卤代烷灭火系统
出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第二卷》第806页（15320字）
(一)概述
卤代烷灭火系统是目前国内外在电子计算机房、通信机室、变配电间、美术、图书、文史、档案馆及博物馆等场所，以及飞机、舰船、坦克、汽车、火车、宇航器等军用装备或交通运输工具上应用最广泛的一种气体灭火系统，它具有灭火快、用量省、久贮不变质、洁净、低毒、安全、不导电、无水渍、微腐蚀、易气化、空间分布与淹没性能良好等特点。
给我国公安消防部门认可的常用卤代烷灭火系统有两种，即卤代烷1301(三氟－溴甲烷)灭火系统和卤代烷1201(二氟－氯－溴甲烷)灭火系统。这两种卤代烷灭火系统的主要区别在于：1301灭火系统可用于经常有人占用的场所，而1211灭火系统则大多用于经常无人占用的场所。两种常用的卤代烷灭火系统应用特性分别叙述如下
1．1301灭火系统
(1)它是高效的液化气体型卤代烷灭火剂，其灭火浓度多在7%以下。因此，所需容器及控制装置等设备的数量、占地面积和一次性设备投资较少，仅为二氧化碳灭火系统的三分之一左右。
(2)在卤代烷灭火剂中它的毒性最低，属化学物质分类标准中的6类最小毒性级，微毒，其单体毒性低于二氧化碳，其分解产物毒性低于1211。因此，在合理的灭火浓度(即5%～7%)气氛中，对暴露人员来说，较1211相对安全，而二氧化碳灭火系统则在此浓度范围内根本无从灭火。
(3)其沸点较低：为－57．8℃；蒸气压较高，20℃时为1．46MPa；气化性能良好，自喷嘴喷出后即迅速气化，有助于在整个防护区空间内均匀分布；所以它特别适用于扑救封闭空间中的立体火灾。
(4)喷入防护区空间后，全部挥发成气体，不留残液，也无固体粒子。故污渍损失很少，非常适用于保护精密仪表、文物档案及其他贵重器材。
(5)绝缘性能良好，喷射灭火时对电器、电子仪器设备无冷震，因而对扑救带电设备火灾效果很好。
2．1211灭火系统
(1)在扑灭空间火灾时，其效能虽略低于1301，但比二氧化碳却高得多，且设备投资和占地面积也比二氧化碳灭火系统为少。
(2)在卤代烷灭火剂中其毒性较低，属化学物质分类标准中5类毒性级，低毒；与二氧化碳系同类毒性级，但其分解产物的毒性较二氧化碳和1301均大。所以在设计和应用时，必须采取可靠措施，以确保人身安全。
(3)其沸点为－3．4℃，低于0℃；20℃时的蒸气压为0．24兆帕，气化性能较好。它可借助于各类适用的雾化喷头在防护区空间内达到良好的均布效果，适于熄灭空间火灾。由于其喷射流型中的液体组分的比例均较1301和二氧化碳大，故更适于扑救平面火灾。
(4)与1301灭火系统一样，亦适用于扑救带电设备火灾和文物档案等火灾。
(二)系统组成
卤代烷灭火系统由储存容器(钢瓶)、容器阀、止回阀、集流管、输送及分配管系、选择分配阀、喷嘴、探测器、报警器及启动阀等装置组成。系统分喷射灭火设备与启动监控两大部分。
1．系统类型
(1)按系统在防护区空间内的实际应用浓度和保护范围的大小，可分为全淹没系统与局部应用系统两种。
(2)按系统所保护的防护区数的多少，可分为组合分配系统和单元独立系统两种。组合分配系统能保护多个防护区；而单元独立系统只保护一个防护区。无管网灭火装置实际上则是单元独立系统的一个特例，其喷嘴或直接安装在储存容器上；或通过一段无支管的短管与储存容器连接，也只能保护一个防护区。
(3)按启动控制方式，可分为全自动、半自动及人工应急启动三种。
2．全淹设系统
(1)适用范围。发电机房、变压器室、地下室、封闭的机房、容器、计算机房、贵重设备室、精密仪表室、书库、档案室、资料室、洞式厂房、封闭仓库以及人员能在30s内撤离的通信机房等场所。
