浅析气体灭火应用场所选择相关问题

发布时间：2011-02-26 14:00:53更新时间：2011-02-26 14:00:53 1

摘要：气体灭火系统世界各国得到了广泛的使用。在本文首先从三个方面分析新型气体灭火系统的选择，然后详细分析了气体灭火系统的应用场所相关问题。

关键词：气体灭火，场所选择，灭火剂

由于气体灭火系统具有较高的灭火效率、较低的灭火浓度、电绝缘性高、清洁无污渍等优异性能，在世界各国得到了广泛的使用，越来越多的重要场所采用气体灭火系统进行防护^[1]。本文主要研究气体灭火系统未来的发展应用方向，完善各种气体灭火系统的使用功能。

1 新型气体灭火系统的选择

气体消防系统选择的基本原则，主要从环境因素、毒性和火火效能三个方面考虑。

从环境方面，选择气体灭火剂应以不消耗大气臭氧层为首选原则，首先选择ODP 值（即臭氧耗损潜能值，是衡量气体对大气臭氧层破坏作用的一个相对值）为零的灭火剂。同时，哈龙替代物的 GWP 值（是衡量气体灭火剂相对于二氧化碳 100 年温室效应的相对值）和灭火剂在大气中的存活寿命也是相当重要的考虑因素。高 GWP 值和很长的存活寿命会对大气的温室效应产生长期的潜在影响，因此应尽量选择 GWP 值低和在大气中存活寿命短的灭火剂。

从毒性方面考虑，选择气体灭火剂应尽量减小对人体的毒害。气体灭火系统所适用的场所，一般都是经常有人活动的场所，因此选用低毒性的灭火剂是非常重要的。气体灭火剂对人的危害主要来自两个方面，即灭火剂自身的毒性和灭火剂在火场温度下热分解产物的毒性。气体灭火剂自身的毒性主要用四个方面来衡量：一是半致死浓度（LC50），是指在规定的时间内，试验动物暴露于气体灭火剂与空气的混合物中，50％致死的灭火剂最低浓度，LC50值越低，毒性越大；二是全部致死浓度（ALC），是指在规定的时间内，试验动物暴露于含有气体灭火剂与空气的混合物中，全部致死的灭火剂最低浓度，ALC 值越低，毒性越大；三是未见有害作用的浓度（NOAEL），是指将试验动物置于含有气体灭火剂的空气中，试验动物没有不良影响的灭火剂最高浓度，气体灭火剂 NOAEL 值越低，对人的危害越大；四是可观察到有害作用的最低浓度（LOAEL），是指将试验动物置于含有气体灭火剂的空气中，观察其受到的毒性或生物学反应时的灭火剂最低浓度，气体灭火剂的 LOAEL 值越低，对人的危害越大[2]。虽然大多数液化气体灭火剂有较低的自身毒性，但在火场的高温下，灭火剂分解产物也是非常有害的。在灭火过程中灭火剂可能发生分解物质的量，主要取决于火灾的规模、灭火剂的特性、灭火剂的浓度以及灭火剂与火焰或热表面接触时间的长短。灭火剂较长时间暴露于高温环境中会产生高浓度的分解物。其次，灭火剂分解产物的浓度还受防护区的容积、混合情况以及通风程度的影响。如果灭火剂浓度的累加能很快达到临界值，火灾会很快被扑灭，从而灭火剂的分解局限性会限制在最小的范围内。非液化气体灭火剂在灭火过程中不会发生可观测到的分解，因此不会产生有毒的或有腐蚀发生的分解产物。

从灭火效能方面考虑，应选择适宜效力的灭火剂，灭火效力的高低是选择灭火剂的重要因素之一。气体灭火剂灭火的原理有利用化学催化作用、惰化火焰中的高活性自由基来灭火的，如卤代烷灭火剂；也有通过物理作用（窒息）灭火的，如二氧化碳灭火剂。当化学灭火作用占主导时的灭火剂称为化学灭火剂，其灭火效能高，而物理作用灭火效能低。

2 气体灭火系统的应用场所

在国家禁止采用哈龙灭火系统后，除二氧化碳灭火系统的设计规范外，没有其它的气体灭火系统设计规范，对很多工业和民用建筑内需要使用的气体灭火系统都没有作出相应规定，而二氧化碳灭火系统有其自身的使用条件限制，因此，应确定这些场所采用气体灭火系统条件和要求。

