七氟丙烷气体消防灭火设计方案.docx
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七氟丙烷气体消防灭火设计方案
有管网气体消防灭火系统
设
计
方
案
综合说明
概述
（一）、设计目的
贯彻落实国家有关消防法规的文件精神和要求，减少火灾危险，保护人身和财产安全，做到方案优良、经济可行、设计合理、确保施工质量。
（二）、设计原则
本方案中，系统的设计、施工、验收应遵循国家有关消防法规和方针政策，针对被保护对象的特点，做到安全可靠、技术先进、经济合理、安装维护方便。
（三）、系统组成：
根据建设单位的设计要求和国家有关消防规范进行设计规划，本灭火系统主要包括两个部分：
火灾自动报警系统：
主要由火灾报警控制器，感烟探测器、感温探测器、联动控制模块以及消防电源组成，承担灭火防区火灾探测、报警任务，并为各防区的灭火控制盘发出灭火指令，同时接收灭火控制盘传来的预启动和已启动释放后的信号。
灭火系统：
主要由灭火控制盘、放气显示灯、声光报警器（火警和启动两种不同声光信号）七氟丙烷灭火装置，手动启停开关组成。
承担接收火灾报警系发出的灭火指令，并自动启动七氟丙烷实施灭火，并反馈预启动和已启动灭火信号给火灾报警系统，同时联动空调和防排烟风机在灭火时自动关闭。
七氟丙烷灭火系统工作原理
1、根据防护区的实际情况，本方案中七氟丙烷七氟丙烷灭火系统的控制部分采用气体灭火控制盘与火灾报警控制器接口,它外接声光报警、释放显示灯、手动启停开关与七氟丙烷灭火装置组成一套完整的自动灭火系统。
该系统具有火灾自动探测、自动报警、自动启动且兼备人工手动启动及自动记忆和实时打印等功能。
风机联动及防雷接地等都按国家相关规范作了完善考虑。
2、工作原理：
每一个防护区各有一路感烟探测器和一路感温探测器，火灾报警控制器在编程时采用双路确认模式,当单路探测器报警时，火灾报警控制器发出预警信号，同时将信号传给该防区的声光报警器，只有当两个回路的探测器都报警时，此时控制器一方面输出声光火灾报警信号，另一方面输出火灾启动信号给该防区气体灭火控制盘，该气体灭火控制盘发出延时启动信号,同时关闭空调等通风设施，延时30秒倒计时完毕，即启动七氟丙烷灭火装置实施灭火，释放灯亮，提示人们切勿进入防区。
本文件编制依据及引用文件
3．1公安部（公消〖2000〗217号文）《关于进一步加强哈龙替代品及其替代技术管理的通知》
3．2GB50053-199410KVE及以下变电所设计规范
3．3GB50057-1994建筑物防雷设计规范
3．4DB36/T379—2001《七氟丙烷自动灭火系统设计、施工、验收规范》
3．5GB50116-1998《火灾自动报警系统设计规范》
3．6GB50163-1992《卤代烷1301灭火系统设计规范》
3．7GB50166-1992《火灾自动报警系统施工及验收规范》
3．8GB50370-2005《气体灭火系统设计规范》
灭火装置设计说明
装置简介和工作原理
七氟丙烷灭火系统简介
1、七氟丙烷灭火剂环保安全性能
七氟丙烷（HFC-227ea）是一种新型的洁净气体灭火剂，分子式是CF3CHFCF3。
