七氟丙烷滅火系統(tǒng)在電廠的應(yīng)用

趙義文

(福建寧德核電有限公司，福建 寧德 355200)

0 引言

氣體滅火系統(tǒng)較水滅火、泡沫滅火、干粉滅火等系統(tǒng)具有其特殊優(yōu)勢(shì)。如:滅火劑化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)備和物品污染小，滅火后易于清理，可用于撲救大部分可燃液體火災(zāi)、可燃?xì)怏w火災(zāi)、固體表面火災(zāi)及電氣火災(zāi)等，故該系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于保護(hù)貴重物品、重要儀器儀表、通信機(jī)房等重要設(shè)備和場(chǎng)所中。其中,在電廠領(lǐng)域中主要用于保護(hù)控制中心機(jī)房、電子計(jì)算機(jī)房、?；穾?kù)、儀器儀表間、重要的檔案資料室及重要物資庫(kù)等。

電廠中的氣體滅火系統(tǒng)主要有七氟丙烷、IG541等，下面重點(diǎn)介紹七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)。七氟丙烷作為一種潔凈氣體滅火劑，具有無(wú)色無(wú)味、低毒、不導(dǎo)電、不污染被保護(hù)對(duì)象等特點(diǎn)，對(duì)保護(hù)精密電子設(shè)備及貴重物品非常有利。

隨著七氟丙烷氣體滅火裝置生產(chǎn)廠家的增多，產(chǎn)品價(jià)格的下降，國(guó)內(nèi)應(yīng)用七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)保護(hù)的場(chǎng)所越來(lái)越多，但是在進(jìn)行滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)依舊存在著很多弊端，在一定程度上影響了七氟丙烷的滅火效果。

1 組合分配系統(tǒng)設(shè)置計(jì)算問(wèn)題

某電廠倉(cāng)庫(kù)的一、二、三層精密儀器及通用備件倉(cāng)庫(kù)都為七氟丙烷防護(hù)區(qū)，氣瓶間設(shè)在二樓，設(shè)計(jì)溫度20 ℃，噴放時(shí)間小于10 s。為簡(jiǎn)化分析，只選取一、二、三層各一個(gè)房間進(jìn)行計(jì)算，設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)參數(shù)

1.1 增壓壓力不足問(wèn)題

二層N09、三層N13儲(chǔ)存氣瓶增壓壓力為2.5 MPa,不滿足最不利點(diǎn)噴頭工作壓力的要求。建議將儲(chǔ)存氣瓶增壓至二級(jí)(4.2 MPa)或三級(jí)(5.6 MPa)。

1.2 滅火劑噴放不均勻問(wèn)題

GB 50370《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)第4.1.8條:噴頭的布置應(yīng)滿足噴放后氣體滅火劑在防護(hù)區(qū)內(nèi)均勻分布的要求。

(1) 氣體設(shè)計(jì)用量分配不合理。一層N07氣體保護(hù)區(qū)房間被均勻分成兩個(gè)噴放單元，各布置了8個(gè)噴頭，但其中一個(gè)噴放單元的8個(gè)噴頭對(duì)應(yīng)的瓶組為10個(gè)氣瓶，另一個(gè)噴放單元的8個(gè)噴頭對(duì)應(yīng)的瓶組為5個(gè)氣瓶。滅火劑在該防護(hù)區(qū)內(nèi)的噴放極不均勻，且5個(gè)氣瓶對(duì)應(yīng)區(qū)域藥劑量不足。建議按每8個(gè)噴頭一組對(duì)應(yīng)設(shè)置8個(gè)氣瓶。

(2) 噴頭布置不均勻、不合理:二層N09，一個(gè)保護(hù)區(qū)內(nèi)，劃分了兩個(gè)噴放區(qū)380 m2和400 m2，兩個(gè)噴放區(qū)對(duì)應(yīng)的噴頭數(shù)相同，對(duì)應(yīng)的滅火劑用量相同，但兩個(gè)噴放區(qū)保護(hù)面積相差較大，造成面積大的部分對(duì)應(yīng)藥劑量不足。建議對(duì)應(yīng)面積較大部分噴放區(qū)增加滅火藥劑量。

