七氟丙烷气体灭火系统规范.docx
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七氟丙烷气体灭火系统规范
七氟丙烷(HFC-227ea)洁净气体灭火系统设计规范
主编单位:
深圳市消防局
天津消防科学研究所
1 总则
第 1.0.1 条 为了合理设计七氟丙烷灭火系统,减少火灾危害,
保护人身及财产的安全,制定本规范。
第 1.0.2 条本规范适用于工业和民用建筑中新建、改建、扩建
工程设置的七氟丙烷全淹没灭火系统。
第 1.0.3 条七氟丙烷灭火系统的设计,应做到安全可靠、技术
先进、经济合理.
第 1.0.4 条 七氟丙烷灭火系统可用于扑救下列火灾:
1、电气火灾;
2、液体火灾或可熔化的固体火灾;
3、固体表面火灾;
4、灭火前应能切断气源的气体火灾。
第 1.0.5 条 七氟丙烷灭火系统不得用于扑救下列物质的火灾:
1、含氧化剂的化学制品及混合物,如硝化纤维、硝酸钠等;
2、活泼金属,如钾、钠、镁、钛、锆、铀等;
3、金属氢化物,如氢化钾、氢化钠等;
4、能自行分解的化学物质,如过氧化氢、联胺等。
第 1.0.6 条灭火剂七氟丙烷 HFC227ea 的化学分子式为
CF3CHFCF3 ,其质量应符合下列技术指标。
性能 技术指标
纯度 ≥99.6%(摩尔/摩尔)
酸度 ≤3ppm
水含量 ≤10ppm
不挥发残留物 ≤0.01%
悬浮或沉淀物 不可见
第 1.0.7 条七氟丙烷灭火系统设计,除执行本规范外,尚应符
合现行的有关国家标准的规定。
2 术语、符号
2.1 术语
第 2.1.1 条 防护区
能满足七氟丙烷全淹没灭火系统要求的有限封闭空间。
第 2.1.2 条 全淹没灭火系统
在规定的时间内,向防护区喷射一定浓度的七氟丙烷,并使其均
匀地充满整个防护区的灭火系统。
第 2.1.3 条 预制灭火装置
按一定的应用条件,将七氟丙烷储存装置和喷放喷头等部件预先
组合成套的灭火装置。
第 2.1.4 条 组合分配系统
用一套七氟丙烷储存装置保护两个或两个以上防护区的灭火系统
第 2.1.5 条 灭火浓度
在 101Kpa 大气压和规定的温度条件下,扑灭某种火灾所需七氟
丙烷在空气中的最小体积百分比。
第 2.1.6 条 惰化浓度
当引火源加入时,在 101Kpa 大气压和规定的温度条件下,能抑
制空气中任意浓度的可燃气体或可燃液体蒸汽的燃烧发生所需的七
氟丙烷在空气中的最小体积百分比。
第 2.1.7 条 浸渍时间
在防护区内维持设计规定的七氟丙烷浓度,使火灾完全熄灭所需
的时间。
第 2.1.8 条 充装率
充装在储存容器中的七氟丙烷质量与容器的容积之比,单位为
kg/m3。
第 2.1.9 条 泄压口
七氟丙烷喷放时,防止防护区过压的开口。
2.2 符号
表 2.2
编号 符号 单位 涵 义
2.2.1 C % 七氟丙烷灭火(或惰化)设计浓度
2.2.2 D mm 管道内径
2.2.3 Fc cm2 喷头孔口面积
2.2.4 Fx m2 泄压口面积
2.2.5 g m/s2 重力加速度
2.2.6 H m 喷头高度相对“过程中点”时储存容器液面的位差
2.2.7 K / 海拔高度修正系数
2.2.8 L m 计算管段的计算长度
2.2.9 n 个 储存容器的数量
2.2.10 nd 段 管网计算管段数量
2.2.11 Ng 个 安装在计算支管流程下游的喷头数量
2.2.12 P0 绝压 MPa 储存容器额定增压压力
2.2.13 Pc 绝压 MPa 喷头工作压力
