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趣学消防!气体灭火系统的“充气三娇娃”设计!

作者:admin 时间:2019-08-05 14:43:36 浏览:

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原标题:趣学消防!气体灭火系统的“充气三娇娃”设计!

消防改造

今天我们来研究下消防中的气体灭火系统,到后面,我们还要陆续的学到,自动喷水灭火系统,水喷雾系统,细水雾系统。

气体灭火系统,一般用在有精密的仪器,动则几十万上百万的高大上的机房,或者是有些博物馆文物的地方。

这些地方可不能用喷水的灭火系统,里面有很多珍贵的古典书籍,什么葵花宝典啦、易筋经啦、金瓶梅玉蒲团啦,人家特别宝贝,你用水去浇,火是灭了,文物书籍也毁了。

你这边刚把火灭掉,转头人家方丈就一记大慈大悲掌把你给灭掉,善哉善哉。

为了不让大慈大悲的方丈生气——我们就只能用气体灭火系统了。

一、气体灭火系统概述

(一)气体灭火系统概念与特点

气体灭火系统是个啥玩意啊?听名字就知道,就是用气来灭火的系统呗。

用官方的说法就是,气体灭火系统是指平时灭火剂以液体、液化气体或气体状态存贮于压力容器内,灭火时以气体(包括蒸汽、气雾)状态喷射作为灭火介质的灭火系统。

这个气体系统是个好东西啊!它号称灭火界的特种部队,灭火效率高,速度快,不像水系统,拿水枪喷半天,才灭一点点。

它一上来就是短平快,“呲”,慢则1分钟,快则10秒、8秒解决问题,不仅冲得猛,还去无痕,这又是比水系统优秀的地方。

用水灭火,把人家方丈的《金瓶梅》给毁了,人家要“阿弥陀佛”好多天才能缓过来。

气体就不一样了,喷完了就say goodbye,保护对象不会受到污损。

所以说,它是非常好的灭火系统。

既然这么好,那还要水系统做什么呀?都用气体得了!

那也不行。为啥呢?气体样样都好,就是有一个大家不是很能接受的地方,太贵了!

相比起水系统来,气体灭火系统就是千金小姐,只有高富帅的场所才配的上。

其实气体灭火系统,跟水灭火系统的底子是差不多的,大家的整体构造比较类似,有管有泵有喷头,还有装气的东西。

水系统是给水的,气体系统就是给气的了。所以把水系统里装水的水箱,换成气瓶、气罐,那差不多就成了气体灭火系统了。

那既然都差不多,是不是就不用怎么学了呢?

当然不是啦,学还是要学的,咱们得抓住它跟水系统的不同点来学。

刚刚说了气体灭火系统是喷气来灭火的,这就是它跟水系统最不一样的地方。

水不管从哪里来,天上洒的还是地下冒出来的,那都是水,没区别。

但是气体不一样,气体有各种各样的气体,不同的气体灭火的效果不一样。

(二)学习范围

虽然气体灭火系统有很多种类,但是我们不用全部学,我们只学常用的三种,CO2灭火系统、七氟丙烷灭火系统和IG541灭火系统,号称“充气三娇娃”。

把这三个学会了,考试就能拿得了分,有悟性的同学说不定还能解开喷气的秘密,成为新一代气功大师。

这么一说,大家是不是有点小期待,想赶紧了解一下充气三娇娃的秘密?那么这几类气体的秘密在藏哪里呢?主要出自三本秘籍。

第一本叫《二氧化碳灭火系统设计规范》简称《碳规》,专门讲CO2的,

第二本叫《气体灭火系统设计规范》,简称《气灭规》,专门讲另外两种气体,七氟丙烷和IG541的,

还有一本规范,叫《气体灭火系统施工及验收规范》,讲怎么验收气体系统的。

(三)分值分析

学透了这三本秘籍,对咱们有什么帮助呢?最明显的帮助是,它能给你带来不少的分数。

气体灭火系统在咱们出题官的眼里,虽然比不上自喷给水这些大咖,但算得上是二线明星了。实务综合都是考5分左右,差不多就是考4-5题。

偶尔还能当个男一号刷刷存在感,2015年案例考题有一道大题专门考气体,整整20分;不过后面就一年不如一年了,16、17年各考了两个小问,8-10分;18年就没考。