(2)工作原理。以1211灭火系统为例，来说明卤代烷灭火系统的工作原理。图3－3－49是典型的1211全淹没灭火系统示意图。
图3－3－49 1211全淹没系统
1－灭火指示灯；2－灭火报警铃；3－外接灭火指示灯；4－外接灭火报警铃；5－火警指示灯；6－火灾报警铃；7－感温火灾探测器；8－感烟火灾探测器；9－1211喷嘴；10－差定温报警；11－感烟报警；12－储存容器；13－启动阀
当房间起火时，探测器发出火警信号，自动监控装置开始动作，在控制室和被保护房间发出声光报警，同时，记时钟开始记时。延迟30s后，氮气瓶和1211瓶头阀先后打开，1211在动力氮气的作用下，进入管道，通过喷嘴喷出灭火。
图3－3－50为ZY型1211灭火系统工作原理图。火灾时，探测管被火烧破，管中氮气泄出，压力突然下降，这时，两个活塞阀自动开启，1211灭火剂在瓶内压力作用下由管道经喷嘴喷出灭火，汽笛也开始鸣叫报警。
图3－3－50 ZY型1211灭火系统工作原理
1－氮气钢瓶；2－压力表；3－瓶头阀；4－汽笛；5－喷嘴；6－探测管；7－1211灭火剂钢瓶；8－活塞阀
3．局部应用系统
该系统适用于室外或大空间建筑物等场所，如油浸变压器、可燃液体容器或可燃气体设备的敞口处等。起火后，由预先配置的喷嘴直接对准起火部位喷射灭火剂。
(三)喷射时间及浸渍时间
1．全淹没灭火系统
(1)喷射时间。对储存和使用可燃气体及可燃液体的场所，以及国家级、省级文物馆、档案馆及图书馆的珍藏室等这类防护区，系统的喷射时间均不应大于10s。
对其他防护区，喷射时间均不应大于15s。
卤代烷灭火剂自容器阀流出到充满管道(即将从喷嘴开始喷射)的间隔时间不应大于10s。
(2)浸渍时间。浸渍时间系指使防护区内的可燃物质或设备完全浸没在保持着灭火剂设计浓度的混合气体中的时间。一般有以下规定：
——对不可能发生固体可燃物质的表面火灾的场所，不应小于1min；
——对有可能发生固体可燃物质的表面火灾的场所，不应小于10min；
——尽管不推荐应用于有固体可燃物质的深位火灾发生的场所，但必须安装使用时，则其浸渍使用不得小于20min；同时，其设计灭火浓度还需相应加大；
——对有可能发生可燃气体、可燃液体火灾及电气火灾的场所，不应小于1min。
2．局部应用系统
其灭火剂喷射时间为30s。
(四)1211灭火系统设计
1．防护区的划分及设计
(1)每个防护区必须是一个固定的封闭空间。
①该防护区的尺寸不宜大于表3－3－31数据。
表3－3－31 防护区的最大尺寸
②封闭空间的围护边壁(包括门、窗)应同时满足下列要求：
a．耐火极限≥0．60h(吊顶作边壁时可≥0．25h)；
b．允许压强≥1200Pa；
c．具有较好的封闭性能，有效地防止灭火剂流失，满足浸渍时间要求(表3－3－32)。
表3－3－32 灭火剂的浸渍时间
(2)当一个封闭空间的尺寸及边壁同时满足上述要求时，宜划做一个防护区。
若一个防护区的尺寸大于表3－3－31的数值时，宜增设防火隔墙，划分为两个或多个防护区，并确保每个防护区边壁均满足上述关于封闭空间的围护边壁的要求。若相邻的两个或两个以上的封闭空间之间的隔断物不能满足这些要求时，应将它们划为一个防护区。比如计算机房的工作间、活动地板下及吊顶内，宜划为一个防护区。另外，机房中的普通玻璃隔断，也不能做为防护区的边壁。含有两个及以上封闭空间的防护区，在设计喷嘴及管网时，应确保每个封闭空间的灭火剂浓度以及保持灭火剂浓度的浸渍时间均达到设计要求。
(3)每个防护区都应设置一个并尽量只设一个管网系统进行保护。有时也可把防护区内各封闭空间分别用一个单元独立系统保护，但这些系统必须设计成可以联合同时作用。
当存在多个防护区时，各防护区的管网系统应尽量设计成组合分配系统，以节省灭火剂和贮存容器，并减少贮瓶间面积。
