热气溶胶灭火系统.docx
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热气溶胶灭火系统
热气溶胶灭火系统
通常所说的气溶胶是指以空气为分散介质，以固态或液态的微粒为分散质的胶体体系，如烟和雾。
而烟是固体为分散相，雾是液体为分散相。
我们的气溶胶灭火剂属于这两种的混合物。
气溶胶灭火剂按其产生的方式分为两类，即以固体混合物燃烧而产生的热气溶胶灭火剂和以机械分散方法产生的冷气溶胶灭火剂。
热气溶胶灭火装置内放有热气溶胶灭火剂发生剂，是国内外发展非常成熟的技术。
本节主要介绍热气溶胶灭火系统。
热气溶胶灭火剂是一种由氧化剂、复原剂及添加剂组成的固体化学混合药剂，可通过燃烧反应产生固气混合灭火剂，现市场上主要有K型、S型热气溶胶灭火系统。
冷气溶胶灭火剂目前主要有超细干粉灭火剂，在这里不作详细介绍。
1、灭火机理
热气溶胶灭火剂发生剂的燃烧产物〔固气混合灭火剂〕中含40%的固体组分〔如K2O、K2CO3、KHCO3、SrO等〕和60%的惰性气体组分〔N2和CO2〕，一般认为，含固体颗粒气溶胶同干粉灭火剂相似，是通过假设干机理协同发挥灭火作用〔以K型灭火剂为例〕：
（1）吸热分解的降温作用。
由于在较短时间内气溶胶中的固体颗粒吸收了火源所放出的一部分热量，使火焰温度降低，辐射到燃烧外表和用于将已经气化的可燃分子裂解成自由基的热量会减少，燃烧反应会得到一定程度的抑制。
（2）固体颗粒外表对链式反应的抑制作用（固相化学抑制作用）。
气溶胶中的固体颗粒具有很大的外表积和外表能，在火场中被加热和发生裂解需要一定的时间，并不可能完全被裂解或气化。
固体颗粒进入火场后，受可燃物裂解产物的冲击，由于它相对于活性基团H·、OH·和O·的尺寸要大的多，故活性基团与固体颗粒外表相碰撞时，被瞬间吸附并发生以下化学作用：
K2O+2·H→KOH
KOH+·H→KO+H2O
KO+·H→KOH
K2CO3+2·H→2KHCO3
通过上述化学作用到达消耗燃烧活性自由基团的目的，另外吸附了可燃物裂解产物而未被气化分解的微粒，可使得可燃物裂解的低分子产物不再参与产生活性自由基的反应，这将减少自由基的产生，从而抑制燃烧速度。
（3）气相化学的抑制作用。
在热的作用下，气溶胶中的固体颗粒离解产物可能以蒸气或阳离子形式存在，在瞬间可能与燃烧中的活性基团H·、OH·和O·发生多次以下链式反应：
K+0H→KOH
K+O·→KO
KOH+·OH→KO+H2O
KOH+H·→K+H2O
如此反复大量消耗活性基团，并抑制活性基团之间的放热反应，从而将燃烧的链式反应中断，使燃烧得到抑制。
（4）惰性气体稀释氧作用。
气溶胶灭火剂灭火产物中含有氮气、二氧化碳、水蒸气等气体，对燃烧区内的氧浓度具有稀释作用，有利于灭火。
2、主要特点
（1）气溶胶的扩散没有方向性，无论喷射方向或喷口的位置如何，在很短的时间内能很快扩散到保护空间的各部位，以全淹没的方式灭火，并可以绕过障碍物在火灾空间有较长的驻留时间，灭火效率高；
（2）灭火剂点燃后燃烧时间短、燃烧速度快，灭火速度快，灭火剂用量少；
（3）毒性和腐蚀性小，对臭氧层无耗损。
ODP、ALT、GWP均为0，是绿色环保型的灭火剂；是卤代烷的理想替代物；
（4）因为含能材料本身燃烧时可提供能量，不需要采用耐压容器，具有良好的稳定性，可长期贮存。
3、适用范围
1〕适用范围
气溶胶灭火系统为全淹没全方位灭火系统，适用于扑灭以下火灾类别：
①甲、乙、丙类液体火灾，如烃类〔包括汽油、煤油、柴油等油品〕、醇类、酮类、酯类、苯及其他有机溶剂等；
②可燃固体物质外表火灾，如纸张、木材、织物等的外表火灾；
③电气设备火灾，如发电机、变压器、旋转电气设备及电子设备等；