2.2.14 Pf Pa 围护结构承受内压的允许压强
2.2.15 Ph MPa 高程压头
2.2.16 Pm 绝压 MPa 喷放“过程中点”储存容器内压力
2.2.17 Qc Kg/s 单个喷头的设计流量
2.2.18 Qg Kg/s 支管平均设计流量
2.2.19 Qp Kg/s 管道流量
2.2.20 Qw Kg/s 主干管平均设计流量
2.2.21 Qx Kg/s 七氟丙烷在防护区的平均喷放速率
2.2.22 S m3/kg 七氟丙烷过热蒸汽在 101Kpa 和防护区最低环境
温度下的比容
2.2.23 T ℃ 温度
2.2.24 t s 七氟丙烷的喷放时间
2.2.25 V m3 防护区的净容积
2.2.26 V0 喷放前全部储存容器内的气相总容积
2.2.27 Vb m3 储存容器的容量
2.2.28 Vp m3 管网的管道内容积
2.2.29 W kg 防护区七氟丙烷灭火(或惰化)设计用量
2.2.30 γ Kg/ m3 七氟丙烷液体密度
2.2.31 η Kg/ m3 七氟丙烷充装率
2.2.32 μc / 喷头流量系数
2.2.33 ΔP MPa 计算管段阻力损失
3 防护区
第 3.0.1 条 防护区的划分,应符合下列规定:
1、防护区宜以固定的单个封闭空间划分;当同一区间的吊顶和
地板下需同时保护时,可合为一个防护区;
2、当采用管网灭火系统时,一个防护区的面积不宜大于
500m2;容积不宜大于 2000m3;
3、当采用预制灭火装置时,一个防护区的面积不宜大于
100m2;容积不宜大于 300m3;
第 3.0.2 条 防护区的最低环境温度不应低于-10℃。
第 3.0.3 条防护区围护结构及门窗的耐火极限均不应低于
0.5h;吊顶的耐火极限不应低于 0.25h;
第 3.0.4 条防护区围护结构承受内压的允许压强,不宜低于
1.2 KPa 。
第 3.0.5 条防护区灭火时应保持封闭条件,除泄压口以外的开
口,以及用于该防护区的通风机和通风管道中的防火阀,在喷
放七氟丙烷前,应做到关闭。
第 3.0.6 条防护区的泄压口宜设在外墙上,应位于防护区净高
的 2/3 以上。
泄压口面积,按下式计算:
Fx=0.15Q/(Pf0.5 ) (3.0.6)
式中 Fx --- 泄压口面积(m2)
Q ---七氟丙烷在防护区的平均喷放速率(kg/s)
Pf ---- 围护结构承受内压的允许压强(Pa)
当设有外开门弹性闭门器或弹簧门的防护区,其开口面积不小
于泄压口计算面积的,不须另设泄压口。
第 3.0.7 条 两个或两个以上邻近的防护区,宜采用组合分配系
统。
4 七氟丙烷设计用量
第一节 一般规定
第 4.1.1 条 采用七氟丙烷灭火系统保护的防护区,其七氟丙烷
设计用量,应根据防护区可燃物相应的灭火设计浓度或惰化设
计浓度惊计算确定。
第 4.1.2 条某物的灭火设计浓度不应小于该物灭火浓度的 1.2
倍,某物的惰化设计浓度不应小于该物浓度的 1.1 倍。
有关可燃物的灭火设计浓度,可按附表 A 中附表 A-1、附表 A-2
上所给出的灭火浓度进行确定;
有关可燃物的惰化设计浓度,可按附表 A 中附表 A-3 上所给出
的惰化浓度进行确定;
附表 A 中未给出的,应经实验确定。
第 4.1.3 条有爆炸危险的气体、液体类火灾的防护区,应采用
惰化设计浓度;无爆炸危险的气体、液体类火灾和固体类火灾的防护
区,应采用灭火设计浓度。
第 4.1.4 条当几种可燃物共存或混合时,其灭火设计浓度或惰
化设计浓度,应按其中最大的灭火浓度或惰化浓度确定。