(4)防护区的设计。
①防护区墙壁上不宜设开口。如必须开口，应设自动关闭装置，设自动关闭装置有困难时，应符合下列规定：
a．底部高度高于分界面设计高度的开口。
防护区内为可燃固体表面火灾时，开口面积与防护区表面积之比值应小于1%。
防护区内为可燃气体或可燃液体火灾时，开口面积与防护区表面积之比值应小于3%。
b．(不符合a)规定的开口或底部高度低于分界面设计高度的开口。
利用流体力学原理计算分界面下降到设计高度的时间。对于几个开口高度相等、水平位置相同的简单情况，分界面下降到设计高度的时间t可按下式计算。
式中：t——分界面下降到设计高度的时间(s)；
H——防护区净高(m)；
Hd——分界面设计高度(m)，应大于防护区内被保护物的高度，且≥
；
V——防护区净容积(m3)；
K——开口流量系数，对圆形和矩形开口可取0．66；
g——重力加速度，9．81m／s2；
b——开口总宽度(m)；
h——开口高度(m)；
ψ——灭火剂设计浓度。
当t小于灭火浸渍时间(见表3－3－32)时，应设自动关闭装置，也可减小开口，使t达到浸渍时间。
不符合上述规定的，应采用过量喷射法或延续喷射法进行开口流失补偿。
如果采用过量喷射法，需要在防护区内设机械搅拌装置，以消除分界面。
②防护区内应有泄压口，设于外墙上，其位置应在距地面三分之二以上的室内净高处。
泄压口面积按下式计算：
式中：S——泄压口面积(m2)；
P——防护区围护构件(包括门窗)的允许压强(Pa)；
qavg－灭火剂的平均设计流量(kg／s)。
当防护区设有防爆泄压孔或门窗缝隙没设密封条的，可不设泄压口。
③在－3．4℃以下，灭火剂将呈液态。防护区的最低环境温度不应低于0℃。
④对土建、电气、通风专业的要求：
防护区内应设有能在30s内使该区人员疏散完毕的通道与出口，并在疏散通道与出口处，设置事故照明的疏散指示标志。
防护区的门应能自行关闭，并应保证在任何情况下均能从防护区内打开。
防护区内应设置火灾和灭火剂施放的声报警器；在防护区的每个入口处应设置光报警器和采用卤代烷1211灭火系统防护的标志。
在喷射灭火剂前，防护区的通风机和通风管道的防火阀应自动关阀，对该防护区形成闭合回路的通风系统可不关闭。会增加室内可燃物、产生点火源、能造成灭火剂流失的一类生产操作(如补充燃料、喷涂油漆、电加热等)，应停止进行。
无窗或固定窗扇的地上防护区和地下防护区，应设置机械排风装置，以使灭火后的防护区通风换气。
2．喷嘴的设置及选型
(1)布置。布置喷嘴的原则是使灭火剂在防护区均匀地分布。因此，在一个封闭空间内，喷嘴应均匀布置，并且喷嘴的间距要适度。决定喷嘴的间距时要考虑到下列因素：
①喷嘴的保护面积。
②分配给喷嘴的平均设计流量。
③与建筑吊顶装修、空调风口、光带、感温、感烟探头等的位置协调。
(2)选型。各生产厂的喷嘴都有多种类型，选择时要受到下列条件约束：
①应用高度与封闭空间的高度相适应。
②宜满足保护面积的要求。
③喷嘴流量特性与分配的平均设计流量相适应；
④雾化性能尽量好。
(3)安装。喷嘴一般向下安装，当封闭空间的高度很小时，可侧向安装或向上安装，如活动地板下及吊顶内。喷嘴应有表示其型号规格的永久性标志。
安装在有粉尘的防护区内的喷嘴，为防止被堵塞，应装设防尘罩，防尘罩应在喷射灭火剂时能被吹掉或吹碎。
3．管网的设置
(1)管网的布置。“1211”灭火系统采用枝状管网。管网尽量布置成均衡系统。均衡系统必须同时满足下列三个条件，否则，为非均衡系统。
①从贮存容器到每个喷嘴的管道长度都大于最长管道(从容器到最远点喷嘴)的90%。
②从贮存容器到每个喷嘴的管道当量长度都大于最长管道当量长度的90%。
③每个喷嘴的平均设计质量流量均相等。