1.3 管道內(nèi)部容積過(guò)大問(wèn)題

《規(guī)范》第3.3.11條:管網(wǎng)的管道內(nèi)容積，不應(yīng)大于流經(jīng)該管網(wǎng)的七氟丙烷儲(chǔ)存量體積的80 %。

《規(guī)范》第3.3.15-5條導(dǎo)出:噴放前，七氟丙烷滅火劑儲(chǔ)存量體積可按如下公式計(jì)算:

式中，n為儲(chǔ)存容器的數(shù)量(個(gè))；Vb為儲(chǔ)存容器的容量(m3）；V0為噴放前全部?jī)?chǔ)存容器內(nèi)的氣相總?cè)莘e(m3）；η為充裝量(kg/m3);γ為七氟丙烷液體密度(kg/m3）。按《規(guī)范》要求：管網(wǎng)的管道內(nèi)容積Vp≤80 %V滅火劑。

以三層N13最遠(yuǎn)端七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)管網(wǎng)圖為例。通過(guò)“兆龍軟件”計(jì)算后得出:一層N07、二層N09、三層N13管網(wǎng)的管道內(nèi)容積Vp大于流經(jīng)該管網(wǎng)的七氟丙烷儲(chǔ)存量體積V滅火劑的80 %,不能滿足藥劑在設(shè)計(jì)噴放時(shí)間內(nèi)被有效利用。

建議一層N07,將10個(gè)瓶組對(duì)應(yīng)主管道長(zhǎng)度縮短4 m以上(優(yōu)化管網(wǎng)路徑);二層N09,將氣瓶間至氣體保護(hù)區(qū)之間的22 m主管道管徑由150 mm調(diào)整為100 mm;三層N13,將氣瓶間至氣體保護(hù)區(qū)之間的主管道管徑由150 mm調(diào)整為100 mm。方案調(diào)整后經(jīng)“兆龍軟件”計(jì)算，滿足管網(wǎng)的管道內(nèi)容積不大于流經(jīng)該管網(wǎng)的七氟丙烷儲(chǔ)存量體積的80 %要求。

1.4 滅火劑儲(chǔ)存量未計(jì)算剩余量

根據(jù)《規(guī)范》第3.3.14條，滅火劑用量按下式計(jì)算：

式中，W為滅火設(shè)計(jì)用量或惰化設(shè)計(jì)用量（kg）；C1為滅火設(shè)計(jì)濃度或惰化設(shè)計(jì)濃度(%）；S為滅火劑過(guò)熱蒸氣在101 kPa大氣壓和防護(hù)區(qū)最低環(huán)境溫度下的質(zhì)量體積(m3）；V為防護(hù)區(qū)凈容積(m3）；K為海拔高度修正系數(shù)。其中，

式中，T為防護(hù)區(qū)最低溫度(℃)；K1=0.126 9；K2=0.000 513。當(dāng)T=20 ℃時(shí)，計(jì)算S=0.137 16。

當(dāng)?shù)睾０胃叨燃s0 m,查詢GB 50370—2005附錄B可知:修正系數(shù)K=1;將S，K以及表2中的有關(guān)參數(shù)代入式(2)，計(jì)算滅火劑用量為：

實(shí)際滅火劑充裝量為:107×15=1 605 kg。

《規(guī)范》第3.3.14條規(guī)定，系統(tǒng)滅火劑儲(chǔ)存量應(yīng)按下式計(jì)算:

式中，W0為系統(tǒng)滅火劑儲(chǔ)存量(kg)；ΔW1為儲(chǔ)存容器內(nèi)的滅火劑剩余量(kg）；ΔW2為管道內(nèi)的滅火劑剩余量(kg）。

假定單個(gè)180 L氣瓶滅火劑剩余量為6 kg,系統(tǒng)為均衡管網(wǎng)ΔW2=0;滅火劑總充裝量應(yīng)為:

