河北消防集团高压二氧化碳灭火系统设计应用手册.doc

河北隆华消防集团高压二氧化碳灭火系统设计应用手册一. 重要用途与合用范围 1. 概 述 高压二氧化碳灭火系统是现今气体灭火系统中发展历史最悠久、灭火技术最成熟的固定式气体灭火系统。经济发达国家的二氧化碳灭火系统的设立量仅次于洒水灭火系统，为气体灭火系统之最。二氧化碳灭火剂来源广泛，价格低廉，任何地区均可获取。“隆华”高压二氧化碳灭火系统是由我国最早研制开发涉及卤代烷1211、1301等气体灭火系统在内的一批消防行业专家，结合国内外系统的结构特点，研制出的技术最先进，结构最新奇，性能最可靠的一流产品。 2. 合用火灾类别液体或可溶化固体火灾，如：烃类（汽油、煤油、柴油等）醇类酮类 酯类苯类及其它有机溶剂类；可燃气体火灾，如：甲烷、乙烷、丙烷、煤气、天然气等（灭火时应切断气源）；可燃固体火灾，如：固体表面火灾和棉毛、织物、纸张等部分固体深位火灾；电气火灾，如：变压器、电开关、断路器、发电机、电动机、电子设备等。3. 合用的场合电子计算机房、通讯机房、变压器室、电器开关和配电室、发电机房、电器仪表室、控制中心、数据打印室、电缆间等。汽车库、发动机实验台等。油槽、油罐、油泵间、危险品库、静电喷漆间、反映釜、金属轧机、纺织机等。4. 二氧化碳不适合扑救的以下物质火灾硝酸纤维和火药；活泼金属，如：锂、钠、钾、镁等；金属氢化物；能自行分解的化学制品。二. 系统技术参数 1. 二氧化碳灭火剂二氧化碳灭火剂是一种无色、无味、不导电的惰性气体，在不同的条件下可以气、液、固体三种状态存在，同时是一种价格低廉、方便可得的灭火剂，它的密度约为空气的1.5倍，其灭火机理重要是减少火灾区域的氧含量（15%以下），直至窒息灭火。同时又有隔热降温 的作用。二氧化碳的参数 分子式：CO2 分子量：44.01 纯 度：不小于99.5%（v/v） 水含量：不大于0.015%（w/w） 含油量：无油斑 乙醇等其它有机物：无密度（0液态）：0.914g/cm3密度（0气态）：1.977g/L沸点（760mmHg）：-72临界温度：31临界压力：7.4Mpa 温度：-56.6三相点： 压力：0.517 Mpa注：含水量较高，减少电绝缘性或产生喷放结冰，堵塞阀门和喷嘴，对容器有腐蚀作用。含醇类有机物会影响灭火效果。二氧化碳浓度在3%4%时会使人的呼吸加快，9%浓度时人在10分钟内也许失去知觉，20%浓度时人会在2030分钟后窒息。 2. 系统参数系统工作压力 15Mpa 系统储存环境温度 0 49()保护区环境温度 不限系统工作电源 AC220V、DC24V系统灭火剂喷放时间 1 min (深位火灾7min)系统启动方式 电、气、机械(自动、手动、应急操作)系统电磁启动电流 0.75A系统气动启动压力 2Mpa系统手动操作力 50N系统储存容器容积 40、68、70、80(L)三. 系统组成 1.“隆华”高压二氧化碳灭火系统组成“隆华”高压二氧化碳灭火系统重要由火灾探测控制单元（涉及火灾探测器、报警控制器、气体灭火控制盘、声光讯响器、喷洒指示灯、紧急启动/停止按钮等）、灭火系统单元（涉及CO2灭火瓶、软管、单向阀、集流管、泄漏报警装置、电磁启动器、钢瓶架、选择阀、压力开关、管网及喷嘴等）等组成。单元独立系统示意图图中1.喷头 2.火灾探测器 3.压力开关 4.安全阀 5.CO2灭火瓶组 6.电磁启动器 7.启动气瓶 8.报警控制器 9.喷洒指示灯 10.紧急启动/停止按扭 11.声光讯响器（室内室外各一个） 组合分派系统示意图图中：1.喷头 2.火灾探测器 3.压力开关 4.安全阀 5.气动启动头 6.选择阀 7.单向阀 8.CO2灭火瓶组 9.电磁启动器 10.启动气瓶 11.报警控制器 12.喷洒指示灯 13.紧急启动/停止按扭 14.声光讯响器（室内室外各一个）单元独立系统 一个二氧化碳供应源，通过固定的管网和喷嘴，对一个防护区或保护对象实行保护。组合分派系统 一个二氧化碳供应源，通过固定的管网和喷嘴，对两个或两个以上的防护区或保护对象实行保护。2.“隆华”高压二氧化碳 系统动作程序 自动启动从火灾探测报警、关闭联动设备以及释放灭火剂均由系统自动完毕，不需要人员介入的操作与控制方式。“隆华”高压二氧化碳灭火系统只需要由报警控制器或气体灭火控制盘输出一个启动信号（DC2V 0.75A）给电磁启动器，灭火剂将自动喷洒。手动启动人员接到火警信号后，经确认再启动手动按钮，通过报警控制器操作联动设备以及释放灭火剂的操作与控制方式。