均衡管网系统的计算可以大大简化，只需针对最不利点一个喷嘴进行计算。均衡系统的管网剩余灭火剂量也可不予考虑。
实际工程中，特别是较大的防护区，要设计成均衡系统是很困难的，因此多为非均衡系统。非均衡系统的管网要尽量对称布置，以增加喷射的均匀性，并减少管网剩余量。
(2)集流管和选择阀。组合分配系统中，通向各防护区的干管上要设一个选择阀，其公称直径与干管直径相等。选择阀一般设在贮瓶间内，尽量靠近集流管，并应便于应急手动操作。阀上应设有标明防护区的金属牌做为永久性标志。
集流管上应有安全泄压装置，可采用安全阀或泄压膜片。对1．05MPa的系统，泄压压力为1．8±10%MPa；对2．5MPa的系统，泄压压力为3．7±10%MPa。泄压时不应造成人身伤害，尽量用管道将泄出物排送到安全的地方。
每个防护区的干管上应设压力讯号器或流量讯号器，以送出信号表明灭火剂施放。讯号器应设在选择阀的下游。
集流管一般与贮存容器用支架固定在一起。
(3)管材及其安装。
①管材：贮存压力为1．05MPa及1．6MPa时，采用GB3091－82《低压流体输送用镀锌焊接钢管》中的加厚管，见表3－3－33A。贮存压力为2．5MPa及40MPa时，采用YB231－70《无缝钢管》，见表3－3－33B。
表3－3－33A 加厚镀锌钢管(GB309－82)
表3－3－33B 无缝钢管(YB231－70)
输送启动气体的管道宜采用GB1527－79《拉制铜管》和GB1528－79《挤制铜管》标准中的紫铜管。
②连接：管段的连接配件主要包括直通、弯头、三通和变径接头。多数厂家的三通一般为等径三通。管道变径时需用三通和变径接头结合起来使用。
管径等于或小于80mm者采用螺纹连接，管径大于80mm者采用法兰连接。卤代烷消防器材厂家专门生产有能保证密封性的连接配件。
③管道支架：固定管网的支吊架可按《给水排水》图S161制作及安装。支吊架应进行镀锌处理。支吊架间的最大距离见表3－3－34。在有电气火灾危险的防护区，卤代烷系统的组件与带电部件之间的距离不应小于表3－3－35中规定的最小间距。
表3－3－34 管道支吊架间距
表3－3－35 系统组件与带电部件之间最小间距
注：海拔高度高于1000m的防护区，海拔高度每增加100m，表中的间距应增加1%。
4．贮瓶间、贮存容器和启动装置
无管网灭火装置一般设在防护区内火灾不能蔓延到的地方。对于箱式灭火装置，如条件许可，应将贮存容器设在防护区外。管网灭火系统的贮存装置要设在专用的贮瓶间内。
(1)贮瓶间：
①贮瓶间要尽量靠近防护区，灭火剂从容器阀流出到充满管网的时间不宜大于10s。
②贮瓶间的耐火等级不应低于二级，出口应直接通向室外或疏散走道。贮瓶间内的室温应为0～50℃之间。
③设在地下的贮瓶间应设机械排风装置，排风口应直接通向室外。
(2)贮存容器：
①生产厂一般用固定框架把容器和集流管成组固定。贮存容器可单排沿墙布置，如图3－3－51所示。也可双排居房中间布置等，方式灵活。
图3－3－51 贮存装置单排布置
1－贮存容器；2－集流管；3－安全阀；4－管路；5－启动小钢瓶
在布置贮存装置时，要留出必要的空间，以更换贮存容器或维修，并且能迅速、方便地接近启动机构。操作面距墙或操作面之间的距离不宜小于1m。
②在贮存装置上应设耐久的固定标牌，标明每个贮存容器的编号、灭火剂的充装量、充装日期和贮存压力等。
③对用于保护同一防护区的贮存容器及其备用容器，其规格尺寸，充装比或充装量、贮存压力均应相同。备用容器应能与主贮存容器切换使用。
(3)启动装置。贮存容器的启动小钢瓶应设在贮瓶间内。一个管网系统或一个防护区对应一个启动小钢瓶。启动小钢瓶与该防护区的选择阀及贮存容器用管道连接。启动小钢瓶中的气压及气量应能保证可同时打开选择阀和该防护区需用的所有贮存容器。