單瓶充裝量應(yīng)為:1 695/15=113 kg。

設(shè)計(jì)時(shí)未考慮滅火劑剩余量，不能滿足保護(hù)區(qū)設(shè)計(jì)滅火濃度所需藥劑量的要求。建議按照是否滿足滅火濃度不小于8 %的要求進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證，對(duì)于不滿足要求的，提高儲(chǔ)瓶的充裝量。

1.5 現(xiàn)場(chǎng)管網(wǎng)長(zhǎng)度不符合《規(guī)范》規(guī)定

根據(jù)七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)的設(shè)備、管網(wǎng)布置情況,現(xiàn)場(chǎng)管網(wǎng)最長(zhǎng)達(dá)到了60 m，而《氣體消防系統(tǒng)選用、安裝與建筑滅火器配置》規(guī)定，七氟丙烷內(nèi)儲(chǔ)壓2.5 MPa系統(tǒng)滅火劑輸送距離不大于30 m。對(duì)于是否存在增壓壓力不足及是否滿足規(guī)范要求“管網(wǎng)的管道內(nèi)容積,不應(yīng)大于流經(jīng)該管網(wǎng)的七氟丙烷儲(chǔ)存量體積的80 %”，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)繪制CAD圖，進(jìn)行了軟件驗(yàn)證。通過(guò)“兆龍消防工程CAD軟件”(以下簡(jiǎn)稱“兆龍軟件”)計(jì)算后，發(fā)現(xiàn)一、二、三層氣體滅火系統(tǒng)都不同程度存在不符合規(guī)范的現(xiàn)象，再不斷調(diào)整參數(shù)，并最終通過(guò)“兆龍軟件”驗(yàn)證。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)選取問(wèn)題

2.1 設(shè)計(jì)滅火濃度過(guò)大

《規(guī)范》第3.3.3條規(guī)定:圖書、檔案、票據(jù)和文物資料庫(kù)等防護(hù)區(qū)，滅火設(shè)計(jì)濃度宜采用10 %?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)例中，有5個(gè)檔案庫(kù)設(shè)計(jì)濃度到達(dá)了10.73 %，超過(guò)了七氟丙烷有毒性反應(yīng)(LOAEL)濃度10.5 %，增大了安全風(fēng)險(xiǎn)。

建議通過(guò)計(jì)算調(diào)整氣瓶充裝率，使檔案室的設(shè)計(jì)滅火濃度大于10 %，小于10.5 %，并兼顧其他組合分配防護(hù)區(qū)域的設(shè)計(jì)滅火濃度。

2.2 噴放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

《規(guī)范》第3.3.7條規(guī)定:在通信機(jī)房和電子計(jì)算機(jī)房等防護(hù)區(qū)，設(shè)計(jì)噴放時(shí)間不應(yīng)大于8 s;在其他防護(hù)區(qū)，設(shè)計(jì)噴放時(shí)間不應(yīng)大于10 s。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例如表2。

表2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例

建議將計(jì)算機(jī)房等防護(hù)區(qū)內(nèi)氣體滅火設(shè)計(jì)噴放時(shí)間不應(yīng)大于8 s，可通過(guò)提高儲(chǔ)瓶壓力等級(jí)方式實(shí)現(xiàn)。

3 氣體滅火系統(tǒng)變更問(wèn)題

3.1 防護(hù)區(qū)不能自動(dòng)關(guān)閉問(wèn)題

AB庫(kù)房三層是一間大倉(cāng)庫(kù)，面積40 m×30 m,層高5.31 m。原設(shè)計(jì)將其作為一個(gè)七氟丙烷氣體滅火保護(hù)區(qū)，后考慮到不符合《規(guī)范》第3.2.4規(guī)定“采用管網(wǎng)滅火系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)防護(hù)區(qū)的面積不宜大于800 m2，且容積不宜大于3 600 m3”，在正中間增加了隔墻，平均劃分了兩個(gè)防護(hù)區(qū)。

