火效率高；(2)灭火剂点燃后燃烧时间短、燃烧速度快，灭火速度快，灭火剂用量少；(3)毒性和腐蚀性小，对臭氧层无耗损。ODP、ALT、GWP均为0，是绿色环保型的灭火剂；是卤代烷的理想替代物；(4)因为含能材料本身燃烧时可提供能量，不需要采用耐压容器，具有良好的稳定性，可长期贮存。3、 适用范围1） 适用范围气溶胶灭火系统为全淹没全方位灭火系统，适用于扑灭下列火灾类别： 甲、乙、丙类液体火灾，如烃类（包括汽油、煤油、柴油等油品）、醇类、酮类、酯类、苯及其他有机溶剂等；可燃固体物质表面火灾，如纸张、木材、织物等的表面火灾；电气设备火灾，如发电机、变压器、旋转电气设备及电子设备等；灭火前能切断气源的气体火灾。2） 热气溶胶灭火系统不适用于扑灭下列物质引起的火灾：无空气仍能燃烧的易燃化学物质，如硝化纤维、硝酸甘油脂、火药、硝酸钾等化学物质与强氧化剂的火灾；活泼金属、金属氢化物等物质，如钾、钠、镁、钛、锆、氢化钾、氢化钠等的火灾； 过氧化氢、联氨等能自行分解的化学物质；可燃固体物质的深位火灾；不应设置在人员密集场所、有爆炸危险性的场所及有超净要求的场所；K型热气溶胶灭火系统不得用于电子计算机房、通讯机房等场所。（二）系统的组成和主要构成1、灭火系统主要包括三部分：气溶胶灭火装置、气体灭火控制装置和火灾探测报警装置。图1、气溶胶灭火系统直观立面图1放气指示灯；2气体灭火控制器；3紧急停止按钮；4探测器；5声光报警器；6QL200灭火装置；1）灭火装置主要由引发器、气溶胶发生剂和发生器、冷却装置（剂）、反馈元件、箱体等组成。 引发器一般有电子引发器或热引发器两种，提供给气溶胶发生剂燃烧反应所必需的初始能理的部件。 气溶胶发生剂是由氧化剂、还原剂及添加剂组成的固体化学混合药剂。氧化剂提供燃烧时所需要的氧；还原剂在烟火药燃烧时产生所需要的热量和产生所需的气体产物；添加剂则使药剂具有一定的可塑强度并起还原剂的作用。此外还有一些附加成分用以产生灭火所需的固体微粒和惰性气体成分。氧化剂和还原剂是组成灭火剂的基础。 发生器一般是用于盛放引发器、引燃剂、气溶胶发生剂的组件。 冷却装置（剂）一般由消焰冷却室和冷却室组成，冷却室内一般装有具有吸热降温作用的冷却剂。 反馈元件将灭火装置启动信号反馈给气体灭火控制器或启动器，控制器或启动器输出释放反馈信号使释放显示灯亮，警示人员切勿进人防护区。 箱体只起保护装饰作用，根据不同型号一个箱体可装数个发生器。图2：热气溶胶灭火装置结构示意图图3：热气溶胶灭火装置示意图2）报警装置包括：感烟探测器、感温探测器、放气指示灯、声光报警盒、紧急启停按钮等。3）控制装置一般均具有双回路火警探测报警功能，提供故障报警输出、火警报警输出，可贮存火警、操作记录等。（三）系统设计与控制方式热气溶胶灭火系统依据公安部消防局组织公安部天津消防研究所会同有关单位共同编写了气体灭火系统设计规范GB50370-2005进行设计。1、热气溶胶灭火系统设计的主要技术参数如下： 灭火技术方法：全淹没； 系统设计工作压力：常压； 喷射时间：充装气溶胶发生剂1 Kg，其喷射时间40 s；其余的灭火装置120 s； 喷射滞后时间：5 s； 喷口气溶胶温度：落地式灭火装置喷口前5 mm处180；悬挂式灭火装置喷口前5mm处200； 热气溶胶灭火装置箱体表面温度：落地式灭火装置100；悬挂式灭火装置200； 工作环境温度范围：-20+55；相对湿度不大于95 %； 系统启动方式：自动、手动。2、防护区的要求 防护区应以单个的相对封闭空间划分，其非密封度不超过0.6 %，以m3为单位。同一区间的吊顶层和地板下需同时保护时，可合为一个防护区；当超过0.6 %，或有开口天窗时，应设防火卷帘或手动和自动关闭装置对开口部位在实施灭火时进行封闭。 一个防护区设置的热气溶胶灭火系统，其装置数量不宜超过10台。 同一防护区内的热气溶胶灭火系统装置多于1台时，必须能同时启动，其动作响应时差不得大于2 s。 单台热气溶胶灭火系统的防护区，其高度不宜大于6.0 m。 热气溶胶灭火系统装置的喷口宜高于防护区地面2.0 m。 