气体灭火系统在电厂的应用

赵若愚

摘要：电厂作为消防重点单位，灭火系统在安全生产中必不可少。消防水系统是核电厂中最为常见的灭火系统，拥有经济，高效等优点，但是对于不适于设置水灭火系统的环境，如计算机机房、移动通信基站、UPS室、电池室等，则需要设置气体消防灭火系统。

关键词：电厂;气体消防;七氟丙烷

1.    气体消防系统的特点

气体消防系统采用气体灭火剂，气体灭火剂主要有七氟丙烷，混合气体IG541，二氧化碳等，考虑到环境，现场空间，经济等因素，常规岛汽轮机厂房采用七氟丙烷灭火系统。按照有无管网，气体消防系统又分为管网式和无管网式。

七氟丙烷是一种无色无味，不导电，不污染被保护对象的气体灭火剂，具有热和化学稳定性，由C，F，H三种元素组成，分子式为C3HF7，它的灭火原理是物理和化学反应相结合。气体灭火剂释放后通过汽化，吸收火灾中的热能，从而降低火焰温度;同时，在灭火过程中七氟丙烷发生热分解产生CF3、CF2、CF3CFO等含氟自由基，这些含氟自由基与燃烧过程中的H、O、.OH、HO2.等活性自由基发生反应，产生CO2、H2O、HF等，从而中断燃烧过程中的化学链反应。

本文以直流充电室及二次设备室的管网式气体消防系统为例，阐述气体消防系统在核电厂的应用。

2.    气体消防系统设计

2.1  灭火设计用量

根据GB50370-2005《气体灭火系统设计规范》要求，七氟丙烷灭火系统的灭火设计浓度不应小于灭火系统的1.3倍，惰化设计浓度不应小于惰

化浓度的1.1倍，通讯机房和电子计算机等防护区，灭火设计浓度宜采用8%。，设计喷放时间8s，防护区设计计算温度20℃。

根据设计用量：W=K﹒V/S﹒C1（/100-C1）（式1）式中W——灭火设计用量或惰化设计用量（kg）C1——灭火设计浓度或惰化设计浓度（%）

S——灭火剂过热蒸汽在101kpa大气压和防护区最低环境温度下的质量体积（m3/kg）

V——防护区静容积（m3）K——海拔高度修正系数

灭火剂过热蒸汽在101kpa大气压和防护区最低环境温度下的质量体积，应按下式计算：

S=0.1269+0.000513﹒T（式2）

式中T——防护区最低环境温度

将设计温度20℃代入式2，得到S=0.13716，将S代入式1，得到W=1.000x414.2/0.13716x8/（100-8）=262.6kg

2.2  管網配置

管网计算时，各管道中灭火剂的流量，宜采用平均设计流量。主干管平均设计流量，应按下式计算：

QW=W/t=262.6/8=32.8（ 式3）

式中QW——主干管平均设计流量（kg/s）t——灭火剂设计喷放时间（s）

支管平均设计流量，应按下式计算：Qg=       （式4）

式中Qg——支管平均设计流量（kg/s）

Ng——安装在计算支管下游的喷头数量（个）Qc——单个喷头的设计流量（kg/s）

现场根据设备和空间布置，设计7 个喷头可全部保护对象，因此单个支管的平均设计流量为32.8/7=4.69kg/s

初选管径可按管道设计流量，参照以下公式计算：

当Q≤6.0kg/s时，D=（12～20）Q     （式5）

当6.0kg/s

主管管径参照式6，同时参考设备接口尺寸，选取DN80支管管径参照式5，同时参考喷嘴接口尺寸，选取DN32

2.3  系统设备配置

2.3.1      瓶头阀

七氟丙烷灭火系统瓶头阀采用黄铜材质，最大工作压力15MPa，它是一个压差活塞运行，阀门内通过钢瓶压力形成活塞的正向压力，令阀门关闭。阀门上安装有机械应急启动或气启动装置，电磁阀启动装置。

瓶头阀上安装有压力表，以指示钢瓶中气体的压力。

2.3.2      喷嘴

七氟丙烷灭火系统喷嘴有8 个孔，以保证360°水平喷洒，最大保护半径8.7m，喷嘴安装时应避开梁、柱等遮挡物。喷嘴距离完成吊顶的垂直距离不能超过300mm。

2.3.3      集流管

集流管采用3 个接口，用于钢瓶中气体的汇集，在集流管上安装有安全防爆膜片，当系统运行时，集流管内压力超过爆破压力57bar，膜片自动破裂，集流管泄压，后续更换膜片，即可恢复系统正常运行。

2.3.4      火灾控制器

火灾控制器采用型号为RP-1002PLUS，具有火灾探测报警和气体灭火控制双重功能，外接220V交流电源，并且提供两节备用电池。能够记录火警信号，启动信号和喷洒反馈时间。

2.4  控制方式

GB50370-2005中规定管网灭火系统应设自动控制、手动控制和机械应急操作三种启动方式。

自动控制工艺流程：保护区无入时，控制方式设置“自动”，灭火系统处于自动控制状态。每个保护区均设置感温和感烟二种类型的独立探测回路（火灾报警系统提供），当火灾引起任何-路探测器动作，发出前期警报信号，气体灭火控制器开始进入30s延时阶段。此时该防护区外的声光报警器启动进行气体预喷放声光报警，通知防护区内工作人员火灾发生和灭火气体即将喷放。延时过后，灭火系统启动。

手动控制工艺流程：有人值班、检修的保护区可切换至“手动”位置，气体灭火控制器不输出自动灭火动作信号。如发生火警，先由工作人员进行视觉检查，然后决定采用移动式灭火器灭火，或打开门外的紧急启动开关，七氟丙烷系统经过延时启动灭火。

机械应急操作流程：机械应急按钮位于瓶头阀上方，正常情况下保护插销处于插入状态，当发现火灾而系统未自动启动时，可拔下插销。

总结

近年来，我国气体消防技术越来越成熟，气体消防已在电厂的大型模拟机房、重要档案资料等场所得到应用，对于气体消防系统做到了解规范与设计准则，才能更加规范现场设备运行。

参考文献：

[1]   GB50370-2005，《气体灭火系统设计规范》

[2]   GB25972-2010，《气体灭火系统及部件》

[3]   闫红梅，《气体消防在某核电站的应用与探讨》，《给水排水》2012年第38期