眼看着好像要过气了,19年会不会被打入冷宫不好说,咱们还是要做好准备,多看看多背背免得到时候上了考场大家不认识,不好办事。

那要往哪个地方看呢?当然是往关键的地方瞅。我们来看看哪里比较关键。

实务综合4年一共考了33题,其中考共性的,就是不分什么气体的题,考了12题;七氟丙烷考了14题,IG541考了5题,CO2考了2题。

看出来没有,共性问题和七氟丙烷是我们学习的重点。七氟丙烷就吃了名字的亏,叫啥不好,非要叫“欺负病娃”,不欺负你欺负谁?

前面给大家带了带重点,不是说让你只学这些,背这些就好了,学习的时候咱们还是得全面学习。

(四)气体灭火系统整体结构与重点分析

下面咱们来全面了解气灭系统这模块内容总的知识结构,看看咱们得学什么。

首先我们还是得从大的范围了解一下气体灭火系统有哪些,它们是怎么灭火的,可以灭哪里的火。这部分内容是每年必考考点,性价比超高。

了解了大概之后,我们针对CO2、七氟丙烷和IG541这气体三娇娃,详细研究它们是由什么部件组成的,每个部件有什么特点,有什么作用。

知道有什么部件了,那就知道它是怎么控制,怎么工作的了呗!这个工作原理及控制方式是个重点,一般在案例里面考。

就是问你这个气体灭火系统在使用中出现了什么问题,怎么解决,你得工作原理才好回答。

如果它工作出了问题,那很可能是参数设计得不对。灭火系统都有一大堆的参数,咱们的课程会有归纳整理,在记忆课上一背,就完事了。

前面的部分属于实务设计的内容,后面就是综合了,综合有点像水电工,搞安装的。

咱们要了解怎么样设置好组件,设好了怎么样安装,安装成功怎么样调试,调试过关又怎么样检测验收。

所有的灭火系统综合内容,其实都是这些。气体这部分内容不是很重要,考的比较少,每年分到1分左右。

验收过了,后续还要维护管理。这个稍微重要一点,一定要背。

在导图上面,有一些我打了星星内容,这些是考题里的大明星,跟春晚的赵本山一样年年都上。

好了,整个气体的大框架咱们理完了,下面开始正式进入原理的讲解。在讲解之前,给大家简单解释一下咱们课件里的一些标注。

二、系统分类 实务P271-273

下面咱们先从“充气三娇娃”的家族说起,气灭家族有四种分类形式,按灭火剂分,按结构特点分、按应用方式分和按加压方式分。

那么每个分类方式下面有哪些子项呢,我们一个一个来学习。

1.按使用的灭火剂分类

首先,我们按灭火剂分类。什么叫按灭火剂分类呢?

就是说我们用什么气体来灭火,我们就叫什么灭火系统,我们主要学习三种,CO2、七氟丙烷和IG541。

CO2,大家都知道是一种气体,就是咱们平时呼出来的气。在常温常压下它是一种气,如果我们在比较低的温度下,把CO2按照一定的压力压成液体、挤进一个罐子里面,这个时候罐子里面的压力就会比较高。

具体有多高呢?这就跟装气的方式有关了。装得比较随意的,罐子承受的压力就会特别高,这叫高压系统;装进去之后还用制冷系统像保姆一样给它降压的,里面的压力就只是有点儿高,这叫低压系统。