其灭火效率高、灭火速度快、不复燃，是国际消防界率先认可的理想哈龙替代品。
七氟丙烷灭火剂的主要特点为：
（1）环保：
臭氧耗损潜能值（ODP）为零，不会破坏大气臭氧层。
药剂在常温常压下喷放时是透明、洁净的气体，灭火后残渣，对设备无污损。
（2）安全：
七氟丙烷的未观察到不良反应浓度NOAEL值为9%，而一般七氟丙烷的灭火设计浓度为10%以下，对人体基本无害
2、七氟丙烷（HFC-227ea）灭火剂灭火机理
与卤代烷灭火剂的灭火机理相似，是在全淹没状态下对火产生物理变化及化学反应。
主要利用化学抑制的作用来扑灭火灾，对燃烧反应起负催化作用。
当空间内七氟丙烷达到一定的浓度时，燃烧反应链不能维持下去，致使燃烧熄灭。
3、七氟丙烷（HFC-227ea）灭火剂物理性能
沸点：
-16.4℃液体密度：
1.41g/ml（20℃）
冰点：
-131.1℃臭氧层消耗潜能值（ODP）：
0
临界温度：
101.7℃大气层停留时间：
36年
临界压力：
2.91Mpa蒸气压：
0.39Mpa
蒸气密度：
31.2kg/m3（20℃）
未观察到不良反应最大浓度（NOAEL）：
9%
可观察到不良反应最小浓度（LOAEL）：
10.5%
系统设计灭火浓度：
8%-10%
4、七氟丙烷（HFC-227ea）灭火剂技术指标见下表
性能
技术指标
纯度
99.6%
酸度
3ppm
水含量
10ppm
不挥发残留物
0.01%
悬浮或沉淀物
不可见
5、QL227型七氟丙烷灭火系统和灭火装置基本参数
工作环境环境温度：
0℃～50℃工作环境湿度：
≤95%
最大充装密度：
1150kg／m3贮存容器：
70L、90L、120L
灭火剂贮存压力：
4.2Mpa（系统）、2.5Mpa（装置）
最大工作压力：
6.7Mpa（系统）、4.2Mpa（装置）
最小工作压力：
3.6Mpa（系统）、2.0Mpa（装置）
喷射时间：
≤10s
6、QL227型七氟丙烷灭火系统和灭火装置的主要特点
1、产品的容器阀采用金属膜片密封，保证了阀体可靠的密封性能，能保证灭火剂长期储存。
2、产品选用先进的专用阀启动器，其体积小，重量轻，结构紧凑，使用安全，无需维护。
3、多种喷头设计，可根据实际需要进行选择，确保使用性能。
（1）柜式七氟丙烷灭火装置简介
柜式七氟丙烷气体灭火系统以“洁净气体”七氟丙烷作为灭火剂，灭火机理是通过惰化火焰中的活性自由基,实现断链灭火。
七氟丙烷的特点是：
无色无味、清洁、不导电、毒性低、灭火效率高、不污染被保护对象，特别是对大气臭氧层无任何破坏作用。
在第一代的哈龙替代物中，七氟丙烷的综合性能最好。
优点：
（1）安装简便：
本公司生产的柜式七氟丙烷气体灭火装置是一种无管网灭火设备，具有轻便、可移动、安装灵活的特点，外表美观，不破坏防护区内的整洁。
（2）效率高：
灭火剂无管路损失，当火灾发生时，本装置可直接向防护区喷射灭火剂，因此灭火效率高、速度快。
（3）安全性好：
柜式七氟丙烷由于没有管网阻力损失，系统工作压力小，为2，5MP，相比有管网七氟丙烷灭火系统4.2MP,压力小,在储瓶最大工作压力相同的情况下,更安全.