应急操作人员可以通过系统所设的机械式启动机构，直接释放灭火剂的操作方式。“隆华”高压二氧化碳灭火系统是在容器阀上直接连接机械应急启动机构。火 情应急操作手动启动自动启动紧急启动气瓶启动停止按钮灭火探测器灭火剂储瓶组报警控制器管道及喷嘴选择阀气动启动瓶组气体灭火控制盘关闭联动设备人员撤离灭 火反馈装置确认灭火、恢复系统放气灯 四. 系统部件 “隆华”高压二氧化碳灭火系统重要部件有：CO2灭火瓶 压力开关 电磁启动器 钢瓶架启动气瓶 CO2泄漏极限报警装置单向阀 集流管气控单向阀 集流管安全阀金属软管 喷嘴选择阀 高压管件 1. CO2灭火瓶CO2灭火瓶是由灭火剂储存容器、容器阀及所储存的CO2灭火剂组成。 规格型号项 目EMP40EMP68EMP70EMP80设计压力（MPa）20工作压力（MPa）15环境温度（）0 49灭火瓶容积 V （L）40687080灭火瓶外径 D （mm）219267267279灭火瓶高度 H （mm）1432160216421732灭火瓶净重（Kg）51808292CO2充装量（Kg）24404248灭火剂剩余量（Kg）1131318容器阀公称通径（mm）15容器阀当量长度（m）6（含虹吸管）容器阀出口螺纹M271.5安全泄放压力（MPa）190.95 用途：平时用来储存CO2 灭火剂，火灾发生时将CO2 灭火剂释放实行灭火。 结构：容器为锰钢或铬钼钢热轧成整体钢瓶。容器阀采用不锈钢与铜合金金属材料，结构紧凑、流体阻力小、密封性强、安全可靠。 应用：通过称重装置（CO2 泄漏极限报警装置）悬挂在钢瓶架上，由金属软管、单向阀与集流管相连接。2. 电磁启动器 用途：安装在启动气瓶或CO2 灭火瓶和选择阀上，按灭火控制指令，启动相应的容器阀和选择阀。 结构：由电磁铁执行机构组成，视系统的需要分别可配装手动启动头、气动启动头或气动/ 手动两用启动头。结构先进、作用力大、可靠性强、灵活机动。 应用：CO2 灭火瓶固定在钢瓶架上后安装电磁启动器，安装前应检查保险、安全销及铅封是否完好，顶杆是否复位。控制线应用锡焊焊接，应加套防护软管。型 号连接尺寸mm输出推力 N气动压力MPa手动操作力N启动电源额定电压额定电流DT4M301538021550DC24V0.75A3. 启动气瓶 用途：储存启动气源（氮气）的先导启动气瓶。 结构：由容器、容器阀及电磁启动器组成，可视系统需要配装手动启动头或两用启动头，其密封性强、动作灵敏可靠。 应用：固定在专用瓶组架上，尽量靠近选择阀和灭火瓶组架。 规格型号项 目QP4设计压力（MPa）15工作压力（MPa）4.5环境温度（）049灭火瓶容积 V （L）4充装介质N2启动电源DC24V 0.75A气动压力（MPa）215手动操作力（N）50 4. 单向阀 用途：安装在CO2 集流管上，防止CO2 从集流管倒流。 结构：由阀体、阀芯和弹簧等件组成。结构新奇、动作灵活、密封性强、流体阻力小。 应用：应定期检查阀芯的灵活性和密封性。型号公称通径mm设计压力MPa当量长度m进口尺寸出口尺寸DF1515153M271.5M361.55. 气控单向阀 用途：用于系统启动的控制气路上。 结构：由阀体、阀芯和弹簧等件组成，结构新奇、动作灵活、密封性强、安装方便。 应用：编制气控管路采用卡套式管接头连接，气控管采用61/T3 紫铜管，管端部规定垂直，不应有毛刺和缩孔现象，要保证其圆度，定期检查阀芯的灵活性和密封性。型号公称通径mm设计压力MPa最小启动压力MPa进出口尺寸QDF44150.5M121.56. 金属软管 用途：用于容器阀与单向阀之间的柔性连接，缓解CO2 灭火剂的流动冲击，便于称重装置的测量。 结构：采用不锈钢波纹管和不锈钢丝网制作，两端采用球面密封形式。 应用：结构紧凑、耐压强度高、柔性好、密封性强。安装时注意不得形成锐角和扭曲。型号公称通径mm设计压力MPa长度 m当量长度m进出口尺寸QDF44150.30.6M271.57. 选择阀 用途：CO2 灭火系统组合成分派系统时设此阀，引导灭火剂流向相应的保护区。 结构：采用不锈钢和铜合金材料制作，结构新奇独特、体积小、重量轻，数百次启动能保证动作灵活，复位后密封可靠。 应用：选择阀安装高度为1.7m ，两阀之间距离应不小于400mm，选择阀牢固的固定在管路上后，再安装电磁启动器，释放后应由人工进行复位。