一个防护区的面积不宜大于500 m2，且容积不宜大于1600 m3。 防护区围护结构及门窗的耐火极限均不宜低于0.5 h；吊顶的耐火极限不宜低于0.25 h。 防护区围护结构承受内压的允许压强，不宜低于1200 Pa。 防护区设置的泄压口，宜设在外墙上。泄压口面积按下式计算： 式中：Q灭火剂设计用量(Kg)P防护区围护构件允许压强，单位Pa；S泄压口面积，单位cm2。 喷放灭火剂前，防护区内除泄压口外的开口应能自行关闭。采用气体灭火系统的防护区，应设置火灾自动报警系统。防护区温度范围：-20+55；相对湿度不大于95 %。防护区应有保证人员在30 s内疏散完毕的通道和出口。并设急照明与疏散指示标志。防护区的门应向疏散方向开启，并能自动关闭；用于疏散的门必须能从防护区内打开。灭火后的防护区应通风换气，地下防护区和无窗或设固定窗扇的地上防护区，应设置机械排风装置，排风口宜设在防防护区的下部并应直通室外。经过有爆炸危险及变电、配电室等场所的管网、壳体等金属件应设防静电接地。设有消防控制室的专场，各防护区灭火控制系统的有关信息，应传送给消防控制室。3、气溶胶灭火剂用量计算灭火系统用量的计算公式为：W=C2*KV*V式中 W灭火剂设计用量(Kg)； C2灭火剂设计密度(Kg/m3)； V防护区净容积(m3)； KV容积修正系数。V500 m3，KV=1.0；500V1000 m3, KV=1.1；V1000 m3，KV=1.2。 通讯机房和电子计算机等场所的电气设备火灾，S型热气溶胶的灭火设计密度：130 g/m3； 电缆隧道（夹层、井）及自备发电机房火灾，K型和S型热气溶胶的灭火设计密度：140 g/m3； K型和S型热气溶胶对其他可燃物的灭火密度应经试验确定，（依据检测报告上单位体积的灭火剂用量） 灭火浸渍时间应符合下列规定：木材、纸张、织物等固体表面火灾，应采用20 min；通讯机房、电子计算机房等防护区及其它固体表面火灾，应采用10 min 。 其他因素的修正，防护区的非密封度为大开0.3 %时，每增加0.1 %，所用灭火剂用量应增加20 %。 以下为气溶胶灭火剂用量设计快速计算表气溶胶灭火剂用量表K用量 容积v（kg/m3）被保护物50010001600计算机房档案室（S型）0.130.1430.156电缆隧道发电机房（K型）0.140.1540.1684、系统工作程序与控制方式系统工作程序如图4所示。防护区应设手动与自动控制的转换装置。当人员进入防防护区是，应能将灭火系统转换为手动控制方式；当人员离开时，应能恢复为自动控制方式。防护区外应设手动、自动控制状态的显示装置。气溶胶灭火系统的操作与控制，应包括对开口封闭装置、通风机械和防火阀等设备的联动操作与控制。气溶胶灭火系统有如下二种控制方式：自动控制将火灾自动报警系统控制器上的控制方式选择键拨到自动“位置”时，灭火系统处于自动控制状态。当保护区发生火情，感温、感烟两路火灾探测器同时发出火灾信号，报警控制器即发出声光报警信号，同时发出联动指令，关闭联锁设备，经过一段延时（30 s），火灾现场人员撤离。延迟时间结束，向装置控制系统发出灭火指令启动，释放灭火剂，实施灭火。手动控制将火灾自动报警控制器上控制方式选择键拨到“手动”控制状态。当保护区发生火情时，按下手动控制盒或控制系统上的启动按钮，即可按规定程序启动灭火系统，释放灭火剂，实施灭火。紧急启/停控制：当保护区发生火情而控制系统不能发出灭火指令时，应通知有关人员撤离现场，关闭联动设备，开启紧急启动按钮，释放灭火剂，实施灭火。当发生火灾报警，在延时时间内未发现火险时，不需启动灭火系统灭火，可按下手动控制盒或控制系统上的紧急停止按钮，即可阻止控制系统灭火指令的发出。图4 QL200气溶胶灭火系统工作程序图5、设计示例以通信基站灭火为例：某通信基站长、宽、高分别为6.1 m、4.5 m和3.3 m，不可封闭的非天窗开口面积为0.45 m2,采取江西三星气龙新材料股份有限公司生产的QL200气溶胶灭火系统给予保护，现进行灭火系统