5．系统的计算
(1)灭火剂设计浓度。
①可燃固体和电气火灾的设计浓度按表3－3－36采用。
表3－3－36 建筑物的设计灭火浓度(%)
②可燃气体及可燃液体火灾按表3－3－37及表3－3－38采用。
表3－3－37 可燃气体及可燃液体火灾的设计灭火浓度
注：环境为101．325KPa大气压和空气温度为℃。
表3－3－38 可燃气体及可燃液体火灾设计惰化浓度
注：同表3－3－37。
③一个防护区有几种可燃物共存时，设计浓度按最大者采用。
(2)灭火剂用量。
①设计灭火剂用量：
式中：Kc——海拔高度修正系数，用下式表示或见表3－3－39。
表3－3－39 修正系数
注：当海拔高度低于海平面时，修正系数取其倒数。
Kc=5．3788×10－9H2－1．1975×10－4H+1
式中：H－为海拔高度(m)；
ψ——灭火剂设计浓度(%)，按表3－3－36～3－3－38采用；
V——防护区的最大净容积(m3)(空间内永久性建筑构件的体积应扣除)；
μ——防护区在101．325kPa大气压和最低环境温度下，灭火剂的比容积(m3／kg)，见表3－3－40或下式。
μ=0．1287+0．000551θ
式中：θ——防护区的环境温度(℃)。
防护区单位容积所需的灭火剂量(
)可查表3－3－40。
表3－3－40 卤代烷1211全淹没系统灭火剂用量(Kc=1)
②管网内的剩余量M1：
M1=1830Vp1(kg)
式中Vp1为管网内剩余有灭火剂的管段容积之和(m3)。从容器到最近一个喷嘴的距离以内的管段无剩余，其余均有剩余。
③贮存容器内的剩余量M2：
M2=WN(kg)
式中：W——容器内引升管口以下剩余的“1211”量，由生产厂提供：
N——“1211”容器数。
④灭火剂设计用量及总用量：灭火剂设计用量由下式计算。
Md=M+M1+M2(kg)
如有开口流失，设计用量还应包括流失补偿量。
当需要设置备用量时，总用量为设计用量的2倍。符合下列条件之一者需设置备用量：
a．超过8个防护区的组合分配系统。
b．中央级电视塔微波室。
c．超过100万人口城市的通讯机房。
d．大型(200万元以上)电子计算机房或贵重设备室。
e．省级或藏书超过200万册图书馆的珍藏室。
f．中央及省级的重要文物资料、档案库。
组合分配系统的总用量取用量最大的一个防护区的总用量。
(3)灭火剂平均设计流量。
①防护区的平均设计质量流量qavg。
式中M为设计灭火用量，当采用过量喷射法时应包括流失补偿量；td为灭火剂喷射时间(s)，按表3－3－41选取。
表3－3－41 灭火剂喷射时间
②各封闭空间的平均设计流量qi。当一个防护区内含有多个封闭空间时，则各封闭空间的平均设计流量用下式表示。
式中Vi为第i个封闭空间的净容积(m3)。
③喷嘴的平均设计流量qn。由于喷嘴的间距是均匀布置的，所以一个封闭空间内的喷嘴平均设计流量应均匀分配，如下式。
式中n为各封闭空间内的喷嘴数。
一个防护区内，不同封闭空间中喷嘴平均设计流量往往数值不等。
qn应在所选类型喷嘴的流量范围之内，一般应低于最大孔号喷嘴的特征流量(喷嘴工作压力为0．4MPa、贮存压力为4．0或2．5MPa时的流量)，但也不要低于最小孔号喷嘴的流量。
当qn偏大时，可作如下调整：
a．增加喷嘴个数n。
b．当不易做到时，可改换喷嘴类型。在满足应用高度、保护面积前提下，选用流量范围较大的喷嘴类型。
qn偏小，即低于最小号喷嘴的特征流量的情况往往出现在活动地板下或吊顶内这类高度很小的封闭空间内。为避免造成过量喷射而使防护区中其它封闭空间的浓度降低，可突破防护面积的限制，减少喷嘴数量n，并通过侧向安装喷嘴补偿保护面积的要求。
