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超細干粉滅火系統的特點及應用前景分析

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超細干粉滅火系統的特點及應用前景分析

發布日期:2015-02-27 15:54 來源:http://sgprapplication.com 點擊:

  干粉滅火劑最早是20世紀30年代由美國Ansul公司開發出的以碳酸氫鈉為基料的干粉滅火劑,而干粉滅火系統的研究與應用歷史也較早,據日本的消防資料介紹,日本1969年已將干粉滅火設備用于汽車庫和儲油罐保護;我國在1970年已將干粉滅火設備用于淬火油槽(池)和室內變壓器保護;1975年,前蘇聯的消防資料介紹已將干粉滅火設備用于大型醇類儲罐保護。1974年~1975年,天津消防科研所與吉林化學工業公司化肥廠等單位聯合進行了儲油罐干粉自動滅火系統的試驗研究,并進行了中型航空煤油罐中間滅火試驗。后來,天津消防科研所又研制了兩種D類干粉滅火劑,以氯化鈉為主要原料的D類干粉滅火劑和以碳酸氫鈉為主要原料的BCD類干粉滅火劑,但是,沒就這兩種D類干粉滅火劑進行D類干粉滅火系統工程應用研究;并且,因成本等原因也沒再推廣應用。


  總之,工程應用較成熟的干粉滅火系統是BC類和ABC類干粉滅火系統,D類干粉滅火系統技術上不夠成熟,國內之前基本是進口意大利等國家的產品;超細干粉滅火技術是2001年由武漢綠色消防器材有限公司國內首家送檢合格的一種新型干粉滅火劑,一直以來,國內企業都停止在無管網滅火裝置(含短管網柜式滅火裝置)上,近兩年起才有超細干粉生產企業在研發超細干粉滅火系統,其中有武漢綠色消防器材有限公司于今年五月份首次按《干粉滅火系統零部件通用技術條件》(16668-2010)送檢合格貯氣瓶型和貯壓型兩個系列的超細干粉滅火系統,為國內超細干粉滅火系統的研發、檢驗提供了有益的實踐及試驗數據,本文就相關技術作一些簡單介紹。


  一、超細干粉滅火劑


  滅火組分是干粉滅火劑的核心,能夠起到滅火作用的物質主要有:KCO、KHCO、NaCl等,目前國產的普通干粉滅火劑主要有:磷酸銨鹽、碳酸氫鈉干粉滅火劑。每種滅火粒子都存在一上限臨界,粒徑小于臨界粒徑的粒子全部起滅火作用,大于臨界粒徑的粒子滅火效能急劇降低,但其動量大,通過空氣對小粒子產生空氣動力學拉力,迫使小粒子緊隨其后,撲向火焰中心,而不是未到火焰就被熱氣流吹走,降低滅火效率,常用干粉滅火劑粒度在10~75μm之間,這種粒子彌散性較差,比表面積相對較小。因此,定量干粉所具有的總比表面積小,單個粒子質量較大,沉降速度較快,受熱時分解速度慢,導致其捕捉自由基的能力較小,故滅火能力受到限制,一定程度上限制了干粉滅火劑使用范圍。干粉滅火劑粒子粒徑與其滅火效能直接相關聯,滅火組分臨界粒徑愈大,滅火效果愈好。所以,制備在著火空間可以均勻分散、懸浮的超細滅火粉體,保證滅火組分粒子活性,降低單位空間滅火劑使用量是提高干粉滅火劑滅火效能的很有效手段。超細干粉滅火劑正是基于這個理論開發出的新產品,它成功地把干粉滅火技術拓展到大空間全淹沒自動滅火方面。


  1.1ABC超細干粉滅火劑


  據文獻記載:英國KIDD公司在七十年代采用噴霧干燥技術研制出粒徑<5μm的碳酸氫鉀超細高效干粉滅火劑,經全淹沒式滅火實驗表明:滅火效能是一般滅火劑的10倍;由于所需設備和工藝要求復雜,至今未能推廣應用。國內武漢綠色消防器材有限公司于1997年開始超細干粉研究,采用氣流粉碎技術制備出一種能整體防潮,不須硅化處理即能保證粉體流動性好、不吸潮、不結塊、滅火效率高的ABC超細干粉滅火劑,干粉平均粒徑<5μm,90%粒徑<10μm,最小滅火濃度僅為65g/m3,無毒無害、對物體無腐蝕、對人體呼吸道無刺激、高絕緣性;率先把超細干粉滅火理論轉化為產品并實現了批量生產。


