低压CO2灭火系统的应用

卢永勇

(中国长江航运集团金陵船厂，江苏 南京 210015)

低压CO2灭火系统的应用

卢永勇

(中国长江航运集团金陵船厂，江苏 南京 210015)

介绍了低压CO2灭火系统的系统组成、日常维护，分析了低压CO2灭火系统的控制原理,该系统只需手动操作释放阀箱内的阀1和阀2,其余操作自动完成。和高压CO2系统比较发现，低压CO2系统具有占地面积小，罐内压力低，安全性高，操作简单等优点。经多艘滚装船上应用证明，低压CO2系统节省占地面积效果明显，消防功能与高压CO2系统相同。

低压CO2；灭火系统；冷却系统

0 引言

常温下，高压CO2系统的储存压力为15 MPa。而低压CO2系统储存的压力值相对较低，在容器温度为-18 ℃时，其压力值为2.1 MPa，为液态。虽然不同的温度与压力组合可使CO2气体达到液态，但-18 ℃和-2.1 MPa温度压力组合是基于理论和经验的累积。此温度和压力值适中，最适合对介质状态的控制，能达到最佳释放效果。由于低压CO2系统具有高压系统不可比的优点，故在部分高端船型上得到应用。

1 低压CO2系统组成

低压CO2系统是船舶配备的固定式灭火系统之一，由一个大型罐体容器、释放阀箱、先导管路、释放管路、众多的喷嘴、充装管路、各种控制阀件/仪表，监测与报警、电气控制系统、冷却系统等组成。罐体表面设隔热绝缘，罐体及其上附件、控制箱以及冷却系统通常做成单元式，方便船厂安装。低压CO2系统单元示意图-正视图如图1所示。

图1 低压CO2系统示意图-正视图

2 低压CO2系统的使用与控制

2.1系统的使用与控制、图2为低压CO2系统原理图。为了便于介绍和理解，图纸做了简化，去掉了分油机室、油漆间等。

低压CO2系统的使用方式比高压CO2系统简单。通过手动操作释放阀箱内的阀1和阀2可完成人工操作，其余操作全由系统内部自动完成，不像高压系统那样需要人工操作主释放阀。释放阀箱除放在CO2室内，还布置在消防控制站，另配的单独针对机舱区域的释放阀箱则放在机舱入口处附近。

低压CO2内部控制系统远比高压CO2系统复杂。下面以机舱区域的释放为例作简要介绍，其他区域的释放操作与机舱释放相同。

图2 低压CO2系统原理图

(1)开启阀1和阀2，箱内的高压先导气体经过箱内的阀1→梭阀1→阀组1→先导阀执行气缸，控制主先导阀的开启。主先导阀被打开后，将来自罐体的CO2气体分为2路。第1路由延时气瓶→机舱释放阀先导阀(处开启状态时)→机舱释放阀的2位4通阀，通过控制执行气缸来控制机舱释放阀的开启；第2路过单向阀后分2支路，一支路由单向阀→主释放阀先导电磁阀(处开启状态时)→主释放阀执行气缸，控制主释放阀的开启，同时另一支路至机舱释放阀的执行气缸(经过并受控于其上的2位4通阀)来控制机舱释放阀的开启。

(2)与上述的流程同步，机舱释放箱内的高压先导气体经过箱内的阀2→梭阀2→打开机舱释放阀先导阀，使上述第1路的气体能通过机舱释放阀先导阀，以实现开启机舱释放阀，向机舱释放CO2。

2.22点说明

(1)图中主释放阀先导电磁阀是通过电控箱的电讯号来打开的，其初始信号来自机舱释放阀箱打开时；当失电时也可以通过在CO2室打开应急手动阀，使用气控来开启此先导电磁阀。这样，CO2罐体至机舱的管路畅通，CO2释放至机舱，完成释放操作。当需要补充释放时，可通过再释放控制面板来实施。

(2)通常释放位置是在消防控制站来对全船所有被保护区域释放CO2。对于机舱区域，还可以在机舱出口处释放，以节省时间。另外，除了消防控制站，也可在CO2室内通过手动操作主先导阀、应急手动阀、以及被保护区域的释放阀的先导阀，这些阀上设有执行气缸操作手柄。

3 低压CO2系统的维护

CO2储存在罐体内，冲装率为95%，装有可视液位计和压力表、温度表及传感器等。罐体上设有2只安全阀，当罐体内压力超过2.45 MPa时自动开启排除气体至大气，保护罐体压力在安全范围内。

主管路释放CO2后，里面充满CO2，需用外接的压缩空气来吹除；先导管及主管路内的高压气体可通过相应的手动泄压阀来泄压。

CO2罐体的排气接头及充装接头通常布置在左右两舷。外来装置如槽车通过充装接头对罐体供液态CO2，充装率为95%。充装前必须对罐体降温以降低内部气压，充装时打开平衡阀来控制好内部压力，以免低温下结干冰或内部压力上升导致充装速度过低，充装结束后关闭平衡阀。冷却系统必须持续运行，以维持低温低压。

4 冷却系统

冷却系统包含压缩机组、管路和控制系统，与罐体一起做成单元式，罐体的冷却介质通常为氟里昂；压缩机组可通过淡水或海水冷却，用以带走氟利昂系统的热量。整个冷却系统的组成与常用的空调或冷藏系统类似，原理相同。罐体冷却系统原理图如图3所示。

图3 罐体冷却系统原理图

5 低压CO2系统的特点

5.1优点

与高压系统相比，低压系统具有以下优点：

(1)占地面积小。低压CO2系统占地面积是高压CO2系统的1/3，其容积利用率高达95%。

(2)罐内压力低，安全性高。

(3)操作简单；释放过程可以随时中止，可多次释放，可作实效试验。而高压CO2系统一旦释放无法停止。

(4)单元式设备，安装方便。

(5)可随时观察液位，检查有无泄漏，降低了人员劳动强度。高压CO2系统则要以称瓶重检查。

(6)整体重量轻于高压系统，一个罐体替代了众多的高压钢瓶。

5.2缺点

目前低压CO2灭火系统使用范围不如高压CO2系统；需配冷却系统，一旦罐体充液需全时运行；系统内部控制复杂。

6 结语

低压CO2系统由于具有占地面积小等优点，特别适合对CO2需求量大而储存空间小的船舶，所以在滚装船上得到应用。如金陵船厂建造的8 050、10 300、11 300、10 500 DWT等滚装船，其单船的CO2需求量均在20多t以上，而CO2室占地面积却只有60～70 m2，节省面积效果十分显著，且满足船舶的消防功能。

2014-03-22

卢永勇(1973-)，男，工程师，从事轮机专业。

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