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二氧化碳灭火系统及其在汽车涂装车间的应用
2007-1-23　

二氧化碳是一种能够用于扑救多种类型火灾的灭火剂。使用二氧化碳灭火系统可保护图书、档案、美术、文物等珍贵资料库房，散装液体库房，电子计算机房，通讯机房，变配电室等场所。也可用于保护贵重设备。
目前，在国际上已广泛地应用于许多具有火灾危险的重要场所。国际标准化组织和美国、英国、日本、前苏联等工业发达国家都已制定了有关二氧化碳灭火系统的设计规范或标准。
近年来，随着国际上对卤代烷的使用限制越来越严，二氧化碳灭火系统的应用不断增加。因此，二氧化碳灭火系统的发展近年来一直较快，自七十年代开始以来，在国内已得到了越来越广泛的应用，其灭火的优越性也逐渐被认识，现已在许多行业中得以应用。
一、二氧化碳的灭火机理
二氧化碳的灭火机理是通过用二氧化碳气体向防护区内或被保护物连续快速的喷射以相对地减少空气中的氧气含量，阻止连续燃烧所必需的新鲜空气接近火焰，同时降低燃烧物的温度，使火焰熄灭。
二、二氧化碳灭火的优点
二氧化碳灭火系统作为一种比较成熟的灭火技术与其它灭火系统相比，具有如下优点:
1.二氧化碳能迅速地充满火灾区域，以淹没或覆盖的方式扑灭A类或B类火灾，在二氧化碳保持时间内，它可以消除固体阴燃火灾。
2.二氧化碳对A类火灾具有良好的渗透性和包裹性，对固体深位火灾也非常有效。
3.对被保护物及被保护区域无任何损害，灭火效率高。二氧化碳是一种惰性气体，对绝大多数物质没有破坏作用，灭火后二氧化碳能很快散逸，不留痕迹，又没有毒害，这一特点是其它灭火系统无法做到的。因此，它非常适用于扑救各种可燃、易燃液体和那些受到水、泡沫、干粉灭火剂的玷污而容易损坏的固体物质的火灾。
4.灭火时被保护区域不会产生重量负荷的增加。
5.二氧化碳灭火迅速快捷，正常情况下均能够将火灾扑灭在火灾初期阶段，可以有效地防止火灾的蔓延。
6.二氧化碳能够扑救气体火灾。
7.二氧化碳是一种不导电的物质，可用于扑救带电设备的火灾。
三、二氧化碳灭火系统组成
二氧化碳灭火系统是由二氧化碳气瓶、瓶头阀、施放阀（选择阀）、释放器、遥控施放箱、火灾探测器、自动报警系统及自动灭火控制器等组成。
四、二氧化碳灭火系统控制原理
灭火系统在防护区内设置两种火灾探测器,当两种火灾探测器同时发出火警信号时，防护区内及消防值班室内便发出声光报警，防护区内人员需在30秒内撤离，同时，自动灭火控制器发出指令，切断防护区内电源，关闭送排风设备电源，关闭风管防火阀及供漆、供气管道阀门，到达30秒后，自动灭火控制器打开遥控施放箱内的启动瓶（氮气瓶），氮气通过气控管路打开发生火灾的防护区的施放阀（选择阀），并打开本防护区的二氧化碳气瓶，二氧化碳通过管路向防护区内喷射灭火，喷射时间控制在1分钟之内。
五、二氧化碳灭火系统在汽车涂装车间的应用
随着汽车工业的稳步发展，它的火灾危险也在日趋增大，在汽车工厂消防设计中，涂装车间的喷漆室、调漆间都能够产生大量的漆雾（主要是苯类有机溶剂），另外，车间内的挥发室及烘干室也会产生较多的易燃挥发物，这些部位一直都是涂装车间消防设计的重点。八十年代前，一般采用1211、1301卤代烷对其进行消防，但由于卤代烷对大气臭氧层有一定的破坏作用，八十年代后期，随着人们环保意识的增强，人们逐渐用二氧化碳取代了1211、1301卤代烷。应该说二氧化碳灭火针对涂装车间是非常合适的，涂装车间在汽车工业厂房里，所要求的洁净度是比较高的，因为水渍和粉尘对车身喷涂的质量会造成严重的不良影响，而二氧化碳在灭火的过程中不会给车身的喷漆、挥发、烘干工作室带来任何污染，灭火后也不会造成较长时间的停产，因此一直得到汽车涂装业的认同。下面，就“九五”微型车技术改造项目的涂装车间二氧化碳灭火系统设计和一些问题做一些介绍：
1.二氧化碳灭火系统设计
(1)     原理方框图（见图）
(2)分区