第 4.1.5 条图书、档案、票据和文物资料库等防护区,七氟丙
烷的灭火设计浓度宜采用 10%。
第 4.1.6 条油浸变压器、带油开关的配电室和自备发电机房等
防护区,七氟丙烷的灭火设计浓度宜采用 8.3%。
第 4.1.7 条通讯机房和电子计算机房等防护区,七氟丙烷的灭
火设计浓度宜采用 8%。
第 4.1.8 条 七氟丙烷灭火时的浸渍时间,应符合下列规定:
1、扑救木材、纸张、织物类等固体火灾时,不宜小于 20min;
2、扑救通讯机房、电子计算机房等防护区火灾时,不宜小于
3min;
3、扑救其他固体火灾时,不宜小于 10min;
4、扑救气体和液体火灾时,不宜小于 1min;
第二节 设计用量
第 4.2.1 条 防护区灭火设计用量或惰化设计用量应按下式计算:
(4.2.1)
式中 W --- 防护区七氟丙烷灭火(或惰化)设计用量(Kg)
C ---- 七氟丙烷灭火(或惰化)设计浓度(%)
S ---- 七氟丙烷过热蒸气在 101KP a 和防护区最低环境温度下
的比容(m3/Kg)
V ---- 防护区的净容积(m3)
K ---- 海拔修正系数,按附录 B 的规定采用。
第 4.2.2 条七氟丙烷在不同温度下的过热蒸气比容,应按下式
计算:
S=K1+K2 (4.2.2)
式中 T --- 温度(℃)
K1 ---- 0.1269
K2 ---- 0.000513
第 4.2.3 条系统的设置用量,应为防护区灭火设计用量(或惰
化设计用量)与系统中喷放不尽的剩余量之和。
喷放不尽的剩余量,
应包括储存容器内剩余量和管网内的剩余量。
1、储存容器内的剩余量,可按储存容器内引升管管口以下的容
器容积计算。
2、均衡管网和只含一个封闭空间的防护区的非均衡管网,其管
道内的剩余量,均可不计。
防护区中含两个或两个以上封闭空间的非
均衡管网,其管网内的剩余量,可按管网第 1 支点后各支管的长度,
分别取各长支管与最短支管长度的差值为计算长度,计算出的各长支
管末段的内容积量,应为管网内的容积剩余量。
第 4.2.4 条当系统为组合分配系统时,系统设置用量中有关防
护区灭火设计用量的部分,应采用该组合中某个防护区设计用量最大
者替代。
第 4.2.5 条用于需不间断保护的防护区的灭火系统和超过 8 个
防护区组合成的组合分配系统,应设七氟丙烷备用量,备用量按原设
置用量的 100%确定。
第五章 系统设计与管网计算
5.1 系统设计
第 5.1.1 条 系统设计与管网计算的设计额定温度,应为 20℃。
第 5.1.2 条七氟丙烷灭火系统应采用氮气增压输送,氮气的含
水量不应大于 0.006%(m3/m3)。
额定增压压力分为两级,应符合下列规定:
一级 2.5±0.125Mpa(表压)
二级 4.2±0.125Mpa(表压)
第 5.1.3 条储存容器中七氟丙烷的充装率,不应大于
1150Kg/m3。
第 5.1.4 条系统管网的管道内容积,不宜大于该系统七氟丙烷
充装容积量的 80%。
第 5.1.5 条 管网布置设计为均衡系统,应符合下列规定:
1、各个喷头,应取相等设计流量;
2、在管网上,从第 1 分流点至各喷头的管道阻力损失,其相互
间的最大差值不应大于 20%;
第 5.1.6 条七氟丙烷的喷放时间,在通讯机房和电子计算机房
等防护区,不宜大于 7s;在其它防护区,不应大于 10s。
第 5.1.7 条 在管网上,不应采用四通管件进行分流。
5.2 管网计算
第 5.2.1 条管网计算时,各管道中工质的流量,宜采用平均设
计流量。