④灭火前能切断气源的气体火灾。
2〕热气溶胶灭火系统不适用于扑灭以下物质引起的火灾：
①无空气仍能燃烧的易燃化学物质，如硝化纤维、硝酸甘油脂、火药、硝酸钾等化学物质与强氧化剂的火灾；
②活泼金属、金属氢化物等物质，如钾、钠、镁、钛、锆、氢化钾、氢化钠等的火灾；
③过氧化氢、联氨等能自行分解的化学物质；
④可燃固体物质的深位火灾；
⑤不应设置在人员密集场所、有爆炸危险性的场所及有超净要求的场所；
⑥K型热气溶胶灭火系统不得用于电子电脑房、通讯机房等场所。
〔二〕系统的组成和主要构成
1、灭火系统主要包括三部分：
气溶胶灭火装置、气体灭火控制装置和火灾探测报
警装置。
图1、气溶胶灭火系统直观立面图
1—放气指示灯；2—气体灭火控制器；3—紧急停止按钮；4—探测器；5—声光报警器；6—QL200灭火装置；
1〕灭火装置主要由引发器、气溶胶发生剂和发生器、冷却装置〔剂〕、反馈元件、箱体等组成。
1引发器一般有电子引发器或热引发器两种，提供给气溶胶发生剂燃烧反应所必需的初始能理的部件。
2气溶胶发生剂是由氧化剂、复原剂及添加剂组成的固体化学混合药剂。
氧化剂提供燃烧时所需要的氧；复原剂在烟火药燃烧时产生所需要的热量和产生所需的气体产物；添加剂则使药剂具有一定的可塑强度并起复原剂的作用。
此外还有一些附加成分用以产生灭火所需的固体微粒和惰性气体成分。
氧化剂和复原剂是组成灭火剂的基础。
3发生器一般是用于盛放引发器、引燃剂、气溶胶发生剂的组件。
4冷却装置〔剂〕一般由消焰冷却室和冷却室组成，冷却室内一般装有具有吸热降温作用的冷却剂。
5反馈元件将灭火装置启动信号反馈给气体灭火控制器或启动器，控制器或启动器输出释放反馈信号使释放显示灯亮，警示人员切勿进人防护区。
6箱体只起保护装饰作用，根据不同型号一个箱体可装数个发生器。
图2：
热气溶胶灭火装置结构示意图
图3：
热气溶胶灭火装置示意图
2〕报警装置包括：
感烟探测器、感温探测器、放气指示灯、声光报警盒、紧急启停按钮等。
3〕控制装置一般均具有双回路火警探测报警功能，提供故障报警输出、火警报警输出，可贮存火警、操作记录等。
〔三〕系统设计与控制方式
热气溶胶灭火系统依据公安部消防局组织公安部天津消防研究所会同有关单位共同编写了《气体灭火系统设计标准》GB50370-2005进行设计。
1、热气溶胶灭火系统设计的主要技术参数如下：
1灭火技术方法：
全淹没；
②系统设计工作压力：
常压；
③喷射时间：
充装气溶胶发生剂≤1Kg，其喷射时间≤40s；其余的灭火装置≤120s；
④喷射滞后时间：
≤5s；
⑤喷口气溶胶温度：
落地式灭火装置喷口前5mm处≤180℃；悬挂式灭火装置喷口前5mm处≤200℃；
⑥热气溶胶灭火装置箱体外表温度：
落地式灭火装置≤100℃；悬挂式灭火装置≤200℃；
⑦工作环境温度范围：
-20℃～+55℃；相对湿度不大于95%；
⑧系统启动方式：
自动、手动。
2、防护区的要求
①防护区应以单个的相对封闭空间划分，其非密封度不超过0.6%，以m3为单位。
同一区间的吊顶层和地板下需同时保护时，可合为一个防护区；当超过0.6%，或有开口天窗时，应设防火卷帘或手动和自动关闭装置对开口部位在实施灭火时进行封闭。
②一个防护区设置的热气溶胶灭火系统，其装置数量不宜超过10台。
③同一防护区内的热气溶胶灭火系统装置多于1台时，必须能同时启动，其动作响应时差不得大于2s。
4单台热气溶胶灭火系统的防护区，其高度不宜大于6.0m。
5热气溶胶灭火系统装置的喷口宜高于防护区地面2.0m。
6一个防护区的面积不宜大于500m2，且容积不宜大于1600m3。
7防护区围护结构及门窗的耐火极限均不宜低于0.5h；吊顶的耐火极限不宜低于0.25h。