2.1 气体灭火剂的选择

气体灭火剂的选择首先要考虑防护区的性质。由于各种气体灭火剂的性质和特点不同，对人员的伤害不容忽视。七氟丙烷对人体未观察到不良反应的浓度为9%，系统设计时要求：图书、档案、票据和文物资料库等防护区的灭火设计浓度为 10%，油浸变压器室、带油开关的配电室和自备发电机房等防护区的灭火设计浓度为 8.3%，通讯机房和电子计算机房等防护区的灭火设计浓度为 8%。烟烙尽人未观察到不良反应的浓度为 43%，系统最小设计浓度为 36.5%。所以七氟丙烷和烟烙尽在防护区喷放对人体是相对安全的。但七氟丙烷在高温条件下会产生对人体有害的 HF，所以它使用时的浓度必须低于 NOAEL 值，而且灭火时的拖放时间不能过长。而二氧化碳在 34%以上会使人窒息死亡。据统计，近几年世界上由于火灾中被二氧化碳窒息而死的人每年多达 80 余人。所以二氧化碳系统不适合于有人员经常工作及人员出入较多的场所。

2.2 气体灭火系统对应用场所的要求

由于气体灭火剂的特殊性质，在实际应用中对防护区有一定的要求。对哈龙灭火剂、洁净灭火剂、混合气体等气体灭火剂需要被保护的区域是封闭的，而对二氧化碳灭火剂应用的防护区可以是封闭的，也可以是不封闭的。气体灭火系统按其对防护对象的保护形式分为全淹没系统和局部应用系统。全淹没系统是指在规定时间内向防护区喷射一定浓度的灭火剂并使其均匀地充满整个防护区的气体灭火系统。全淹没系统防护区应是一个封闭良好的空间，在此空间内能够建立起有效扑灭火灾的灭火剂浓度，并将灭火剂浓度保持一定的时间。采用的气体灭火系统还应考虑防护区内人员的情况。

局部应用灭火系统是指采用特殊的喷嘴向保护对象按设计喷射强度直接喷射灭火剂并持续一定时间的气体灭火系统。它要求喷放的二氧化碳能穿透火焰，并在燃烧表面上达到一定的供给强度，延续一定的时间。局部应用灭火系统要求二氧化碳必须实现液相喷放。

目前该类系统在国内的应用仅限于二氧化碳局部应用系统。对于同一保护对象来说，采用其他气体进行局部应用灭火方式所需的气体灭火剂的设计用量，相对于采用全淹没方式会高出很多倍，但对于二氧化碳灭火系统，一个封闭空间开口量为总表面积 3％的保护对象，若将其由全淹没灭火方式改变成局部应用灭火方式，两种灭火方式使用的灭火剂设计用量是基本相当的。开口加大，采用局部应用方式会比采用全淹没方式从经济上更为节省，最主要的是全淹没灭火方式需要保护对象有较好的封闭条件，而局部应用灭火方式无须这样的条件。必须注意，二氧化碳局部应用灭火方式只能用于扑灭表面火灾（包括固体表面火灾），不可用于扑救深位火灾。

对于某些工业场所，如生产车间、电子集成厂、高层建筑中单一防护区面积和容积都很大且防护区数量较多时应考虑使用低压二氧化碳灭火系统。

2.3 气体灭火系统的设置

气体灭火系统已开始应用于工业、通信、医疗、电力、石油、航空、海洋运输及民用建筑中的数据处理中心；印刷机械；新闻中心；电信通讯设施；过程控制中心；昂贵的医疗设施；贵重的工业设备；图书馆、博物馆、艺术馆、档案室、；机械人；洁净室；消声室；应急电力设施；易燃液体储存区等。适用于邮电、通讯机房、计算机房、配电间、电气老化间、微波载波室、船舶、飞机、火车、汽车的引擎间、货仓、控制间；船用二氧化碳灭火系统用于海上平台、船舶机舱、泵仓、货舱、油仓、发电间、油漆间、木工间、厨房等处。必须注意，二氧化碳局部应用灭火方式只能用于扑灭表面火灾（包括固体表面火灾），不可用于扑救深位火灾。

但由于二氧化碳对人体有窒息作用，在经常有人工作的场所安装使用时，应采取适当的防护措施。在选择二氧化碳灭火系统适用场所时，应综合考虑以下几方面因素：该防护区一般情况下无人占用（局部除外）；该防护区体量大（单一的防护区）；发生火灾频率高。气体灭火系统主要应用于三方面：以计算机、广播电视、通讯和电子设备为代表的电子高技术领域的对象和场所，约占全部应用的 70%，以图书、档，案、文物古籍为代表的人类精神文明领域的对象和场所，约占全部应用的 15%，各种地面、海上、空中的交通工具虽不在规范的明确规定内，但也是气体灭火系统应用的一方面，约占全部应用的 10%，其它方面为 5%。