型号公称通径mm设计压力MPa当量长度m进出口尺寸外形尺寸mmLH DXZF4040155Rc11/220497122XZF5050156Rc2226107141XZF6565157.5Rc21/2252120166XZF8080159Rc3286132202XZF1001001511Rc4314146230 8. 压力开关 用途：安装在选择阀的出气口一端（无选择阀的独立系统可安装在集流管上），当释放CO2 灭火剂时，压力开关动作，将信号送到放气灯、声光报警器和控制中心等部位。 结构：由阀体、活塞和微动开关等组成。体积小、重量轻、灵活可靠。 应用：应在安装前检查活塞的动作情况，测量微开关的动作情况，安装时牢记不得使壳体受力。型号公称通径mm设计压力MPa最小动作压力MPa连接尺寸接点电流电压YK244150.2R1/4DC24V1A 9. 钢瓶架 用途：用于固定CO2 灭火瓶组，可分为38瓶为一组架。 结构：钢瓶架采用钢板和方管材料，制作精湛美观、牢固可靠。 应用：钢瓶架可以拆装运送，现场组装，场地应平整光滑，必要时可用地脚螺栓将集流管和称重梁固定在钢瓶架上方，组装时注意调整钢瓶架的垂直度。规 格项 目40687080钢瓶容积 V （L）40687080容器间距 （mm）240288288300钢瓶架长度 L （mm）340+240(n-1)388+288(n-1)400+300(n-1)钢瓶架宽度 B（mm）340钢瓶架高度H （mm）176019301970206010. CO2 泄漏极限报警装置 用途：循检CO2 灭火瓶的泄漏情况，当发现CO2 泄漏量达成充装量的10%时，将发出报警信号，检修人员应及时予以补充。 结构：由称重检漏装置、吊具和报警器输出三部分组成。 应用：详见CO2泄漏极限报警装置使用说明书型号量程Kg电 源显示分辨率KGF系统精度继电器触点容 量SLB10200DC24V0.10.5%DC24V/1A 11. 集流管 用途：汇集多个容器的CO2 灭火剂，再经主干管输送到保护区的汇流管路。 结构：集流管由无缝钢管、接头等经焊接而成。整体镀锌解决。接单向阀的接头可根据需要制作成单排或双排。 应用：集流管应牢固的固定在钢瓶架上，使用标准的“U”螺栓连接，接单向阀的接头朝向可视金属软管的弯曲度进行调整。集流管的后端可接安全阀。 规 格项 目40687080钢瓶容积 V （L）40687080钢瓶外径 D （mm）219267267279钢瓶间距 B1 （mm）240288300终端距 B2 （mm）290314320集流管总长 L （mm）480+240（n-1）548+288（n-1）560+300（n-1）设计压力 （MPa）15公称通径 （mm）50出口尺寸R2 注：1.n=容器数量；2.定货时应注明单双排，每排容器数量及有无安全泄压口。12. 集流管安全阀 用途：安装在集流管上。由于组合分派系统采用了选择阀，使集流管形成封闭管段一旦有CO2 积存，由于温度的因素形成很高的压力，为此在集流管后端设立安全阀。 结构：由阀体和安全膜片组成。结构新奇、安全可靠。 应用：安全阀的出口端螺纹可接管引向室外，避免伤害人员。型号公称通径mm 设计压力MPa泄压动作压力MPa进出口尺寸JGA15815150.75R3/4 13. 喷嘴 喷嘴是系统的关键部件之一。其规格应根据保护区的具体情况设计计算拟定。型号等效孔口面积mm2连接尺寸Rc安装高度m保护半径 m外型尺寸 mmD dHPZ-47.941/20.54.531402645PZ-512.39PZ-617.81PZ-724.26PZ-831.68PZ-940.06PZ-1049.483/43.53352PZ-1159.87PZ-1271.29PZ-1383.6115PZ-1496.97PZ-15111.29PZ-16126.711161604056PZ-18160.32PZ-20197.94PZ-22239.4811/4184865PZ-24285.03PZ-32506.4511/21805368公称通径(mm)连接螺纹Rc 尺 寸 （mm）DLL1L2151/238522638203/446623146251567236563211/4628442624011/2759246755028411256846521/2102136681028031211587912110041521949715214.