（4）防护系数大可靠,:
由于柜式七氟丙烷灭火系统在每个防护区都配备灭火装置,在所有防区发生火情都能同时灭火,而有管网灭火系统采用的是组合分配方式灭火,灭火剂的配置是按最大保护区来计算,考虑的是在同一时间只有一个保护区发生火情。
（2）组合分配式管网灭火系统简介:
相对于柜式七氟丙烷气体灭火系统,组合分配式管网七氟丙烷气体灭火系统具有美观,节约投资,管理方便的优点。
各系统组件技术参数如下:
容器
1．灭火剂储存容器
七氟丙烷储存容器为高压焊接钢瓶和钢质无缝气瓶，用于储存七氟丙烷灭火剂。
结构见图5。
技术参数：
材料：
HP345，34Mn2V，30CrMo
工作压力：
4.2MPa、5.6MPa（20℃）
钢瓶容积：
40L，70L，90L，120L，150L，180L
钢瓶重量：
55.2kg,62.0kg,84.9kg,108kg,152kg,176kg
充装介质：
七氟丙烷、氮气
图5灭火剂储存容器
2．
启动气体储存容器
启动气体储存容器为高压无缝钢瓶，用以储存启动气体N2。
结构见图6。
技术参数：
型号：
HZR-4
材料：
45
公称工作压力：
15.0MPa
钢瓶容积：
4L图6启动气体储存容器
充装介质：
氮气
最大充装压力：
6.0MPa（20℃）
高度：
200mm（4L）
直径：
Φ114mm（4L）
容器阀
1．灭火剂容器阀
灭火剂容器阀装于灭火剂储存容器上，具有封存、释放、充装、超压排放、检漏等功能。
结构见图7。
技术参数：
工作压力：
4.2MPa、5.6MPa（20℃）
强度试验压力：
10.1MPa、12.0MPa
公称通径：
32mm，50mm
手动开启力：
≤150N
手动开启行程：
≤300mm
气动开启力：
≤1.0MPa
图7灭火剂容器阀安全泄压装置动作压力：
9.0±0.45MPa、10.0±0.50MPa
检漏装置：
七氟丙烷专用压力显示器
2.启动气体容器阀
启动气体容器阀装于启动气体储存容器上，具有封存、释放、充装、检漏等功能。
结构见图8。
技术参数：
工作压力：
6.0MPa（20℃）
强度试验压力：
9.9MPa
公称通径：
6mm
检漏装置：
专用压力显示器
图8启动气体容器阀
单向阀
1．灭火剂管路单向阀
灭火剂管路单向阀装于连接管（压力软管）与集流管之间，防止七氟丙烷从集流管向灭火剂储存容器返流。
结构见图9。
技术参数：
工作压力：
4.2MPa、5.6MPa（20℃）
强度试验压力：
10.1MPa、12.0MPa
图9灭火剂管路单向阀公称通径：
32mm，50mm
开启压力：
≤0.1MPa
2.启动管路单向阀
启动管路单向阀装于启动管路上，用来控制气体流动方向，启动灭火所需的瓶组。
结构见图10。
技术参数：
工作压力：
6.0MPa（20℃）
强度试验压力：
9.9MPa
图10启动管路单向阀公称通径：
6mm
开启压力：
0.1MPa
连接管（压力软管）
压力软管安装在灭火剂容器阀与灭火剂管路单向阀之间，用以缓冲灭火剂释放时的冲力。
结构见图11。
技术参数：
工作压力：
4.2MPa、5.6MPa
强度试验压力：
10.1MPa12.0MPa
公称通径：
32mm，50mm
图11连接管
安全泄压阀
安全泄压阀安装在灭火剂容器阀和集流管上，以防止灭火剂容器和灭火剂管道非正常受压时爆炸，安全阀为膜片式结构，安全可靠。
结构见图12。
技术参数：
爆破压力：
9.0±0.45MPa、10.0±0.50MPa
膜片泄流口径：
12mm
图12安全泄压阀
选择阀
选择阀用于组合分配系统中，用于控制七氟丙烷灭火剂流向火灾现场。
结构见图13。
技术参数：
公称工作压力：
4.2MPa，5.6MPa（20℃）
强度试验压力：
10.1MPa，12.0MPa
手动开启力：
≤150N
手动开启行程：
≤300mm
气动开启力：
