高压管网式全淹没二氧化碳灭火系统设计

高压管网式全淹没二氧化碳灭火系统设计

陈应新 南京扬子石油化工设计工程有限责任公司（210048）

摘 要 本文全面地阐述了高压管网式全淹没二氧化碳灭火系统的灭火机理、适用范围

、组成、启动方式、技术性能、动作程序、安装要求、标志、相关专业设计要求、 设计程序、设计要点。

关键词 高压 管网式 全淹没 二氧化碳灭火系统 设计

由于火灾类别的特性和消防形式的适用性，许多场所或部位不能采用水消防形式，而适宜采用气体灭火消防形式。随着消防标准的提高，二氧化碳灭火系统作为气体灭火最主要的形式，其应用日趋普遍。本文结合工程实例，对二氧化碳灭火系统进行全面阐述。 1. 二氧化碳灭火系统概述 1.1 二氧化碳灭火剂性质

在常温常压条件下，二氧化碳为气相，是一种无色、无味、干燥的惰性气体，比空气重1.53倍，无腐蚀，不导电。灭火后完全气化，没有残留物，不污损保护物，对大气臭氧层无破坏，且来源广泛、价格低廉。二氧化碳灭火剂长期储存不变质，在高温环境和低温环境均适用。二氧化碳所需的灭火浓度对人有害。

1.2 二氧化碳灭火剂灭火机理

二氧化碳灭火剂灭火机理是主要窒息，其次是冷却。

灭火时大量的二氧化碳喷射到防护区（或直接喷向保护对象），降低了防护区（或保护对象周围）空气中的氧含量。当空气中二氧化碳含量达到30～35％（体积百分比），绝大多数可燃物将被窒息。其次，二氧化碳从储存容器中喷射出来，压力骤然下降，二氧化碳迅即由液态转变为气态时，由于膨胀作用而吸收热量（气化热值138大卡/kg），对防护区（或保护对象）有一定的冷却作用。 1.3 二氧化碳灭火系统适用范围

二氧化碳灭火系统对易燃液体火灾、易燃气体火灾、电气火灾有较好的灭火性能。 1.3.1 适用火灾类别

（1）灭火前可切断气源的气体火灾；

（2）液体火灾或石蜡、沥青等可熔化的固体火灾；

（3）固体表面火灾及棉毛、织物、纸张等部分固体深位火灾； （4）电气火灾。 1.3.2 不适用火灾类别

（1）硝化纤维、火药等含氧化剂的化学制品火灾； （2）钾、钠、镁、钛、锆等活泼金属火灾； （3）氢化钾、氢化钠等金属氢化物火灾。 1.3.3 适用场所

（1）电子计算机房、电气仪表控制中心、通讯机房；

（2）机柜间、电气设备间（变电所、配电间、发电机组）、电缆隧道； （3）图书库房、数据储存间、银行金库；

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（4）飞机发动机舱、船舶发动机舱、发动机实验室、汽车库； （5）油罐、油槽、油泵间、静电喷漆间、危险品库； （6）食品仓库、烟草库。

2. 二氧化碳灭火系统分类

2.1 按照储存压力分类

按照二氧化碳灭火剂储存压力分为高压系统、低压系统。 （1）高压系统

二氧化碳灭火剂以液态储存，储存压力5.17MPa，储存温度0～50℃，采用压力等级15MPa的高压钢瓶储存，充装率0.6～0.67kg/L，其规格有40L、70L，分别储存24kg、42kg。

优点：二氧化碳灭火剂储存无需配置制冷保温系统，无日常运行能耗，管理方便、维护简单。 缺点：操作不灵活，系统一旦启动就无法关闭。高压系统的启动需外部气源。 适用条件：二氧化碳灭火剂储存量较小的灭火系统。 （2）低压系统

二氧化碳灭火剂以液态储存，储存压力2.1MPa，储存温度－20～－18℃，采用低压储罐储存，充装率0.9～0.95kg/L。

优点：二氧化碳灭火剂储存量大，通常在t级以上，直至10t级，最大100t。操作灵活，系统随时可以关闭，对火灾探测报警系统、灭火控制系统的误动作提供了补救措施。低压系统的启动无需外部气源。 缺点：二氧化碳灭火剂储存需配置制冷保温系统，有日常运行能耗，管理不便、维护复杂。 适用条件：二氧化碳灭火剂储存量较大的灭火系统。 2.2 按照灭火方式分类

按照灭火方式分为全淹没系统、局部应用系统。 （1）全淹没系统

在规定的时间内，向防护区喷射设计规定用量的二氧化碳，并使其均匀地充满整个防护区的灭火系统。二氧化碳灭火剂呈雾状喷射。 适用条件：有限封闭空间。 （2）局部应用系统