高压管件 高压管件 等径三通公称通径(mm)连接螺纹Rc 尺 寸 （mm）DLL1L2151/238452638203/446543146251566436563211/4627342624011/27583.54675502849856846521/210211968102803121139.579121100415217397152 高压管件 等径弯头公称通径(mm)连接螺纹Rc 尺 寸 （mm）DLL1151/2384838203/44651462515660563211/46267624011/27579755028486846521/2102921028031211081211004152121152 高压管件 管箍 公称通径（mm）连接螺纹d1d2 (Rc)尺 寸 （mm）D1D2LL115201/23/43846602915251/213856643115321/211/43862743115401/211/23875783320253/414656683320323/411/44662763520403/411/2467582352532111/4566282382540111/25675863825501256849843324011/411/262759243325011/42628410447326511/421/26210211850405011/22758410451406511/221/275102120545065221/284102130615080238412114064658021/23102121148706510021/2410215217477801003412115217884高压管件 异径三通公称通径（mm）连接螺纹d1d2 (Rc)尺 寸 （mm）D1D2LL115201/23/43846532915251/213856603115321/211/43862683115401/211/2387576.53320253/414656623320323/411/44662683520403/411/2467578.5352532111/4566272382540111/2567580.53825501256849143324011/411/2627583.543325011/4262849447326511/421/26210211050405011/2275849451406511/221/275102111545065221/2841021166150802384121130.564658021/23102121134.5706510021/2410215216377801003412115216584 高压管件 异径弯头 五. 系统设计 较为完整的设计应具体地表白危险对象和被提供的系统。危险对象指防护区和保护对象的大小、位置，火灾类型以及也许暴露于火灾危险的其它物质。同时，应考虑人员从防护区的撤离出口，其应与人数和系统的延迟时间相适应。应清楚表达二氧化碳储存间的位置，火灾探测控制单元的位置，瓶组、阀门、管道、喷嘴的规格、位置和尺寸以及一些辅助设备。尚有灭火剂用量、压力降等具体计算。为了合理的设计“隆华”高压二氧化碳灭火系统，应遵循 GB50193-93 二氧化碳灭火系统设计规范（1999年修订版）和以下阐述环节。1. 全淹没灭火系统 二氧化碳设计用量按下式计算 M=Kb(0.2A+0.7V) ； (1) A=AV+30A0 ； (2) V=VV-Vg ； (3) 式中 M- 二氧化碳设计用量（kg）； A0 - 开口总面积（m2）； Kb- 物质系数（见附表5-1）； V - 防护区的净容积（m3）； A - 折算面积（m2）； VV - 防护区的容积（m3）； AV - 防护区的内侧面、底面、顶面（涉及其中的开口）的总面积（m2）； Vg - 防护区内非燃烧体和难燃烧体的总体积（m3）； 常数0.2（kg/m2）- 面积系数； 常数0.7（kg/m3）- 体积系数； 当防护区的环境温度超过100或低于20时，每超过5或减少1时二氧化碳灭火用量应增长2%。 高压储存容器数量的拟定 Np=Mc/(a V0) (4) 式中：Np- 储存容器数（个）； Mc- 容器储存量（kg）； a - 充装系数（kg/L），一般取0.60 kg/L； V0- 单个容器容积（L）； 泻压口面积可按下式计算： AX = 0.0076（Qt/） (5) 式中：AX- 泻压口面积（m2）； Qt- 二氧化碳喷射率（kg/min）； Pt- 围护结构的允许压强（Pa）；全淹没灭火系统二氧化碳的喷放时间不应大于1min。