第 5.2.2 条 管网中主干管的平均设计流量,应按下式计算:
Qw=W/t (5.2.2)
式中 QW-----主干管平均设计流量(Kg/s);
W------防护区七氟丙烷的灭火(或惰化)设计用量(kg);
T-------七氟丙烷的喷放时间(S);
第 5.2.3 条 管网中支管的平均设计流量 ,应按下式计算:
(5.2.3)
式中 Qg-----支管平均设计流量(Kg/s);
Ng ------安装在计算支管流程下游的喷头数量(个);
Qc -------单个喷头的设计流量(Kg/S)。
第 5.2.4 条宜采用喷放七氟丙烷设计用量 50%时的“过程中点”
容器压力和该点瞬时流量进行管网计算。
宜认定该瞬时流量等
于平均设计流量。
第 5.2.5 条 喷放“过程中点”容器压力,宜按下式计算:
(5.2.5)
式中Pm-----喷放“过程中点”储存容器内压力(绝压,MPa),
(绝压=表压+0.101MPa);
P0------储存容器额定增压压力(绝压,Mpa);
V0-------喷放前,全部储存容器内的气相总容积(m3);
W--------防护区七氟丙烷灭火(或惰化)设计用量(Kg)
γ --------七氟丙烷液体密度(Kg/m3),(20℃时,为 1407);
Vp -------管网管道的容积(m3)。
其中, V 0=n·Vb(1-η/γ) (5.2.5.1)
式中 n----- 储存容器的数量(个)
Vb-----储存容器的容量(m3)
η------七氟丙烷充装率(Kg/m3)
第 5.2.6 条七氟丙烷管流采用镀锌钢管的阻力损失,可按下式
计算,或按图 5.2.6 确定。
(5.2.6)
式中 ΔP--- 计算管段阻力损失(MPa)
L ---- 计算管段的计算长度(m)
Qp ---- 管道流量(kg/s)
D ---- 管道内径(mm)
第 5.2.7 条 初选管径,可按平均设计流量及采用管道阻力损失
0.003 至 0.02 Mpa/m 进行计算(见图 5.2.6)。
第 5.2.8 条 喷头工作压力,应按下式计算:
(5.2.8)
式中 Pc --- 喷头工作压力(绝压,MPa);
Pm--- 喷放“过程中点”储存容器内压力(绝压,MPa);
∑---- 系统流程阻力总损失(MPa);
Nd---- 管网计算管段的数量;
Ph ---- 高程压头(MPa)
第 5.2.9 条 高程压头,应按下式计算:
P h=10-6γ· H · g (5.2.9)
式中 H--- 喷头高度相对“过程中点”时储存容器液面的位差;
γ --- 七氟丙烷液体密度(kg/m3);
g ---- 重力加速度(m/s2)
第 5.2.10 条 喷头工作压力的计算结果,应符合下列规定:
1、一般,Pc≥0.8(绝压,MPa),最小,Pc≥0.5(绝压,MPa);
2、Pc≥Pm/2(绝压,MPa),
第 5.2.11 条 喷头孔口面积,可按下式计算:
(5.2.11)
式中 Fc--- 喷头孔口面积(cm2)
Qc--- 喷头设计流量(kg/s)
γ --- 七氟丙烷液体密度(kg/m3);
Pc --- 喷头工作压力(表压,MPa);
μc --- 喷头流量系数。
第 5.2.12 条 喷头流量系数,由储存容器的充装压力与喷头孔口
结构等因素决定,应试验得出。
6 系统组件
6.1 储存装置
第 6.1.1 条灭火系统的储存装置应由储存容器、容器阀、单向
阀和集流管等组成。
预制灭火装置的储存装置,应由储存容器、容器阀组成。
第 6.1.2 条在储存容器或容器阀上,应设安全泻压装置和压力
