二氧化碳灭火系统详解.doc

5 二氧化碳灭火系统 5.1 二氧化碳的性质、灭火机理和应用范围 1）二氧化碳的性质 在常温常压条件下，二氧化碳以无色、无嗅的气体存在，单位体积重量约为空气的1.5倍。二氧化碳不能燃烧或者助燃，达到一定浓度时可令人窒息。二氧化碳的临界温度是31.4℃，临界压力7.4MPa（绝对压力）。固、液、气三相共存点为-56.6℃，压力为0.52MPa（绝对压力），具体见图5-1二氧化碳蒸汽压力曲线。从图5-1可以看出，在临界点与三相点之间的二氧化碳是以气、液两相共存的。二氧化碳灭火系统就是根据这一物理特性储存二氧化碳的，储存方式有两种：（1）常温储存即高压储存，储存温度为0～49℃；（2）低温储存即低压储存，储存温度为-20～-18℃。 2）灭火机理 二氧化碳灭火作用主要在于窒息，其次是冷却。灭火时，二氧化碳从储存系统中释放出来，压力会骤然下降，使得二氧化碳迅速由液态转变成气态；又因焓降的关系，温度会急剧下降，当其达到-56℃以下时，气相的二氧化碳有一部分会转变成细微粒子（固相）——干冰，这时干冰的温度一般为-78℃。干冰吸取其周围的热量而升华，即产生冷却燃烧物的作用。二氧化碳的蒸发潜热为577kJ/kg，只相当于水的蒸发潜热的1/10。二氧化碳在喷放过程中转变成固相的成分与其储存温度有密切关系，低温储存系统喷放的固相成分最高可达46％，常温储存系统喷放的固相成分只占15％～30％。由此可见，二氧化碳在灭火中的冷却作用是较小的，而且常温储存比低温储存的冷却作用还要小。另一方面，释放出来的二氧化碳，可以稀释燃烧物周围空气中的含氧量，使燃烧时热的产生率减小，当热产生率减小至低于热散失率的程度，燃烧就会停下来，这就是二氧化碳的窒息作用。 3）应用范围 二氧化碳可以扑救下列火灾：（1）灭火前可切断气源的气体火灾。（2）液体或石蜡、沥青等可溶化的固体火灾。（3）固体表面火灾及棉毛、织物、纸张等部分固体的深位火灾。（4）电气火灾。 二氧化碳不能扑救下列火灾：（1）硝化纤维、火药等含氧化剂的化学制品火灾。（2）钾、钠、镁、钛、锆等活泼金属火灾。（3）氢化钾、氢化钠等金属氢化物火灾。 5.2 系统的构成和控制方式 1）系统的构成 二氧化碳灭火系统通常有4种分类方式，即：（1）按储压等级分类可分为高压系统和低压系统；（2）按防护区的特征和灭火方式分类可分为全淹没式灭火系统和局部应用灭火系统；（3）按系统结构特点分类可分为管网输送系统和无管网灭火装置，而管网输送系统又可分为均衡管网系统和非均衡管网系统。上述几种系统是相互包含的，如高压系统本身可能又是全淹没系统或局部应用系统。本节以高压系统和低压系统为主介绍二氧化碳灭火系统的构成和控制方式，以全淹没灭火系统和局部应用灭火系统为主介绍二氧化碳灭火系统设计。 高压系统和低压系统的区别主要在于两种灭火系统二氧化碳的储存，分为高压储存装置和低压储存装置。 高压储存装置：二氧化碳在常温下的储存装置。当环境温度为21℃时，储存压力为5.17MPa。 与低压储存装置相比，高压储存装置储存压力高，更适合于管道长、管网复杂的系统，这样可以有效地克服管道的阻力损失，保证系统末端喷嘴入口处的最低压力。另外，高压储存装置可以标准化生产，质量容易控制，便于运输和安装，但储存容器中的二氧化碳的温度随储存地点环境温度的变化而变化，容器必须能够承受最高储存温度时所产生的压力。储存容器中的压力还受二氧化碳充装密度的影响，要注意控制最高储存温度下的充装密度，以免充装密度过大。否则，当环境温度升高时可能因液体膨胀造成保护膜片破裂而误喷二氧化碳。高压储存装置因储存压力高，容易泄漏，需要经常补充二氧化碳。高压储存装置宜用于正常环境温度为-20～100℃的小型消防工程。当用于大、中型消防工程时，因瓶组多，占地大，阀门管件多，压力高，使安装难度大，维护复杂。 低压储存装置：二氧化碳在-18℃下的储存装置。储存容器内二氧化碳温度利用绝缘和制冷手段被控制在-18℃，储存压力为2.07MPa。 低压储存装置是在压力容器外包绝缘体，以隔绝容器内外的热传递。绝缘体外用密封的金属壳保护。储存容器的一端安装一个风冷装置，它的冷却蛇管装于储存容器内。风冷装置由压力开关和监控器自动控制，自动将二氧化碳温度维持在-18～20℃之间，蒸汽压力维持在2.07MPa左右。当储存容器压力上升到2.10MPa时压缩机启动，降低储存容器内的温度，进而降低压力；当储存容器压力下降到2.03MPa时压缩机停机，如此循环往复。 与高压储存装置相比，低压储存装置具有以下优点：（1）可以将大量的二氧化碳液体储存在一个薄壁压力容器内，降低了容器的储压等级，减少了空间和占地面积。工程越大，相对投资越省，占地面积越小。（2）可以按预定的用量向发生火灾的防护区喷放二氧化碳，并可随时手动开启或关闭