为什么装得随意,里面的压力就会比较高呢?因为高压系统里面的CO2是气液两相共存的,什么叫气液两相呢?就是说瓶子里的有可能是液体,也有可能是气体。

为什么会这样呢?原来啊,所有气体都有一个临界温度,当一种气体的温度低于临界温度的时候,它有可能是液体形式存在,一旦超过临界温度,它就会变态,变成气态。这个时候不管你给它多大的压力,他只能是气,不可能变成液体。

二氧化碳的临界温度是31.26度,在日常生活中很容易就能达到。像现在天气比较热,被太阳晒一晒,说不定它就膨胀了,开始变态了。

到太阳下山了,温度又变低了,可能降到了20度左右,因为瓶子里面浓缩了很多气体,太挤了,压力很高,在低温高压的情况下,里面一部分的气体又被它自己压成了液体。这种时而气态时液态,气液共存的状态就叫气液两相。

由于充进去之后,不用保姆来伺候,所以高压系统相对要便宜一点。相对的,要请保姆的低压CO2灭火系统就要贵一点了。

这个所谓的保姆,就是制冷保温设备。

通过制冷保温设备,让罐子里的温度保持在-20°到-18°的温度范围里,在这个温度和压力下,基本上就是CO2液体了,既然是液体,这个储罐是不是就不用承受那么大的压力,所以就叫低压嘛,罐壁可以做的比较薄。

大家看这低压系统,升温是不可能升温的,一直得靠保姆才能维持得了生活的样子,这就是一败家子啊,特别费钱。

所以说低压CO2是用在比较大的项目上面或者说需要CO2灭火剂比较多的场所。我们日常生活中常用的,还是高压CO2灭火系统。

对于这个管网起点计算压力。什么意思,管网的起点在哪里?

在容器瓶子和管道连接的这个地方嘛,这个地方的压力应该是多少,大家记一下,高压系统,压力取5.17兆帕;低压系统,压力取2.07兆帕。

我们再来看七氟丙烷。说到七氟丙烷,就要先讲讲另一种东西:卤代烷。

卤代烷是啥呢,它是一类气体,这是一群熊孩子。

虽然说有灭火的本事,但是特别调皮捣蛋,上天下地,会破坏臭氧层,把天都捅破个窟窿,这么一群祸害,我们能用吗?不能用啊。

所以卤代烷一群体基本被禁用了,但是呢,他们里面有个不那么熊的孩子,不会破坏臭氧层,因为它是个病娃,这就是七氟丙烷。

这个病娃就这样被人们留下来了,不过它对人类不太友好,有一定的毒害性,所以在用完之后我们要通风换气,保证人不要和这个病娃亲密接触。

第三种是惰性气体灭火系统,它是无毒、无色、无味、惰性不导电,所以也叫洁净气体。

它有很多种,我们只记其中一种IG541。它是由52%的氮气、40%的氩气和8%的CO2混合而成的,比例大概就是5:4:1,所以就叫IG541了。

为什么只记这一种呢?大家看它名字,叫“爱姬捂湿衣”,这名字听起来就让人很喜欢对不对?名字起得好,大家都当宝。

2.按系统结构特点分类

按照结构特点,我们分为管网和无管网的。这个很容易区别,就是看,有没有管道形成这种纵横交错的网络。

大家看图,有横着的管,竖着的管,是不是管网。

管网灭火系统,用在使用面积比较大的场所,它又有两种情况,一种是土豪型,一套系统只保护一个防区,叫单元独立系统,一种是暖男型的,一套系统能同时保护几个防护区,叫组合分配系统。

我们先来看看单元独立系统,它只保护一个防护区。

为什么只保护一个防护区呢?不是因为钱多没地方花,而是会有这样的情况:某一个防护区,它在位置上是单独的,和其他的防护区离的比较远,不方便跟别人一起用;

或者说,有两个防护区相邻,但是他们有可能出现同时着火的情况,怎么办呢?这个时候一个防护区用一套系统好了。

再看组合分配系统。看左边这个图,一个系统管两个防护区,哪个地方需要我,我就去哪里

组合分配时,需要考虑一个问题:不同的区域,大小不一样,灭火时需要的灭火剂量也不一样,这个暖男要配多少量才能满足需求呢?