≤1.0MPa
图13选择阀
信号反馈装置（压力讯号器）
信号反馈装置安装在选择阀或相应的管道上，当灭火剂通过该管段时压力讯号器动作，将信号反馈给报警控制器。
结构见图14。
技术参数：
工作压力：
4.2MPa，5.6MPa（20℃）
强度试验压力：
10.1MPa，12.0MPa
微动开关触点容量：
DC24V，1A
图14压力讯号器
集流管
集流管装于瓶组顶部，各灭火剂储存容器释放的七氟丙烷由集流管集中后通过减压装置、选择阀（组合分配系统）或直接流向喷嘴喷洒。
结构见图15。
图15集流管
技术参数：
工作压力：
4.2MPa、5.6MPa（20℃）
强度试验压力：
10.1MPa、12.0MPa
安全泄压装置动作压力：
9.0±0.45MPa、10.0±0.50MPa
电磁阀
电磁阀安装于启动气体容器阀上，通过报警控制器提供的启动电流启动电磁阀打开容器阀，提供启动气流，以实现自动和远距离手动启动。
电磁阀还具备机械启动功能，紧急时由人工打开与防护区对应的电磁阀即可实现灭火剂喷放灭火。
结构见图16。
技术参数：
额定电压（DC）：
24V
额定电流：
1.5V
启动力：
45N
启动行程：
6mm
图16电磁阀
压力显示器
1.灭火剂储存容器压力显示器
灭火剂储存容器压力显示器安装在灭火剂容器阀上，是灭火剂瓶组的检漏装置。
外形尺寸见图17。
技术参数：
公称压力：
4.2MPa、5.6MPa（20℃）
图17灭火剂瓶组压力显示器最大工作压力：
8.0MPa、12.0MPa
最小工作压力：
0Mpa
2.启动气体储存容器压力显示器
启动气体储存容器压力显示器安装在启动气体容器阀上，是启动气体瓶组的检漏装置。
结构见图18。
技术参数：
公称压力：
6.0MPa（20℃）
最大工作压力：
10.0MPa
最小工作压力：
0MPa
图18启动气体瓶组压力显示器
管路附件
管接头采用20号钢材料，内外表面热镀锌处理。
局部阻力损失当量长度（m）
公称通径
（mm）
局部阻力损失当量长度
90°弯头
直通
三通
直路
90°分支路
20
1.5
0.2
0.5
1.7
25
1.8
0.2
0.6
2.0
32
2.2
0.3
0.7
2.5
40
2.8
0.3
0.9
3.2
50
3.5
0.4
1.1
4.0
65
4.5
0.5
1.4
5.0
80
5.2
0.6
1.7
5.8
100
6.4
0.7
2.1
7.3
全淹没喷嘴
全淹没喷嘴能向整个保护区均匀喷射。
所有喷嘴均经过专门钻孔以适应特殊设计要求。
喷嘴的最大保护高度为5.0m，喷嘴的最小保护高度为0.3m；当防护区高度小于1.5m时,喷嘴的保护半径小于等于3.5m；当防护区高度大于1.5m时,喷嘴的保护半径小于等于5m；喷嘴是用标准的黄铜制成。
结构见图19。
图19全淹没喷嘴
适用范围
用于扑救电气火灾，固体表面火灾，液体火灾，灭火前能切断气源的气体火灾；主要用于电子计算机房、电信通讯设备、过程控制中心、贵重的工业设备、图书馆、博物馆及艺术馆、机器人、洁净室、消声室、应急电力设施、易燃液体储存区、也可用于生产作业火灾危险场所，如喷漆生产线，电器老化间、轧制机、印刷机、油开关、油浸变压器、浸渍槽、熔化槽、大型发电机、烘干设备、水泥生产流程中的煤粉仓、以及船舶机舱、货舱等。
在下列情况下可采用本柜式装置：
不用设置专用的瓶组间，整个柜体设置在防护区内，适用于计算机房、档案馆、贵重物品库、通讯机房等空间较小的防护区，几台柜式装置联用也可保护较大的保护区。
当建筑物内无法设置专用的瓶组间，或虽然有瓶组间，但输送距离较远，不能满足工程设计的要求，或防护区内不便安装系统管网时，可使用本装置。
综合以上情况，并结合工程的实际情况，本工程采用组合分配式管网七氟丙烷自动灭火系统是可行的。
对防护区的要求
1、防护区的最低环境温度不应低于0℃.