当扑救固体深位火灾时，喷放时间不 应大于7min，并应在2min内使二氧化碳的浓度达成30%。2. 局部应用灭火系统 局部应用灭火系统的设计可采用面积法和体积法计算。 面积计算灭火剂用量可按下式： M=NQit (6) 式中 M- 二氧化碳设计用量（kg）； N- 喷头数量； NKb A1- 保护对象的计算面积（m2）； Ai- 单个喷头保护面积(m2) ； Qi- 单个喷头设计用量（kg/min）； t- 喷射时间(min)。 体积计算灭火剂用量 保护对象的计算体积应采用设定的封闭罩的体积，封闭罩的底应为保护对象实际底面，其各侧面及顶部至保护对象的距离不应小于0.6m 。体积法计算灭火剂用量可按下式：M=Vtqvt (7)式中M- 灭火剂设计用量(kg)；Vt- 保护对象计算体积（m3）；qv- 喷射强度（kg/minm3）；qv =Kb(16-)； (8) AP- 设定的封闭罩侧面围封结构中存在的实际围封面积； At- 设定封闭罩侧面围封结构中存在的实际围封面面积与假定围封面面积之和。3. 管网计算： 初选管径：D=（22.5）； （9）D- 管道内径（mm）；Q- 管道的设计流量（kg/min）。 管道压力降可按附图5-1拟定。也可按公式计算：Q2 = （10） 式中L- 管道计算长度(m)即管道实际长度与管件当量长度之和。管件当量长度参见附表5-2； Y- 压力系数（MPakg/m3）,参见附表5-3； Z- 密度系数，参见附表5-3。 为简化计算我们将式（10）简化为： Y2=Y1+ALQ2+B（Z2-Z1）Q2 (11) 其中 A= (12) B= (13) 式中 Y1- 该管段始端压力系数； Y2- 该管段末端压力系数； Z1- 该管段始端密度系数； Z2- 该管段末端密度系数； 注：管网起始压力取设计额定储存压力（5.17），后段管道的起始点压力取前段管道的终点压力。 管道高程校正值参见附表5-4。 通过计算喷头人口压力不得小于1.4MPa 喷头等效孔口面积计算： F=Qi/q0 式中：F- 喷头等效孔口面积（mm2），参见附表5-5。 Qi- 单个喷头设计流量(kg/min)；q0- 等效孔口单位面积的喷射率(kg/minmm2), 参见附表5-6。4. 举例计算命题：计算系统为高压储存状态，其管路技术图如下（见5-2）。两个喷头的流量相等，总流量为150kg/min。管段流量分派： (1)-(2) 150 kg/min (2)-(3) 75 kg/min (3)-(4) 75 kg/min管段计算长度：(1)-(2)： 沿程计算长度：6.5+65=71.5m 局部损失当量长度：7.5+0.85=8.35m 计算长度：71.5+8.35=79.85m (2)-(3)或(3)-(4)： 沿程计算长度：20m局部损失当量长度：1.7+0.67=2.37计算长度：20+2.37=22.37m静压水头（在管段(1)-(2)上）：以平均压力5.17MPa查附表5-4得，PH = 6.5m0.008MPa/m=0.052MPa 运用(11)(12)(13)式进行阻力损失计算：管段(1)-(2)： 始端(1)计算压力P1= P0- PH=5.17-0.052=5.118（MPa） 以P1查附表5-3得 Y1 =55.4 Z1 =0.0035 图5-2 由(12)式A=5.24910-3由(13)式B=1.26710-2以上各值代人(11)式：Y2=Y1+ALQ2+B（Z2-Z1）Q2=9807+未定项（忽略未定项），以Y2=9807查附表5-3得相应值Z2=0.94，代人式(11)补充计算未定项得Y2=10074，查附表5-3得P2=3.25（MPa）管段(2)-(3)：由(12)式A= =1.69410-2由(13)式B=3.09410-2以上各值代人(11)式：Y3=Y2+ALQ2+B（Z3-Z2）Q2=12206+未定项忽略未定项，以Y3=12206查附表5-3得相应值Z3=1.5，代人式(11)补充计算未定项得Y3=12303查附表5-3得P3=2.34MPa管 段管 径（mm）长 度(m)计算当量长度(m)高程变 化 (m)流量kg/min压力 MPa始 端终 端1-22571.579.856.51505.123.252-3202022.370753.252.342-4202022.370753.252.34将计算结果整理如下： 5. 查图法要比计算法简朴得多，但精度稍差，