表。
组合分配系统的集流管,应设安全泻压装置。
安全泻压装置的动作压力,应符合下列规定:
1、储存压力为 2.5 Mpa 时,应为 4.8±0.4 Mpa;
2、储存压力为 4.2 Mpa 时,应为 6.8±0.4 Mpa;
第 6.1.3 条在容器阀和集流管之间的管道上应设单向阀。
单向
阀与容器阀或单向阀与集流管之间应采用软管连接。
储存容器
和集流管应采用支架固定。
第 6.1.4 条备用量的储存容器与主用量的储存容器应连接在同
一集流管上,并能切换使用。
第 6.1.5 条在储存装置上应设耐用的固定标牌。
标明每个容器
的编号、皮重、灭火剂名称、充装量、充装日期和储存压力等。
第 6.1.6 条储存装置宜设在靠近防护区的专用储瓶间内。
该房
间的耐火等级不应低于二级,室温应为-10~50℃,应有直接通
向室外或疏散走道的出口。
第 6.1.7 条储存装置的布置,应便于操作、维修及防止阳光照
射。
操作面距墙面或两操作面之间的距离,不宜小于 1m。
6.2 管道部件与管道
第 6.2.1 条在通向每个防护区的灭火系统主管道上,应设压力
讯号器或流量讯号器。
第 6.2.2 条在组合分配系统中,相对于每个防护区应设置控制
灭火剂流向的选择阀,其公称直径应与该防护区灭火系统的主管道公
称直径相等。
选择阀的位置应靠近储存容器且便于操作。
选择阀宜设
有指明其工作防护区的标牌。
第 6.2.3 条喷头宜贴近防护区顶面安装,距顶面的最大距离不
应大于 0.5m。
喷头的保护高度和保护半径,应符合下列规定:
1、最大保护高度,不宜大于 5.0m;
2、最小保护高度,不宜小于 0.5m;
3、当防护区高度 h<1.5m 时,喷头的保护半径,不应大于
3.5m;
4、当防护区高度 h≥1.5m 时,喷头的保护半径,不应大于
5.0m;
第 6.2.4 条喷头应以其喷射流量和保护半径进行合理配置,满
足七氟丙烷在防护区均匀分布的要求。
第 6.2.5 条喷头应有表示其型号、规格的永久性标志。
设置在
有粉尘的防护区的喷头,应增设在喷射时自行脱落的防尘罩。
第 6.2.6 条管网管道及管道附件应能承受最高环境温度下的工
作压力,并应符合下列规定:
1、输送七氟丙烷的管道应采用无缝钢管。
其质量应符号现行国
家标准《冷拔或冷扎精密无缝钢管》和《无缝钢管》等的规定。
无缝钢管内外应镀锌。
2、输送七氟丙烷的管道安装在有腐蚀镀锌层的场所,宜采用不
锈钢管。
其质量应符合现行国家标准《不锈钢无缝钢管》的规定。
3、输送启动气体的管道,宜采用铜管,其质量应符合国家标准
《拉制铜管》的规定。
4、管道的连接,当公称直径小于或等于 80mm 时,宜采用螺纹连
接年;大于 80mm 时,宜采用法兰连接。
钢制管道附件应内外镀锌。
在有腐蚀镀锌层介质的场所,应采用铜合金或不锈钢的管道附件。
7 操作与控制
第 7.0.1 条采用七氟丙烷灭火系统和预制灭火装置的防护区,
应按现行国家标准《火灾自动报警系统设计规范》的规定设置火灾自
动报警系统。
探测的灵敏度宜采用一级。
第 7.0.2 条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。
设置在防护区内的预制灭火装置应有自动控制和手动
控制两种启动方式。
在自动控制程序中,应安排 0~30s可调的延迟
喷射的环节。
延迟时间的设置,应根据人员安全尽快撤离防护区的需
要;对于平时无人工作的防护区,可设为 0s。
在灭火设计浓度大于 9%的