8防护区围护结构承受内压的允许压强，不宜低于1200Pa。
9防护区设置的泄压口，宜设在外墙上。
泄压口面积按下式计算：
式中：
Q—灭火剂设计用量（Kg）
P—防护区围护构件允许压强，单位Pa；
S—泄压口面积，单位cm2。
10喷放灭火剂前，防护区内除泄压口外的开口应能自行关闭。
⑪采用气体灭火系统的防护区，应设置火灾自动报警系统。
⑫防护区温度范围：
-20℃～+55℃；相对湿度不大于95%。
⑬防护区应有保证人员在30s内疏散完毕的通道和出口。
并设急照明与疏散指示标志。
⑭防护区的门应向疏散方向开启，并能自动关闭；用于疏散的门必须能从防护区内打开。
⑮灭火后的防护区应通风换气，地下防护区和无窗或设固定窗扇的地上防护区，应设置机械排风装置，排风口宜设在防防护区的下部并应直通室外。
⑯经过有爆炸危险及变电、配电室等场所的管网、壳体等金属件应设防静电接地。
⑰设有消防控制室的专场，各防护区灭火控制系统的有关信息，应传送给消防控制室。
3、气溶胶灭火剂用量计算
灭火系统用量的计算公式为：
W=C2*KV*V
式中W—灭火剂设计用量（Kg）；
C2—灭火剂设计密度（Kg/m3）；
V—防护区净容积（m3）；
KV—容积修正系数。
V＜500m3，KV=1.0；500≤V＜1000m3,KV=1.1；V≥1000m3，KV=1.2。
1通讯机房和电子电脑等场所的电气设备火灾，S型热气溶胶的灭火设计密度：
≥130g/m3；
2电缆隧道〔夹层、井〕及自备发电机房火灾，K型和S型热气溶胶的灭火设计密度：
≥140g/m3；
3K型和S型热气溶胶对其他可燃物的灭火密度应经试验确定，〔依据检测报告上单位体积的灭火剂用量〕
4灭火浸渍时间应符合以下规定：
木材、纸张、织物等固体外表火灾，应采用20min；
通讯机房、电子电脑房等防护区及其它固体外表火灾，应采用10min。
5其他因素的修正，防护区的非密封度为大开0.3%时，每增加0.1%，所用灭火剂用量应增加20%。
6以下为气溶胶灭火剂用量设计快速计算表
气溶胶灭火剂用量表
K用量容积v
〔kg/m3〕
被保护物
≤500
≤1000
≤1600
电脑房
档案室
〔S型〕
电缆隧道
发电机房
〔K型〕
4、系统工作程序与控制方式
系统工作程序如图4所示。
防护区应设手动与自动控制的转换装置。
当人员进入防防护区是，应能将灭火系统转换为手动控制方式；当人员离开时，应能恢复为自动控制方式。
防护区外应设手动、自动控制状态的显示装置。
气溶胶灭火系统的操作与控制，应包括对开口封闭装置、通风机械和防火阀等设备的联动操作与控制。
气溶胶灭火系统有如下二种控制方式：
①自动控制
将火灾自动报警系统控制器上的控制方式选择键拨到自动“位置”时，灭火系统处于自动控制状态。
当保护区发生火情，感温、感烟两路火灾探测器同时发出火灾信号，报警控制器即发出声光报警信号，同时发出联动指令，关闭联锁设备，经过一段延时〔30s〕，火灾现场人员撤离。
延迟时间结束，向装置控制系统发出灭火指令启动，释放灭火剂，实施灭火。
②手动控制
将火灾自动报警控制器上控制方式选择键拨到“手动”控制状态。
当保护区发生火情时，按下手动控制盒或控制系统上的启动按钮，即可按规定程序启动灭火系统，释放灭火剂，实施灭火。
紧急启/停控制：
当保护区发生火情而控制系统不能发出灭火指令时，应通知有关人员撤离现场，关闭联动设备，开启紧急启动按钮，释放灭火剂，实施灭火。
当发生火灾报警，在延时时间内未发现火险时，不需启动灭火系统灭火，可按下手动控制盒或控制系统上的紧急停止按钮，即可阻止控制系统灭火指令的发出。
图4QL200气溶胶灭火系统工作程序图
5、设计例如
以通信基站灭火为例：