《規(guī)范》第6.0.3規(guī)定:防護(hù)區(qū)的門應(yīng)向疏散方向開(kāi)啟,并能自行關(guān)閉。本變更出現(xiàn)以下問(wèn)題:原設(shè)計(jì)在中間位置的兩臺(tái)風(fēng)機(jī)被封閉在一個(gè)房間內(nèi)，回風(fēng)口只留在了一側(cè)，導(dǎo)致兩個(gè)防護(hù)區(qū)中間的大門在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，一個(gè)防護(hù)區(qū)通風(fēng)不暢，必須將中間的防火門長(zhǎng)期處于打開(kāi)狀態(tài)，且在火災(zāi)啟動(dòng)氣體滅火系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)也不能自動(dòng)關(guān)閉。

建議拆除風(fēng)機(jī)房，將兩臺(tái)風(fēng)機(jī)用實(shí)體隔墻分割在各自的防護(hù)區(qū)內(nèi)，在變更改造過(guò)程中應(yīng)系統(tǒng)性地考慮現(xiàn)場(chǎng)改變對(duì)其他方面的影響，避免出現(xiàn)顧此失彼情況。

3.2 泄壓面積不滿足要求

現(xiàn)場(chǎng)部分泄壓口被封閉在吊頂內(nèi)，影響泄壓效果。建議拆除部分吊頂。

4 選擇閥的操作問(wèn)題

選擇閥是組合分配氣體滅火系統(tǒng)中，用來(lái)控制滅火劑釋放到起火防護(hù)區(qū)的閥門。選擇閥平時(shí)都是關(guān)閉狀態(tài)。選擇閥的啟動(dòng)方式有氣動(dòng)方式和電動(dòng)方式，這兩種啟動(dòng)方式均要設(shè)置手動(dòng)應(yīng)急操作裝置，以便在氣體滅火系統(tǒng)自動(dòng)失靈時(shí)仍能將閥門打開(kāi)。

《規(guī)范》第5.0.9條:組合分配系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，選擇閥應(yīng)在容器閥開(kāi)啟前或同時(shí)打開(kāi)。

該設(shè)計(jì)中，選擇閥有以下問(wèn)題:多個(gè)防護(hù)區(qū)都有2個(gè)以上選擇閥，選擇閥較大、操作困難且設(shè)置位置較高，需要蹬梯，不利于操作。

建議按照《規(guī)范》要求，將選擇閥操作手柄安裝在操作面一側(cè)且安裝高度不應(yīng)超過(guò)1.7 m。

5 系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)問(wèn)題

表3是該電廠設(shè)計(jì)的七氟丙烷氣瓶以及充裝量參數(shù)。

表3 設(shè)計(jì)實(shí)例

在5個(gè)廠房設(shè)置有5個(gè)消防氣瓶間，用到多個(gè)廠家，多個(gè)氣瓶型號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)需要的設(shè)計(jì)滅火濃度主要有8 % (用于固體可燃物和計(jì)算機(jī)房滅火)和10 % (用于檔案室滅火),各個(gè)氣體滅火系統(tǒng)均未設(shè)計(jì)備用氣瓶，后續(xù)考慮按照最大防護(hù)區(qū)所用氣瓶規(guī)格進(jìn)行備用，增加了氣瓶維保數(shù)量。

建議在設(shè)計(jì)時(shí)統(tǒng)籌規(guī)劃，考慮各個(gè)防護(hù)區(qū)需要的設(shè)計(jì)滅火濃度范圍及所需藥劑量，通過(guò)優(yōu)化計(jì)算，可大大減少現(xiàn)場(chǎng)氣瓶規(guī)格，備用氣瓶數(shù)量也可大幅減少，在不影響正常使用前提下可節(jié)約大筆費(fèi)用。

6 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)今環(huán)保壓力普遍增大前提下，七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)以其清潔、低毒、滅火效能高等優(yōu)點(diǎn)，成為哈龍?zhí)娲a(chǎn)品中應(yīng)用最廣泛的一種潔凈氣體滅火系統(tǒng)。然而該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些設(shè)計(jì)問(wèn)題值得人們重視。綜上所述，在進(jìn)行七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施時(shí)，應(yīng)充分了解每個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)的意義，合理取值，才能保證滅火系統(tǒng)的有效性。