  超細滅火粒子由于比表面積大,活性高,受熱分解速度快,捕獲自由基能力強,故滅火效能急劇提高能在空氣中懸浮數分鐘,形成相對穩定的冷氣溶膠,所以,不僅滅火效能很高,且使用方法也完全不同于一般傳統干粉滅火劑,超細干粉滅火劑可以長時間懸浮,它能類似氣體釋放并能繞過障礙物,散布到各個角落,在相對封閉的空間實現全淹沒式滅火。因干粉滅火時粉體沉降后的物理覆蓋特點,又能實現大空間內(或開放場所)局部淹沒方式滅火。使干粉滅火得到技術拓寬應用。


  1.2D類超細干粉滅火劑


  D類干粉滅火劑在我國多見于保護三乙基鋁(該物質遇空氣燃燒、遇水爆炸,只能用D類干粉滅火)助催化劑儲存及配置系統,早年如遼化聚丙烯裝置催化劑卸料站采用了意大利引進D類干粉滅火系統,天津乙烯工程三乙基鋁儲罐也采用了意大利引進的D類干粉滅火系統,上海金山石化三乙基鋁助催化劑配置系統同樣采用了意大利引進D類干粉滅火系統,這些系統最初是從意大利引進。近幾年國內石化企業除進口以色列、德國D類干粉外,逐漸開始使用國產D干粉,D類超細干粉滅火劑于2006年由武漢綠色消防器材有限公司開發成功,原名“特種超細干粉滅火劑”,現更名為“烷基D類火災專用超細干粉滅火劑”,它是在ABC超細干粉滅火劑的基礎上修改配方,添加重碳酸鈉類原料,滅火機理在于以化學反應為主,鈍化金屬表面,再加入能與烷基類物質發生反應的礦物質成份,在火焰的作用下,與烷基類物質發生反應生成結殼物,加上粉末沉降后覆蓋可有效防止復燃,對撲救三乙基鋁、正丁基鋰等具有極強的滅火能力,同時,原有撲救ABC火災的性能不變;經國家權威部門檢驗,最小滅火濃度僅為5kg/㎡,用量及價格是進口產品的三分之一,為國內化工企業節約大量投資,徹底打破了進口產品的壟斷。


  二、超細干粉滅火系統


  超細干粉滅火系統是由超細干粉供應源通過輸送管道連接到固定的噴嘴上,再通過噴嘴噴放超細干粉滅火的系統。超細干粉滅火系統是石油化工、油庫、油罐、港口碼頭、機場、機庫、大型煙草庫房、物流倉庫等工程的滅火系統的重要裝備。干粉滅火系統是以氮氣為動力,向干粉罐內提供壓力,推動干粉罐內的干粉滅火劑,通過管路輸送到固定噴嘴或干粉炮,干粉槍噴出,以達到撲救易燃、可燃液體,可燃氣體和電氣設備等火災的目的。


  參照GB16668-2010標準,超細干粉滅火系統以驅動方式分類為:貯氣瓶型超細干粉滅火系統、貯壓型超細干粉滅火系統和燃氣型超細干粉滅火系統,以充裝的滅火劑類別又可分為:ABC超細干粉滅火系統、BC超細干粉滅火系統和D類超細干粉滅火系統,以固定方式分類為:固定式超細干粉滅火系統、半固定式超細干粉滅火系統(如柜式超細干粉滅火裝置)。


  2.1貯氣瓶型超細干粉滅火系統


  ZFP貯氣瓶型超細干粉滅火系統由啟動裝置(如:啟動氣瓶+電磁閥)、高壓氮氣瓶組、減壓閥、干粉罐、干粉噴頭、閥門、控制柜、干粉炮、干粉槍和鋼管等零部件組成。超細干粉滅火系統一般須與火災自動報警系統聯動,同時具備電氣手動、電氣自動、機械應急手動三種啟動方式。


  干粉罐是中壓容器,由罐體、安全閥、人孔(裝粉口)、進氣口及出粉口等組成。超細干粉滅火系統組成見圖一。


  干粉炮是由耐壓銅材和不銹鋼制成,根據要求自動干粉炮(電動或液動)可在仰角40°俯角60°回轉270°范圍內工作;手動干粉炮可在仰角70°俯角60°回轉360°范圍內工作。干粉槍與卷盤連在一起,卷盤中的軟管長度可達30-40m。