(五)1301灭火系统设计
1．防护区的划分及设计
卤代烷1211系统中防护区的划分及设计内容适用于“1301”系统，但须注意下列三点差异：
(1)分界面下降时间t按下式计算：
式中各符号意义同上，其中灭火剂浓度ψ见表3－3－36和表3－3－42、3－3－43。
(2)泄压口面积按下式计算：
式中：μmax——卤代烷1301在0．1013MPa压力和20℃时的比容积(m3／kg)，按下式或表3－3－44确定；
μm——在防护区内含有卤代烷1301的混合气体在0．1013MPa压力和20℃时的比容积(m3／kg)，按下式或图3－3－52确定。
图3－3－52 20℃混合气体的比容积
qavg——卤代烷1301的平均设计流量(kg／s)；
P——防护区围护构件(包括门窗)的允许压强(表压，kPa)。
式中：μm——在0．1013MPa压力下，防护区内含有卤代烷1301的混合气体的比容积(m3／kg)；
μ——在0．1013MPa压力下，卤代烷1301的比容积(m3／kg)；
μ1——防护区内空气的比容积(m3／kg)，在20℃时为0．83m3／kg；
ψ——卤代烷1301的浓度。
(3)防护区的环境温度可低于0℃。
2．管网系统的设置
喷嘴的设置及选型参见卤代烷1211系统。管网、贮瓶间、贮存容器、启动装置的设置与卤代烷1211系统基本相同，但须注意下列4点差别：
(1)采用三通管接件分流时，分流出口应水平布置，如图3－3－53所示。各管路末端设集污短管可防喷嘴堵塞。
图3－3－53 三通分流管路设置及管末端集污短管
(2)集流管上的安全泄压装置的工作压力。贮存压力为2．5MPa时，工作压力应为6．8±5%MPa。贮存压力为4．2MPa时，工作压力应为8．8±5%MPa。
(3)贮存容器间要尽量靠近防护区，这可缩小距离减小管网的容积。管网的容积要保证其内的灭火剂百分比不大于80%。
(4)贮瓶间的环境温度应在－30～50℃范围内。
3．系统的计算
(1)灭火剂设计浓度。
①可燃固体和电气火灾的设计浓度按表3－3－36采用。
②可燃气体和液体的设计浓度见表3－3－42，表3－3－43。有爆炸危险时采用设计惰化浓度，无爆炸危险时采用设计灭火浓度。
表3－3－42 卤代烷1301设计灭火浓度(在0．1013MPa，25℃空气中)
表3－3－43 “1301”设计惰化浓度(在0．1013MPa、25℃空气中)
③一个防护区内有几种可燃物共存时，设计浓度按最大者采用。
(2)灭火剂用量
①设计灭火用量M：
式中：Kc——海拔高度修正系数。
ψ——灭火剂设计浓度，按表3－3－36、表3－3－42、表3－3－43采用；
V——防护区最大净容积(m3)(扣除空间内永久性建筑构件的体积)；
μ——防护区在0．1013MPa和最低环境温度下卤代烷1301的比容积(m3／kg)，见下式或表3－3－44。
表3－3－44 卤代烷1301全淹没系统灭火剂用量(Kc=1)
μ=0．14781+0．000567θ
防护区单位容积所需灭火剂量(
)可查表3－3－44。
②剩余量：贮存容器内的剩余量M2按公式计算。均衡系统管网内的剩余量可忽略不计。非均衡系统管网内的剩余量M1按下式计算。
M1=ρVP1(kg)
式中：ρ——卤代烷1301的密度，按图3－3－54、图3－3－55采用，压力取1．4MPa；Vp1——同前。
图3－3－54 2．5MPa系统管道内卤代烷1301的密度
图3－3－55 4．2MPa系统管道内卤代烷1301的密度
③灭火剂的设计用量及总用量：计算方法及备用量的设置条件与卤代烷1211完全相同。
(3)灭火剂平均设计流量。灭火剂喷射时间按表3－3－41采用。
防护区、封闭空间、喷嘴的平均设计流量计算与卤代烷1211系统相同。