某通信基站长、宽、高分别为6.1m、4.5m和3.3m，不可封闭的非天窗开口面积为0.45m2,采取江西三星气龙新材料股份生产的QL200气溶胶灭火系统给予保护，现进行灭火系统设计。
1〕灭火剂用量计算
基站净容积（V）计算
××3.3=90.76（m3）
〔1〕灭火剂用量计算
1灭火剂设计用量〔W〕计算
W=C2*KV*V×1×90.76=11.8（Kg）
备注：
〔机房宜取0.13g/m3，配电室宜取0.14g/m3〕；V＜500m3，KV=1.0；
根据供给商产品系列进行归整，选用三台4KgQL200灭火装置。
2）控制系统设计
选用单区气体灭火控制器一台，感温探测器、感烟探测器、紧急启停按钮、声光报警器和喷放指示灯各一台，系统设计示意图如图5所示。
图5QL200气溶胶灭火系统设计示意图
6、安装要求
①应按工程设计图纸安装气溶胶灭火系统；
②热气溶胶灭火装置的台数按设计需要灭火剂用量配置；
③安装时应根据防护区内布局，将热气溶胶灭火装置均匀地布置于防护区内或选择其他有利于释放灭火的位置；
④热气溶胶灭火装置正前方1.0m内，反面、侧面和顶部0.2m内不得有设备、器具或其他可能阻碍灭火剂喷射的障碍物；
⑤热气溶胶灭火装置的连接〔以QL200为例〕
装置上接线端子的布局见图6，由于江西三星气龙新材料股份生产的热气溶胶灭火装置，采用了气溶胶灭火系统防误喷安全装置专利技术〔ZL2004200117562.9〕,即热气溶胶灭火装置端子排中1#端子与3#mm2绿色导线,作为短接保护，在系统投入使用前不会启动，只有系统整体调试合格投入使用时将其剪断；
安装连接时先将同一释放点上各台QL200热气溶胶灭火装置上的接线端子按以下方法进行连接：
a）将各台的启动回路端子1#和3#采取串联方式连接；
b）将各台的释放反馈端子5#、6#采取串联方式连接；
c）将各台的4#接地端子牢固连接后，与接地系统的公用接地点连接。
⑥安装时不得擅自拆卸热气溶胶灭火装置，以免损伤或造成灭火剂密封结构的破损，影响正常使用；
⑦安装时热气溶胶灭火装置暂不与系统控制部分连接；
⑧系统内各功能单元之间的电气连接线采用暗管穿线方式或线槽布线方式，连接导线应采用多股铜芯绝缘导线，其截面积不小于1mm2。
装置与控制器〔或启动器〕之间连接应采用屏蔽电缆，电缆两端屏蔽层应与接地端子可靠连接。
⑨每台灭火装置均应具备启动反馈功能。
⑩探测器吸顶安装，声光报警器距地m安装、放气指示灯距门楣20cm处。
⑪现场紧急启停按钮距地m安装，紧急启停按钮旁应设置醒目的警告标志。
⑫线型的选择：
与灭火装置的连线采用RVVP2×的屏蔽电缆,其它连线可采用线截面积≥1.0mm的多股铜芯线。
7调试
1〕气溶胶灭火系统施工安装完毕后，调试前先按GB50263-2007《气体灭火系统施工及验收标准》及《火灾自动报警系统施工及验收标准》GB50116中的相关内容检查产品及安装施工质量，确认合格后，才能开始进行调试。
①各设备之间的连接线应正确无误；
②线路中各回路之间的绝缘电阻应不小于20MΩ；
调试顺序是：
气体灭火控制器或启动器——声光报警器——手动启停开关〔盒〕——联动控制部分；单独调试热气溶胶灭火装置；灭火系统统调。
2〕调试时热气溶胶灭火装置不接入系统，而是以假负载〔电阻〕接入替代之。
3〕调试工作内容及方法参见施工现场的各种设备使用说明书。
4〕调试工作应按要求逐项进行，并做好记录，出现故障应及时排除。
8运行
整个系统调试正常至少要试运行10天，投入正常运行前，由施工人员检查控制器启动信号输出端有无信号电压，在确定无信号输出后，将每台热气溶胶灭火装置中1#端子与3#mm2绿色导线剪断〔确保两端子间不短路〕，用万用表或其他测试仪表分别检查启动电路总电阻是否合格。