  由于超細干粉滅火劑是細微的粒子,相對普通干粉其動量小了許多,因而在干粉槍和干粉炮的射程方面不如普通干粉滅火系統,經試驗表明,超細干粉使用普通干粉炮其最大射程在15~20m,有待企業對干粉炮進行改進來提高射程,在此之前,超細干粉滅火系統的優勢應用還是在通過管道輸送到滅火場所進行全淹沒或局部淹沒方式方面。


  2.1.1貯氣瓶型超細干粉滅火系統控制


  ZFP貯氣瓶型超細干粉滅火系統(與火災報警系統聯動)的啟動方式應為電氣自動控制、電氣手動控制和機械應急啟動三種。


  a、在保護區無人看守的情況下,可將火災報警控制器的選擇開關置于“自動”位置,超細干粉滅火系統便處于自動探測、自動報警及自動釋放(探測到火警并報警后延時30S)滅火劑滅火的狀態。


  b、當保護區有人看守時,可將火災報警控制器的選擇開關置于“手動”位置。當火災探測器發出火災信號時,火災報警控制器便發出聲、光報警信號,而滅火系統不啟動。經人員確認火災,按下設置在防護區門口的緊急啟動按鈕,滅火系統啟動并釋放超細干粉滅火劑滅火(或由值班人員將報警控制器上的開關轉換到自動位置,超細干粉滅火系統即可自動完成滅火過程)。


  c、在火災報警系統失靈或消防電源斷電的情況下,超細干粉滅火系統不能自動啟動滅火;此時,現場人員可以機械方式操作,人工啟動超細干粉滅火系統。首先拔掉啟動瓶電磁閥上的保險卡簧,用力拍下手柄(或依次拔掉動力瓶上的保險插銷,直接按下每個動力瓶手柄),當聽到動力瓶氣體進入粉罐的聲音后,觀察粉罐上的壓力表,當壓力上升到1.4Mpa時,快速搖動出粉總閥上的開啟手輪,釋放滅火劑進入防護區滅火(特別提醒:如系統為組合分配方式時,必須首先確認發生火災區域的分區閥,并快速搖動分區閥上的手輪開啟閥門,然后再按上述機械應急操作全過程啟動超細干粉滅火系統)。


  d、緊急啟動或緊急停止操作:當現場人員發現防護區發生火情后,在火災報警系統還未報警的情況下,可提前直接啟動滅火系統滅火。此時,現場人員擊破緊急啟停按鈕上的防護玻璃,按下啟動按鈕,超細干粉滅火系統立即按自動滅火程序進行滅火。反之,當現場人員發現防護區并未發生火災時,而聲光報警器發出火警(或發生小型火情,可以人工撲救,不需要啟動滅火系統),在延時30S時間內,現場人員擊破緊急啟停按鈕上的防護玻璃,按下停止按鈕,可立即停止滅火系統動作程序。


  2.1.2超細干粉滅火系統的主要特點


  ZFP型超細干粉干粉滅火系統對A、B、C、D四類火災都可使用,工程設計時,應根據保護對象選用相應的超細干粉干粉滅火劑。其主要特點如下:其內充裝的是超細干粉滅火劑,滅火劑無毒、無害,對保護物無腐蝕,對人體皮膚和呼吸道無刺激,滅火迅速,滅火時間短、滅火效率高、對石油產品的滅火效果尤為顯著;充裝D類超細干粉滅火劑,可保護化工企業三乙基鋁儲罐及添加裝置等,其組合分配的保護方式特別適合化工企業三乙基鋁的儲罐及裝置(如聚丙烯塑料等產品的活化劑),并因絕緣性好,可撲救帶電設備的火災,滅火后對設備污損較小;寒冷地區不需防凍(在北方室外安裝使用,必須采用低溫鋼材制作),且可用于缺水地區;超細干粉滅火劑久貯不變質(一般可達到八年以上)。


  2.1.3系統工作原理


  超細干粉滅火系統的工作原理是:利用氮氣瓶組內的高壓氮氣經減壓閥減壓后,使氮氣進入干粉罐,其中一部分被送到罐的底部,起到松散干粉滅火劑的作用。隨著罐內壓力的升高,當干粉罐上的壓力表值達1.4MPa時,壓力控制器動作打開出粉總閥(或者定壓爆破膜片自動爆破),將壓力能迅速轉化為速度能,高速的氣粉流經過管道輸送到安裝在防護區內的噴嘴中噴出,射向火源,以化學滅火方式切斷燃燒鏈,終止燃燒;撲滅明火后,粉體沉降并覆蓋到保護物上,以物理方式防止復燃,起到迅速撲滅或抑制火災的作用。