防护区,应增设手动与自动控制的转换装置,当有人进入防护区时,
将灭火系统转换到手动控制位;当人离开时,恢复到自动控制位。
第 7.0.3 条自动控制装置应在接到两个独立的火灾信号后才能
启动。
手动控制装置和手动与自动转换装置应设在防护区疏散出口的
门外便于操作的地方。
机械应急操作装置应设在储瓶间内或防护区疏
散出口门外便于操作的地方;并且,其操作方式应经两步完成。
第 7.0.4 条灭火系统与预制灭火装置的操作与控制,应包括对
需联动的开口封闭装置、通风机和防火阀等设备的操作与控制。
设有
消防控制中心的场所,各防护区灭火控制系统的动作信息,应传送给
消防控制中心。
这些信息包括火灾信息捕获灭火动作、手动与自动
转换和系统故障等。
第 7.0.5 条灭火系统和预制灭火装置的供电,应符合现行国家
防火标准的规定;采用气动力源时应保证系统操作和控制需要的压力
和气量。
8 安全要求
第 8.0.1 条 防护区应有足够宽的疏散通道和出口,保证人员在
30S 内能撤出防护区。
第 8.0.2 条经常有人工作的防护区,当人员不能在 30S 内撤出
时,防护区七氟丙烷的灭火设计浓度必须不大与 9%。
第 8.0.3 条防护区的疏散通道及出口,应设应急照明与疏散指
示标志。
防护区内应设火灾声报警器,必要时,可增设闪光报警器。
防护区的入口处应设火灾声、光报警器和灭火剂喷放指示的门灯,以
及防护区采用了七氟丙烷保护的标志牌。
喷放门灯指示,应保持到防
护区通风换气后手动去除。
第 8.0.4 条防护区的门应向外开启,并能自行关闭;疏散出口
的门,必须能从防护区内打开。
第 8.0.5 条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,应设机械排风装置,排风口宜设在防护区
的下部并应直通室外。
第 8.0.6 条地下储瓶间应设机械排风装置,排风口应设下部直
通室外。
第 8.0.7 条凡经过有爆炸危险的场所的管网系统,应设防静电
接地。
第 8.0.8 条设有七氟丙烷灭火系统的建筑物,宜配置空气或氧
气呼吸器。
附录 A 可燃物的七氟丙烷 HFC –227ea 灭火浓度与惰化浓度
可燃物的七氟丙烷 HFC –227ea 灭火浓度 附表 A-1
可燃物 灭火浓度% 可燃物 灭火浓度 %
丙酮 6.8 JP-4 6.6
乙腈 3.7 JP-5 6.6
AV 汽油 6.7 甲烷 6.2
丁醇 7.1 甲醇 10.2
丁基醋酸脂 6.6 甲乙酮 6.7
环戊酮 6.7 甲基异丁酮 6.6
2 号柴油 6.7 吗啉 7.3
乙烷 7.5 硝基甲烷 10.1
乙醇 8.1 丙烷 6.3
乙基醋酸脂 5.6 pyrollidine 7.0
乙二醇 7.8 四氢呋喃 7.2
汽油(无铅,7.8%乙醇) 6.5 甲苯 5.8
庚烷 5.8 变压器油 6.9
1 号水力流体 5.8 涡轮液压油 5.1
异丙醇 7.3 二甲苯 5.3
A 类危险物表面火灾的七氟丙烷 HFC-227ea 灭火浓度 附表 A-2
火灾 灭火浓度%
A 类危险物表面火灾 5.8
可燃物的七氟丙烷 HFC-227ea 惰化浓度 附表 A-3
可燃物 灭火浓度%
1-丁烷 11.3
1-氯-1.1-二氟乙烷 2.6
1.1-二氟乙烷 8.6
二氯甲烷 3.5
乙烯氧化物 13.6
甲烷 8.0
戊烷 11.6
丙烷 11.6
附录 B 海拔高度修正系数
海拔高度修正系数 附表 B
海拔高度 修正系数
-1000 1.130
0 1.000
1000 0.885
1500 0.8