确定合格后方可将热气溶胶灭火装置正式接入系统投入使用。
9、保养、维修
1〕气溶胶灭火系统经验收合格投入运行后，用户应做好日常维护、保养工作，以确保平时安全可靠，发生火情时能正常启动喷射释放气溶胶扑灭火灾，杜绝误启动和不启动现象的发生。
在日常维护保养过程中假设发现有可能造成误启动或无法启动的预兆，或控制部分有严重故障，应通知工程施工单位并由施工单位派人员检查维修。
2〕气溶胶灭火系统的维护保养人员应由经过专门培训并考核合格的人员承担。
3〕灭火系统投入使用时，应具备以下技术资料：
①经批准的竣工验收申请报告；
2设计图纸及设计说明书；
3施工记录和设计变更文字记录；
4调试报告；
5系统主要组件的使用说明书、验收报告或出厂合格证。
6竣工验收报告；
7灭火系统的操作规程、检查、维护记录图表；
4〕气溶胶灭火系统验收合格后除施工人员和维护保养人员外，其他人不得去操作或拆卸及调节系统各功能单元的开关、接线等。
5〕日常检查维护：
每月不少于两次，工作内容主要为：
①对灭火装置、火灾探测器、火灾自动报警控制器等全部系统组件，进行外观检查。
各部件的型号、规格、数量，应符合设计文件的要求。
系统部件应无碰撞变形及其它机械性损伤，外表应无锈蚀，保护涂层应完好，铭牌应清晰，手动操作装置的铅封和安全标志应完整。
②控制器电源供电是否正常，备用电源是否正常。
③各部分的电气连接是否正常、有无断路、短路现象。
发现异常应及时处理，排除故障，检查维护工作应及时做好记录。
6〕每年应对灭火系统进行两次全面检查。
检查内容和要求除按月检规定的检查外，还应检查以下内容：
①防护区的开口情况，防护区的用途及可燃物的种类、数量、分布情况，应符合设计规定。
②灭火装置及系统各部件的固定，应无松动。
③对灭火系统进行一次模拟自动启动功能试验。
10、典型故障分析及故障排除
1〕气溶胶灭火装置的典型故障及排除方法
序号
故障现象
故障原因
排除方法
1
启动回路电阻不符合厂家产品说明书要求。
a）所用点火头不合格
b）点火头连接点未焊牢
由制造厂更换
2
释放反馈回路电阻不符合厂家产品说明书要求。
a）释放反馈元件不合格
b）焊接点未焊牢
c）连接线断
3
带电端子与装置箱体间绝缘电阻小
a）输入插座〔或端子〕绝缘性能不合格
b）带电端子引线破裂
c）焊接处焊锡多造成带点端子与插座壳体间距过小
2〕气体灭火控制器的典型故障及排除方法〔以BK101-01型为例〕
表5
序号
故障现象
故障原因
排除方法
1
主电检测故障报警
a）主电电源保险丝断
b）电路板保险丝断
更换相同规格保险丝
2
备电检测故障报警
a）备电电源保险丝断
b）备电电路板保险丝断
更换相同规格保险丝
3
手动控制盒1或2故障报警
底板上“JQ1，J+，JS1”或“JQ2，J+JS2”接线端子的接线脱落或错接
a）将脱落的线接好
b）重新接线
4
回路1或回路2故障报警
底板上“Y，T+，JS2”接线端子上的接线脱落或接错
a）将脱落的线接好
b）重新接线
5
与QL200灭火装置连接处有故障报警
底板上Q1和Q2接线端子上的接触不牢或接头处氧化
a）重新接线
b）去除氧化层，再接线
6
接通电源，控制器处于启动状态
a）控制器面板上的紧急启动开关置于“急启”位置
b）控制器内的34芯扁平电缆松脱
a）将紧急启动开关打到“取消”位置，然后揿压复位开关
b）重新接线
3）启动器典型故障及排除方法〔以BL100-01A为例〕
序号
故障现象
故障原因
排除方法
1
指示灯不亮
保险丝断、开关坏
更换保险丝及开关
2
误报警
“急启”开关误设置
将“急启”开关置于“急停”位
3
负载故障有显示
Q1和Q2与QL200灭火装置接线松动
重新接线
升级会员 