咱们说得具体一点,比如有一套系统要保护3个区域,A防护区要3瓶灭火剂,B防护区要2瓶灭火剂,C防护区要1瓶灭火剂,那一共需要多少瓶灭火剂呢?是ABC三个区域之和,1+2+3一共6瓶吗?

如果是这样的话,那不相当于土豪型的了嘛!如果防区可能会存在同时着火的情况,咱们就每个防区都配一套独立系统;如果不太会有这种可能,咱们就想办法省点钱,备少一点。

既能满足任意单个防区的灭火要求,又能最省钱,那应该是配多少瓶啊?3瓶就够了,因为我们只要满足最大用量的那个防护区就可以了。需求量最大的防护区我都能满足了,那其他的就更不用说了。

再来看无管网灭火系统,也叫预制灭火系统,什么意思呢?就是预先就制做好的。无管网灭火系统又有两种形式,一种是装在一个柜子里面的,叫柜式。

做好了,随时可以搬着走,它没有管网连着,所以你爱拉到哪就拖到哪。这个柜子里面就是放一个或两个容器瓶,连一段管子,在柜子上面装一个喷嘴。出现火灾,直接打开喷就行了。

还有一种叫悬挂式的,就是这么个鼓鼓的圆罐子挂在天花板上,像个灯笼似的,上面有压力表,还有一个喷头,大家看跟洒水喷头差不多,但是不是洒水的,是洒气的,有个红色玻璃球堵着。

着火后,烟气的高温把玻璃球烤炸了,气体就喷出来。

我们刚才说,管网系统是用在面积大,要求高的场所,这个无管网,就是用在要求也不是很高,场所也不是很大的区域,比如说一个房间里面。它的好处是什么呢,快速有效又省钱。

3.按应用方式分

按照应用方式分类,我们分为全淹没和局部应用

这个从字面意思上很好理解,全淹没,就是用气体把整个封闭空间全部淹没了,无差别攻击;局部应用,就是指运用在局部,对着重点保护对象特殊照顾,单点突击。

对于全淹没,我们有什么要求呢?首先要设一个封闭的空间,你是个敞口的,我永远都做不到把你全淹没对吧,气都跑了嘛。

这个空间内的气体灭火浓度要均匀,不能够这边一大堆气,那边一点没有。

这个很容易做到,我们把喷头均匀布置在防护区的顶部,气体喷出后它自然而然就能均匀的分布在空间里面了。

还有一个要求,我们要达到一定的灭火浓度,还要能把这个浓度保持一定的时间。如果说,我瞬间就达到灭火浓度了,但是过了几秒钟之后我就稀释了,达不到这个浓度了,火能灭吗?这是不行的。

所以这里关键要看两点

1,灭火剂的喷放量要达到要求,就是说灭火浓度要达到要求;

2.空间要是封闭的,我才能保持这个灭火浓度。

那么相对的,如果是一个很大的空间里面,只有1、2台机器有失火的可能,难道我们也用全淹没吗?这样太浪费了。

我们就在这个机器周围布置一些喷头,着火了直接喷就好了,这个就叫局部应用

这里的重点是:

1.针对具体的保护对象,不需要封闭空间;

2.要能够形成局部的高浓度并且能维持一定时间。不能说我就喷一下浓度就降低了,这样是灭不了火的。

4.按加压方式分类

按照加压方式来分,分为自压式、内储压式和外储压式

这个也是根据三种气体各自的特性来决定的。要理解这部分概念,咱们还得从临界温度讲起。

每种气体都有临界温度,从表里咱们可以看到,就二氧化碳稍微正常一点,临界温度31度,七氟丙烷临界温度特别高,一百度,而IG541里的两种主要气体——氮气和氩气临界温度都特别低,负100多度。

把它们都用高压压进瓶子里,在消防设计温度,也就是消防里面所说的常温,20°的情况下,这三种气体在储瓶内是什么状态呢?

