气体灭火系统在高压配电室中的应用

李长宽

(水发规划设计有限公司,山东 济南 250100)

0 引言

气体灭火系统是新型火灾灭火装置,多用于配电室、电力设备、仓储、工业等场所,可以灭火、清除火源,并在一定时限内替代传统方法,使火灾得到较好控制。当发生火灾时,气体灭火系统的控制系统将启动灭火程序。气瓶组内的灭火气体经过释放装置进入管道,经过喷头喷射到火源区域,使氧气浓度下降,切断火灾供氧源,从而达到灭火目的。在喷射气体过程中,一般会有自动或手动喷雾降温装置,确保火灾被完全控制[1]。

1 气体灭火系统组成和系统控制方式

气体灭火系统是指平时灭火剂以液体、液化气体或气体状态存储于压力容器内,灭火时以气体(包括蒸汽、气雾)状态喷射作为介质的灭火系统,能在防护区空间内形成各方向均一的气体浓度,而且至少能保持该灭火浓度达到规范规定的时间,从而扑灭该防护区的火灾。系统包括储存容器、容器阀、选择阀、液体单向阀、喷嘴和阀驱动装置等。气体灭火系统组成示意图见图1。

图1 气体灭火系统组成示意图

1.1 组成

气瓶组：存储灭火气体的容器,通常由钢制或复合材料制成,经过特殊设计和处理,能承受高压和热量[2]。

灭火装置：通常为自动喷头,根据场所大小和危险程度设置灭火装置的数量和喷射位置。

管道系统：连接气瓶组和灭火装置的管路,采用高压软管或金属管道。

控制系统：控制气瓶组开启、气体灭火装置喷射、火灾检测、人员警报等。

1.2 系统控制方式

a. 自动控制状态[3]

当保护区域中任何1个火灾探测器报警后,系统将启动警铃发出预火警信号;当保护区域中有第2个火灾探测器报警后,系统将立即启动声、光报警火警信号,自动关闭保护区内风阀,切断保护区内非消防电源;经过30 s延时后,系统将自动打开七氟丙烷启动钢瓶的电磁阀,将七氟丙烷灭火药剂喷放至着火保护区域,同时触发保护区门口上方的气体释放灯。火灾报警流程见图2。

图2 火灾报警流程

b.手动控制状态

当保护区域中任何1个火灾探测器报警后,系统将启动警铃发出预火警信号,当保护区域中有第2个火灾探测器报警后,系统将立即启动声、光报警信号,但系统不会自动打开七氟丙烷启动钢瓶的电磁阀,只有采用人工方式手动按下启动钢瓶的电磁阀控制按钮,才能开启七氟丙烷钢瓶灭火。

c.应急操作

当自动控制和手动控制均失效时,需要进行应急操作,此时需要在钢瓶柜内采用人工方式启动七氟丙烷电磁阀[4]。

2 高压配电室气体灭火系统设计重点

2.1 灭火系统选择

目前高压配电室主要采用七氟丙烷灭火系统。七氟丙烷灭火系统在配电室消防设计中可以采用有管网全淹没灭火形式和无管网全淹没灭火形式,2种形式可在具体工程中进行投资比较后,再决定采用最优方式[5-6]。

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2.2 灭火剂储备装置数量

七氟丙烷灭火系统规范中明确规定,防护区内灭火浓度应为校核设计最高环境温度下的最大灭火浓度[7],并应符合以下规定。

a. 对于经常有人工作的防护区,防护区内灭火剂最大浓度不应超过安全值。

b.对于经常无人工作的防护区,或平时虽有人工作但能保证在系统报警后最长30 s延时结束前撤离的防护区,防护区内灭火剂最大浓度不宜超过安全值。

实际在很多工程中,都将此问题忽略不计,原因为设计者不了解此类问题或者有意避开以求增加利润。然而此问题从安全角度考虑非常重要,设置灭火设施是为保证生命安全和减少财产损失,若忽略此问题相当于增加了潜在危险因素。