  2.1.4超細干粉滅火系統組合分配保護


  一套超細干粉滅火系統,保護一個防護區或保護對象通常稱之為單元獨立超細干粉滅火系統;而用一套超細干粉滅火系統,保護兩個或兩個以上防護區或保護對象的系統稱之為組合分配干粉滅火系統,按GB5037-2004標準,一套組合分配超細干粉滅火系統最多只能保護八個防護區或對象,設計時須按其中最大的一個防護區計算滅火劑量,防護區及保護對象超過八個或釋放后四十八小時內不能恢復正常工作狀態的,須等量備用一套超細干粉滅火系統,并與系統管網串連,能快速與主系統切換使用。組合分配方式見圖三。


  2.2貯壓型超細干粉滅火系統


  ZFY貯壓型超細干粉滅火系統由于驅動氣體量、超細干粉滅火劑受到貯存容器容積的限制(超細干粉滅火劑松密度小于普通干粉,體積約為普通干粉的2倍),輸送超細干粉滅火劑量一般較少且輸送距離較短,主要作單元獨立系統使用,不宜用于帶有干粉槍和干粉炮的場所。貯壓型干粉滅火系統與貯氣瓶型干粉滅火系統相比,該系統無驅動裝置部分。干粉滅火劑與驅動氣體預先混裝在貯存容器中,驅動氣體一般為CO2、N2等惰性氣體。


  系統的工作壓力一般為1.4Mpa,一般也不用于組合分配方式保護。系統組成見圖四。


  2.2.1、貯壓型超細干粉滅火系統的控制


  ZFY貯壓型超細干粉滅火系統一般須與火災報警系統聯動,其啟動方式為電氣自動控制、電氣手動控制和機械應急啟動三種。


  a、在保護區無人看守的情況下,可將火災報警控制器的選擇開關置于“自動”位置,滅火系統便處于自動探測、自動報警及自動釋放(探測到火災并報警后延時30S)滅火劑滅火的狀態。


  b、當保護區有人看守時,可將火災報警控制器的選擇開關置于“手動”位置。當火災探測器發出火災信號時,火災報警控制器便發出聲、光報警信號,而滅火系統不啟動。經人員確認火災,按下手動啟動按鈕啟動滅火系統,釋放滅火劑滅火。


  C、當現場人員發現火災后,可直接轉動超細干粉滅火系統出粉球閥上的手柄(或轉盤)直接開啟球閥釋放超細干粉滅火劑滅火。


  2.2.2熱引發方式貯壓型超細干粉滅火系統(油罐專用)


  ZFY貯壓型超細干粉滅火系統的控制方式基本與ZFP貯氣瓶型相同,如果不與火災報警系統聯動的情況下(或在無電源區使用),都無法實現自動滅火,武漢綠色消防器材有限公司針對油田野外油罐無電源控制,開發出一種超細干粉滅火系統熱引發啟動裝置專利產品,這種啟動裝置還具備機械應急啟動,將其應用在ZFY貯壓型號超細干粉滅火系統上,啟動非常可靠,經在江漢油田、河南中州鋁廠等油罐上大量使用,效果很好。


  2.2.3熱引發方式貯壓型超細干粉滅火系統應用于野外油罐

  2.3燃氣式超細干粉滅火系統

  燃氣驅動型超細干粉滅火系統其驅動裝置是通過燃燒可燃固體藥劑產生高壓氣體來驅動和輸送超細干粉滅火劑。該系統的優點是通常狀況下系統無壓貯存,只有當發生火災后,燃氣驅動器接收到控制盤發出的電源信號引爆電點火頭,在干粉罐中產生高壓氣體,驅動干粉滅火劑從噴嘴等部件中噴放出來。當然,燃氣驅動器燃燒固體藥劑產生的氣體量及氣體在干粉貯罐中形成的壓力必須通過詳細的計算和精確的試驗來確定。因此,該系統對干粉貯罐及其配套部件的耐壓等級要求比較高,要求產品設計人員在設計產品的過程中必須進行精確的設計計算和試驗,否則會存在相當大的安全隱患。