向保护对象以设计喷射率直接喷射二氧化碳，并持续一定时间的灭火系统。二氧化碳灭火剂呈液态喷射。

适用条件：敞开空间。 2.3 按照分配形式分类

按照分配形式分为组合分配系统、单元独立系统。 （1）组合分配系统

1套二氧化碳灭火剂储存装置通过管网的选择分配，保护2个或2个以上防护区（或保护对象）的灭火系统。

（2）单元独立系统

1套二氧化碳灭火剂储存装置保护1个防护区（或保护对象）的灭火系统。 2.4 按照结构形式分类

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按照结构形式分为管网式、无管网式。

管网式适用条件：二氧化碳灭火剂储存量较大的灭火系统。 无管网式适用条件：二氧化碳灭火剂储存量较小的灭火系统。

3. 高压管网式全淹没二氧化碳灭火系统

3.1 组成

高压管网式全淹没二氧化碳灭火系统由二氧化碳灭火剂储存装置、启动瓶装置、管网系统组成。灭火系统可以独立工作，也可以与火灾探测报警系统、灭火控制系统联锁而联动工作。 （1）二氧化碳灭火剂储存装置

二氧化碳灭火剂储存装置由储存容器（高压钢瓶）、容器阀、储存容器框架（包括称重检漏装置）、高压金属软管、集流管、安全阀、压力开关、单向阀、选择阀组成。 （2）启动瓶装置

启动瓶装置由高压氮气启动瓶、容器阀、启动瓶框架、启动管道组成。 （3）管网系统

管网系统由管道、管件、喷头组成。 3.2 启动方式

3种启动方式，自动、电气手动、机械应急操作。

无人值班，采用自动；有人值班，采用电气手动。启动方式（自动、电气手动）的转换，通过气体灭火系统控制盘（设置在控制室或值班室）实现。 3.3 技术性能

（1）防护区设置火灾探测器，就地、控制室或值班室分别输出声、光报警信号。

（2）防护区门外设置手动控制盒，手动控制盒内设置“电气手动”、“紧急停止”按钮。“电气手动”按钮为启动灭火系统，“紧急停止”按钮为紧急停止灭火系统的启动。

（3）每个防护区对应灭火系统的1个选择阀（电磁阀），选择阀（电磁阀）开启信号DC24V/1.1A。 （4）控制室或值班室设置气体灭火系统控制盘，其具备以下功能： a. 灭火系统启动方式（自动、电气手动）的转换；

b. 与防护区的火灾探测器联锁，当灭火系统启动方式为自动，能够自动（联锁）启动灭火系统； c. 人工确认发生火灾，需要启动灭火系统，能够电气手动启动灭火系统；

d. 人工确认不需要启动灭火系统，在灭火系统启动之前，能够紧急停止灭火系统的启动；

e. 无论灭火系统启动方式如何，执行启动指令30s（延迟时间）后，输出启动信号至灭火系统的电磁阀（安装在二氧化碳钢瓶储存间）；

f. 执行启动指令后，能够输出触点（开关）信号自动（联锁）关闭防护区的通风设备和通风管道中的防火阀。 3.4 动作程序 参见图1。

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图1 动作程序方框图 3.5 安装要求 （1）安装分为灭火系统设备和管道，根据设计图纸及现场情况进行。

（2）灭火系统设备设置框架，保证设计尺寸，固定牢固，操作、观察方便，外形美观。

（3）管道材质20＃无缝钢管，应符合GB8163的要求，无缝钢管内外镀锌。管道安装后进行水压强度（气压）试验，试验压力15MPa（气压12MPa），持续5min无明显滴漏（或明显漏气），而且管道不应变形。 （4）管道安装完毕，进行气密性试验，试验介质为氮气或压缩空气，试验压力10MPa。在无气源补充的条件下，持续3min，压力下降不得超过试验压力的10％。 （5）分布管道的水平定向敷设坡度，取顺向1～3/1000；

（6）管道支、吊架的安装执行《气体灭火系统施工及验收规范》（GB50263－97）第3.6.3条的要求。 3.6 标志

防护区附近设置警告牌，警告牌上包括以下内容：“报警时或喷射灭火剂时，应立即撤离该区域！”，“彻底通风前，请不要进入该区域！”。

4. 土建专业设计要求

4.1 防护区

（1）防护区为有限封闭空间。

（2）防护区的围护结构及门、窗的耐火极限不低于0.50h，吊顶的耐火极限不低于0.25h；围护结构

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