2.3 防火分区划定

每个气体灭火系统在设计时都要先进行灭火分区划定,灭火分区划定的结果可直接影响整个工程造价,由于每个工程的工艺流程不同,灭火分区的划定也不同[8],具体划分方法如下。

2个屏蔽配电室被套装在主配电室内。灭火分区划定存在2种不同情况：一是将3个房间划成1个区域,采用全淹没单元独立系统进行灭火,即3个区域中任何1个区域发生火灾时,3个房间同时发出警报,并同时喷放药剂;二是将3个房间当成3个独立的防火分区,采用1套组合分配全淹没灭火系统,任何1个房间发生火灾时,3个房间同时报警,但系统只向发生火灾的区域喷放灭火药剂。

在2种方案中,前者使用药剂量要大于后者,3个房间实际被当作1个独立灭火区,但投资相对后者要高。后者情况需要模拟火灾现场后再定,若配电室A着火,全部房间报警,人员全部撤离,药剂只输送到配电室A;若主配电室发生火灾,全部房间报警,人员全部撤离,药剂输送到主配电室,基本无任何危险情况发生。警报区域可划定为1个报警区域,灭火区域划定为3个独立的保护区,并按照气体保护区要求设置外开门及围护结构。可见,后者方案从使用和投资方面来看更加合理。

2.4 手动启动按钮设置原则

在气体灭火系统设计中经常会碰到1个保护区具有2个或2个以上出口,一般在每个出口都会设置手动启动和停止按钮。这种方式从便捷层面上讲反应速度最快,但在火灾发生时,不同出口的工作人员对火灾判断具有局限性,有可能出现判断不统一的时候,导致延误灭火最佳时间,造成设备损坏,所以在设计过程中应该设置唯一的启动按钮[9-10]。

2.5 警报装置安装位置和数量

警报装置一般使用警铃和声光报警器,一些配电室气体灭火工程中将警铃和声光报警器安装在出口外,目的是警告外面的人员配电室内发生了火灾,而配电室里面的人员却收不到警告[11]。最理想的办法是在配电室内同时设置警铃和声光报警器,其中警铃是用来告知配电室区域有火灾发生,即2个探测器中1个已经动作,声光报警器响铃是告知工作人员火灾已经被系统确认并且处在延时喷放阶段。同时在出口外并联1个警铃,里外同时响,并且在门外设置放气指示灯。这样既警告了配电室内的人员,又警告了配电室外的人员,使得火灾发展进度被准确认知,有利于整个配电室的灭火和人员疏散。

2.6 灭火控制器安装位置选择

3 某厂站高压配电室气体灭火系统设计

本高压配电室为新建工业建筑工程,建筑耐火等级为2级,防火类别为戊类,使用年限为50年,抗震设防烈度为7度,主体为框架结构,层数为1层,高压配电室建筑高度为3.6 m,长度为11 m,宽度为8.5 m,建筑面积为93.5 m2,室内外高差为0.3 m,并采用七氟丙烷灭火系统进行保护。

高压配电室气体灭火系统设计参数如下：依据《气体灭火系统设计规范》规定,灭火设计浓度取10%;计算保护空间实际容积为336.6 m3;计算灭火剂设计用量为272.7 kg;设计灭火剂喷放时间为7 s;本系统设定4只JP型喷头,其保护半径为7.5 m,并按照保护区平面均匀布置。

气体灭火系统示意图见图3,系统管网设计示意图见图4。

图3 气体灭火系统示意图

图4 系统管网设计示意图

4 结语

作为一种先进的灭火技术,气体灭火已经成为全球火灾控制的重要手段之一。随着电力行业迅速发展,对于气体灭火设备的需求将逐步增多。气体灭火系统不需要使用水或其他介质,对设备和现场不会留下任何残留物质,因而适用于各种场所。气体灭火系统可以根据需要灵活控制灭火量,能够迅速响应和启动,从而快速灭火,减少火灾损失,且在灭火过程中不会产生二次爆炸和火灾扩散,安全可靠。