2、防护区维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。
3、防护区维护结构承受内压的允许压强，不宜低于1.2kPa。
4、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。
工作原理图：
（1）柜式七氟丙烷自动灭火系统的工作原理：
图见1
1.紧急启停按钮
2.放气指示灯
3.光报警器
4.声报警器
5电气控制线路
6.火灾探测器
7.喷嘴
8.信号反馈装置
9.集流管
10.灭火剂管路单向阀
11.压力软管
12.灭火剂容器阀
13.机械应急启动把手
14.柜体
15.灭火剂储存容器
16.启动管路
17.启动装置
18.报警灭火控制器
图1柜式装置工作原理图
（2）组合分配七氟丙烷自动灭火系统的工作原理图见2
图2组合分配系统示意图
1.紧急启停按钮
2.放气指示灯
3.声报警器
4.声光报警器
5.喷嘴
6.火灾探测器
7.电气控制线路
8.灭火剂输送管道
9.选择阀
10.信号反馈装置
11.启动管路
12.集流管
13.灭火剂管路单向阀
14.启动管路单向阀
15.安全泄压阀
16.压力软管
17.灭火剂容器阀
18.机械应急启动把手
19.瓶组架
20.灭火剂容器
21.启动装置
22.报警控制器
23.灭火控制器
24.安全隔离装置
25.低泄高密阀
灭火装置动作程序图
灭火装置动作程序图
图2灭火装置动作控制程序图
装置选用方法
选用本柜式装置时，应确定该保护区的保护对象，计算出防护区的净容积，即可从以下表格选出所需的装置型号和应该充装的灭火剂量。
灭火剂设置用量计算方法
1、设计标准
（1）NFPA2001《洁净气体灭火剂灭火系统》
（2）《七氟丙烷（HFC-227ea）洁净气体灭火系统设计规范》
（3）ISO/CD14520-15（1997年第3版）《气体灭火系统—物理性能和系统设计》
2、设计条件
（1）保护区的尺寸；
（2）保护对象；
（3）保护区的最低、最高温度；
（4）保护区的海拔高度；
3、灭火剂设计用量计算
（1）按公式计算
式中W:
灭火剂设计用量（kg）
V:
保护区净容积（m3）
S:
七氟丙烷蒸汽比容（m3/kg）
S＝0.1269+0.000513t，式中t＝保护区的最低温度（℃）
C:
设计浓度（%）
K:
海拔高度修正系数
（2）设计用量也可以根据表格查取，并用海拔高度修正系数修正。
4、灭火剂储存容器内的剩余量
每只灭火剂储存容器内的喷放剩余量按2.0kg计算。
5、灭火剂设置用量
灭火剂设置用量＝灭火剂设计用量＋瓶组数×2.0
表5保护区单位体积的灭火剂用量（kg/m3）
温度
（℃）
设计浓度（%）
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
-10
0.5254
0.6196
0.7158
0.8142
0.9147
1.0174
1.1225
1.2301
1.3401
1.4527
-5
0.5141
0.6064
0.7005
0.7967
0.8951
0.9957
1.0985
1.2038
1.3114
1.4216
0
0.5034
0.5936
0.6858
0.7800
0.8763
0.9748
1.0755
1.1785
1.2839
1.3918
5
0.4932
0.5816
0.6719
0.7642
0.8586
0.9550
1.0537
1.1546
1.2579
1.3636
10
0.4834
0.5700
0.6585
0.7490
0.8414
0.9360
1.0327
1.1316
1.2328
1.3364
15
0.4740
0.5589
0.6457
0.7344
0.8251
0.9178
1.0126
1.1096
1.2089
1.3105
20
0.4650
0.5483
0.6335
0.7205
0.8094
0.9004
0.9934
1.0886