CO2,离变成气态的临界温度不远,所以是气液两相的。七氟丙烷,远远还没到临界温度,高压之下基本是液态的;而IG541里的氮气氩气,早就超过了临界温度了,所以在20度的时候那基本就是放飞自我,全变成气态的。

这个时候里面的压力是有多大呢?我们一般用“饱和蒸气压”这个概念来衡量。

什么叫饱和蒸气压?指的是在密闭条件中,在一定温度下,与固体或液体处于相平衡的蒸气所具有的压强称为饱和蒸气压。

我们用水来举例理解。我们在一个封闭的瓶子里面装上半瓶纯净水,抽走上面的空气,过几天再看会发现水变少了。

为什么,有部分水变成水蒸气了嘛,水不断蒸发成气体,水面上的气体所具有的压力就会不断增加。

但是,当温度一定时,水蒸气的压力最终会稳定在一个固定的数值上面。这个水蒸气的压力就叫做水在这个温度下的饱和蒸气压。

当气态水压力的数值达到饱和蒸汽压力的数值时,液体水的水分子仍然不断地气化,气体的水分子也依然不断地冷凝成液体,只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度,液体量才没有减少,气体量也没有增加,液体和气体达到动态平衡状态。

同一个物质,在不同温度下有不同的饱和蒸气压,并随着温度的升高而增大。那么,在消防设计温度20°的时候,这三个气体娃娃的饱和蒸气压是多少呢?

20度相对于IG541来说是很高温了,这个时候它基本会变成气态,所以饱和蒸气压特别大,达到15兆帕,相当于150公斤的压力,所以装IG541这个瓶子要做的很结实,以免被撑破。

CO2在20度的时候,是气液两相的,只有一部分的液体气化,饱和蒸气压第二高,5.7兆帕,相当有57公斤的压力往外挤。

七氟丙烷,20度的时候基本还是液态的,当然饱和蒸气压最低了,才0.39兆帕,对外的压力不到8斤。

那么,知道了饱和蒸气压有什么作用呢?它就能够解释为什么不同的灭火剂有不同的加压方式

CO2和IG541,饱和蒸气压很高,我不要别人帮忙加压,你一开阀门我自己就能把自己推到现场去,所以是自压式

大家看图,这是高压CO2系统,它自己就能压自己去现场。

IG541也是的,你看它压力多高,一级压力就达到15兆帕了,所以也是自压式的。

七氟丙烷在瓶子里是液态的,饱和蒸气压很低,才0.39MPa,开了阀门,它磨磨唧唧的半天出不来,怎么办呢?给你找个小伙伴,推你出去。

一般是用氮气帮忙做加压气体。氮气怎么压呢?一个方法是把七氟丙烷和氮气装在一个瓶子里,像这样,上面是氮气,下面是液体的七氟丙烷,这就叫内储压

另一个方法是单独装氮气。七氟丙烷装在大红瓶子里,氮气装在大黑瓶子里,中间拿个管子连通,平时关起来,互不打扰

到了灭火的时候,用驱动气瓶来打开加压气体氮气瓶的瓶头阀,氮气就会往七氟丙烷瓶子里面冲,再压着七氟丙烷到现场去,这个就叫外储压了。

理解了饱和蒸气压,大家就能知道,CO2和IG541是自压式,自己压自己;七氟丙烷是储压式,要别人推它走。加压气体和七氟丙烷,装在一起,叫内储压;分开装,叫外储压。

这个是咱们的一个总结版,复习的时候可以拿着这个表来复习。

后天继续更新下一部分~
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