分区是二氧化碳灭火系统设计中最为重要的环节之一，最大区的大小将直接影响二氧化碳气瓶的数量，从而影响二氧化碳灭火系统的总造价。在方案设计阶段，按照以往的设计习惯，我把分区分为7个防护区，分别为a调漆间、油漆预热间；b面漆喷漆室；c面漆挥发室；d、e面漆烘干室；f中修喷漆室、中修晾干室；g中修烘干室，最大区为面漆喷漆室，需二氧化碳气瓶56个，加上100％的备用量，共需二氧化碳气瓶112个，总投资约168万。施工图设计时，我对防护区进行了重新核算，在满足规范要求的前提下，将面漆喷漆室分成了两个防护区（喷漆室再次分区我院尚无先例），这样最大区就不再是面漆喷漆室，在其它各区均不能再分的情况下，该厂涂装车间最后共分为8个防护区：
调漆间、油漆预热间为a区；
面漆喷漆室分为d、e区；
面漆挥发室为c区；
面漆烘干室为分b、f区；
中修喷漆室、中修晾干室为g区；
中修烘干室为h区。
最大区面漆挥发室需二氧化碳气瓶34个,加上100％的备用量，共需二氧化碳气瓶68个，总投资约102万。
(3)二氧化碳灭火系统计算
设计采用全淹没二氧化碳灭火系统,68L气瓶。
计算公式为: M＝Kb(K1A+K2V)
A=Av+30A0
V=Vv-Vg
式中M－二氧化碳设计用量（kg）；
Kb－物质系数；
K1－面积系数（kg/m2），取0.2 kg/m2；
K2－体积系数（kg/m3），取0.7 kg/m3；
A－折算面积（m2）；
Av－防护区的内侧面、底面、顶面（包括其中的开口）的总面积（m2）；
A0－开口总面积（m2）；
V－防护区的净容积（m3）；
Vv－防护区容积（m3）；
Vg－防护区内非燃烧体和难燃烧体的总体积（m3）
经计算调漆间、油漆预热间a区，需二氧化碳气瓶29个；
面漆喷漆室d、e区，各需二氧化碳气瓶31个；
面漆挥发室c区，需二氧化碳气瓶34个；
面漆烘干室b、f区，各需二氧化碳气瓶26个；
中修喷漆室、中修晾干室g区，需二氧化碳气瓶16个；
中修烘干室h区，需二氧化碳气瓶14个。
(4)主要设备选型
本系统选用68L*20二氧化碳气瓶两组、68L*14二氧化碳气瓶两组、595HF4-18-00型气动瓶头阀68个、CB*3294.5-87型气控施放阀（选择阀）8个、595HF5-14-00型释放器8个、595HF6-17-00喷管型喷嘴52个、595HF3-11-00型电磁阀式遥控施放箱16个。
2.火灾自动控制系统
根据<<二氧化碳灭火系统设计规范>>要求，本设计采用自动报警系统，并且自动启动二氧化碳灭火系统对火灾进行消防。
车间内设有一个消防控制室，消防设备及控制装置均设在其内，消防控制室、调漆间、油漆预热间、面漆喷漆室、面漆挥发室、面漆烘干室、中修喷漆室、中修晾干室、中修烘干室均设置声光报警装置。在火灾发生后立即通过声和光两种信号向防护区内工作人员报警，提示他们立即撤离，同时自动灭火控制器发出指令,切断防护区内设备及照明等电源,停止输送链及自动喷涂机运行工作，关闭送排风设备电源,关闭供漆管路控制阀及风管防火阀,并打开事故照明电源, 30秒后,自动灭火控制器打开发生火灾的防护区二氧化碳气瓶,二氧化碳喷放,喷放时间不大于一分钟。
为保证二氧化碳灭火系统使用的可靠性及安全性，防护区安全出入口处设置手动启动二氧化碳喷放按钮和手动紧急中止灭火系统启动按钮,并设置二氧化碳喷放指示灯；二氧化碳系统管路设防静电接地；防护区的门均向疏散方向开启,并能自动关闭，在任何情况下均能从防护区内打开。
3.二氧化碳自动灭火系统设计的注意事项
(1)在规范允许的范围内，划分防护区时，应适当考虑少于五个，以免备用；必须等于或多于五个时，应尽可能将防护区划小，喷漆室或烘干室为最大区时均应详细计算考虑再分区，最大区确定后，其余分区则不宜再分，以免增加管路投资。
(2)最不利点喷头计算压力应向规范要求的底线1.4Mpa靠近，以减小管道管径，降低投资。
(3)为保证二氧化碳灭火系统备用部分的有效性和及时性，气控施放阀（选择阀）后的气控管路上应采用三通转换阀，并有明显主、备标志。
当然二氧化碳灭火系统也有它的缺点和局限性：首先，它的一次性投资大（二氧化碳气瓶及绝大部分附件都需承受高压），价格问题会使许多使用者不敢问津。另外，二氧化碳不可以用来扑救含氧化剂的化学制品、活泼金属、金属氢化物。
虽然二氧化碳灭火系统也存在它的局限性，但由于它的灭火能力强、速度快、灭火消耗低、灭火现场不受破坏等特点，八十年代以来在国内得到了普遍认识，随着汽车工业的不断发展，二氧化碳灭火系统在汽车工业中将会得到更为广范的应用。