1.1859
1.2856
25
0.4564
0.5382
0.6217
0.7071
0.7944
0.8837
0.9750
1.0684
1.1640
1.2618
30
0.4481
0.5284
0.6104
0.6943
0.7800
0.8676
0.9573
1.0490
1.1428
1.2188
35
0.4401
0.5190
0.5996
0.6819
0.7661
0.8522
0.9402
1.0303
1.1224
1.2168
40
0.4324
0.5099
0.5891
0.6701
0.7528
0.8374
0.9239
1.0124
1.1029
1.1956
45
0.4250
0.5012
0.5790
0.6586
0.7399
0.8230
0.9080
0.9950
1.0840
1.1571
50
0.4180
0.4929
0.5694
0.6476
0.72760
0.8093
0.8929
0.9784
1.0660
1.1555
表6海拔高度修正系数
海拔高度（m）
修正系数
-1000
1.130
0
1.000
1000
0.885
1500
0.830
2000
0.785
2500
0.735
3000
0.690
3500
0.650
4000
0.610
4500
0.565
具体设计（见设计图纸）
1．基本概况：
根据据现场情况，本系统分三个灭火防区，采用一套组合分配式有管网七氟丙烷自动灭火系统。
2．防护区应设泄压装置，并宜设在外墙或屋顶上。
当设置在外墙上时应位于防护区净高的2/3以上。
如防护区的门窗等封闭不严，且开口面积与泄压口面积接近，可不设泄压口。
3．各防区参数及灭火药剂计算结果（见图纸）
安装
（一）无管网柜式灭火装置安装:
●本装置的安装场所应符合下列要求：
（1）环境温度为0〇C～50〇C，且干燥、通风良好；
（2）空气中不得含有易爆、导电尘埃及腐蚀部件的有害物质，否则必须予以保护，装置不得受到震动和冲击；
（3）整个柜体必须能安装平稳，不允许倾斜；
（4）防护区的面积不宜大于100m2，容积不宜大于3003m；
（5）防护区维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；
（6）防护区维护结构承受内压的允许压强，不宜低于1.2kPa；
（7）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，在喷放七氟丙烷之前，应做到关闭；
（8）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，泄压口的面积应该根据相关的标准进行计算；
（9）当设有外开弹性闭门器或弹簧门时，如果其开口面积不小于泄压口计算面积，不须另设泄压口。
●安装在防护区里的位置应选择能避免接近热源和太阳光直接照射的地方，并靠近墙体安装。
喷嘴的喷射方向应朝防护区
●本装置安装时，应按照下列顺序进行：
（1）按照选定的位置将柜体安放平稳；
（2）将灭火剂瓶组放入柜内，并用固定抱卡和螺栓螺母固定在柜体上；
（3）将管路安装在柜体内的顶部，并用固定抱卡和螺母固定在柜体的顶部；
（4）安装喷嘴管路、管件和喷嘴、喷嘴罩，注意应将喷嘴罩用固定螺母固定；
（5）安装压力信号反馈装置，安装位置在弯头上；
（6）安装启动瓶，用抱卡和螺栓螺母将启动瓶固定在柜体的内侧面；
（7）安装启动管路和管件；
（8）检查各个安装连接部位，必须保证固定牢固，管路连接处密封良好。
（二）组合分配式有管网七氟丙烷系统的安装:
1）装分为七氟丙烷（HFC-227ea）灭火系统瓶组和喷嘴管路系统，根据设计图及现场情况进行；
（2）喷嘴管路系统在现场安装，采用螺纹连接，管材采用20#无缝钢管，应符合GB3639和GB8163的要求，无缝钢管必须内外镀锌
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