  經過多次試驗,我們發現,燃氣驅動型超細干粉滅火系統存在一些技術上的問題,一是由于燃氣驅動型超細干粉滅火系統的驅動氣量受到限制,管道輸送距離不宜超過三十米,粉罐容積亦不宜超過200L,因而只能作為單元獨立系統使用;二是干粉滅火劑剩余率大,可燃固體藥劑量是否足夠、燃燒是否完全、燃燒時間是否快速,都城會影響滅火劑的剩余率;三是遭雷擊會發生誤動作,近年九江石化、武漢感化等用戶都出現過燃氣驅動型干粉滅火系統被雷擊而啟動;四是可燃固體藥劑燃燒時產生的高壓氣體,同時也是高溫氣體,高溫狀態對干粉滅火劑有損傷,磷酸銨鹽類滅火劑會因為硅油熔化在罐內結塊,并降低了滅火劑的滅火效果。


  燃氣驅動型超細干粉滅火系統常壓貯存,平時幾乎免維護,是其優點,但因上述技術問題需要生產企業進行革新,否則,建議慎用這種燃氣驅動方式。


  三、柜式超細干粉滅火裝置


  柜式超細干粉滅火裝置是一種無管網(或短管網)、輕便可移動的高科技消防設備,該裝置適用于全淹沒滅火和局部應用滅火。全淹沒滅火用于撲救相對封閉空間內的火災;局部應用滅火用于撲救具體保護對象的火災。滅火裝置置于防護區內靠墻安放,也可連接管道輸送至防護區內滅火(有地方標準規定其管道長度不超過25米),可與火災報警控制系統相聯,既可單具使用,又可多具聯動使用,組成滅火系統。


  柜式超細干粉滅火裝置原屬于無管網滅火裝置的范圍,《干粉滅火系統及部件通用技術條件》(GB16668-2010)將其納入滅火系統,定義為:集干粉貯存容器、驅動組件、干粉噴放組件、和探測控制器件于一體的柜式滅火裝置,柜式超細干粉滅火裝置構成及安裝見圖七。


  3.1柜式超細干粉滅火裝置的特點


  柜式超細干粉也分貯壓型和貯氣瓶型,動作原理基本相同,其特點主要體現在以下幾點:


  1、滅火裝置可移動,屬于半固定式超細干粉滅火系統范圍。


  2、滅火裝置可安放在防護區內,即可單臺使用,也可以多臺并聯組網,運用靈活。


  3、可以將火災報警部分器件與滅火裝置構成一體,安放即用,安裝維護方便簡單。


  4、柜式滅火裝置的所有器件均設置在一個柜子里面,因而裝置規格一般較小,以目前國內送檢情況,均在50kg以下,再大些的規格就難已放入柜子里面。


  3.2柜式超細干粉滅火裝置應執行的標準


  《干粉滅火系統及部件通用技術條件》(GB16668-2010)沒有頒布之前,柜式超細干粉滅火裝置的產品標準都是采用的企業標準,在設計、施工及驗收方面執行的是地方標準或《干粉滅火設計規范》(GB50347-2004),導致設計人員不知所依,現在把柜式超細干粉納入了系統范圍,產品標準應執行GB16668-2010,那么設計施工及驗收應該執行GB50347-2004;這樣,柜式超細干粉滅火裝置從此可以放心投入使用。


  四、結束語


  我國的超細干粉滅火劑自2001年開始進入市場,經過十年的發展,已經成為滅火產品中的主力,在石油石化、電力能源、鋼鐵冶金、交通通訊等行業得到廣泛應用,全國超細干粉滅火產品生產企業已發展到近百家,但多數企業只停留在一些簡單的滅火裝置生產方面,而且大都是相互抄襲產品樣式,以低價位參與市場競爭,更因為低價效應帶來產品粗制亂造現象,少有企業愿意投入資金從事超細干粉新產品的開發,筆者擔心超細干粉滅火劑這樣好的滅火產品會慢慢退化成為普通干粉產品了,可喜的是國內已經有企業率先開發出了系列超細干粉滅火系統,相信高科技滅火設備能讓超細干粉滅火劑在消防減災中發揮更大的作用,因為超細干粉滅火系統的確能起到別的消防產品不可能替代的作用,它將成為消防行業的一把利器,為國內消防保護提供保障。


相關標簽:超細干粉滅火裝置

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