CN1385218A - 中压二氧化碳灭火系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中压二氧化碳灭火系统,该系统由安全阀(1)、排放阀(2)、储存量显示装置(3)、储存容器(4)、充装阀(5)、温度控制装置(6)、二氧化碳灭火剂(7)、喷放控制装置(8)、控制阀(9)、管网(10)和喷头(11)等部件组成。其特点是,二氧化碳灭火剂储存温度范围的设置更合理,系统的造价和维护费用更低廉,系统的储存压力能够同时满足各种场合的全淹没和局部应用二氧化碳灭火系统工程的实际需要。

Description

中压二氧化碳灭火系统

本发明涉及一种气体灭火系统，尤其是由安全阀、排放阀、储存量显示装置、储存容器、充装阀、温度控制装置、二氧化碳灭火剂、喷放控制装置、控制阀、管网和喷头等组成的二氧化碳灭火系统，属于消防技术领域。

在目前公知的气体灭火系统中，应用最为广泛的是二氧化碳灭火系统。根据储存温度的不同，二氧化碳灭火系统又分为以下两种形式：一种是在常温(0℃～49℃范围内)状态下储存二氧化碳灭火剂的高压二氧化碳灭火系统(简称高压系统，以下同)；另一种是在低温(一般在-18℃以下)状态下储存二氧化碳灭火剂的低压二氧化碳灭火系统(简称低压系统，以下同)。

高压系统的特点是灭火剂的最高储存温度高且温度变化范围大，这一特点导致其储存容器的设计压力过高且压力波动范围过宽，必须选用高压容器储存灭火剂并需配备高压管网。由于高压容器的设计压力高达15MPa，单个容器的经济容积受到严格限制，为满足灭火剂储存量的需要，一套高压系统不得不同时使用几十个甚至上百个高压容器以及与之配套的相同数量的各种阀门和称重式泄漏检测装置。因而，高压系统的缺点在于，组成系统的设备和管网的压力过高且部件的数量繁多，并由此导致系统的造价过高。而高压系统的优点则是既可用于全淹没二氧化碳灭火系统工程，又可用于局部应用二氧化碳灭火系统工程。

与高压系统相反，低压系统的特点是灭火剂的最高储存温度低且温度变化范围小，这一特点决定了其储存容器的设计压力较低且压力波动范围较窄。由于系统设置的储存温度过低，需要采用低温压力容器作为灭火剂的储存容器，并需设置专门的温度控制装置和灭火剂储存量显示装置。但是，由于容器的设计压力较低，容器的经济容积较大，在一套低压系统中，一般只需采用一个容器就可以满足消防工程对灭火剂储存量的需要，同时所需配备的阀门数量也很少，并且无需配备称重式泄漏检测装置。与高压系统相比，在灭火剂储存量相同的条件下：当灭火剂储存量较少时，低压系统的造价相对较高；随着灭火剂储存量的增加，低压系统的造价相对高压系统呈逐渐下降趋势；当灭火剂储存量增大到一定量后，低压系统的造价开始低于高压系统，并且随着灭火剂储存量的继续增大，低压系统的造价优势越来越明显，这也正是低压系统的优点所在。然而，低压系统的最大缺点是，因储存压力过低，一般情况下只能用于全淹没二氧化碳灭火系统工程，而很难用于局部应用二氧化碳灭火系统工程，并且在个别管网阻力损失较大的全淹没二氧化碳灭火系统工程中的应用也受到一定程度的限制。此外，由于储存压力过低，低压系统在灭火剂的施放过程中还有可能产生干冰，而干冰的出现不仅可能因温度的剧烈变化导致被保护设备的损坏，甚至可能影响灭火效果。

为了克服现有高、低压两种二氧化碳灭火系统的缺点并更好地满足消防工程的实际需要，多年来许多技术人员一直尝试把这两种系统的优点结合起来，却始终未能如愿。例如有人采用高压系统的组合方式，用若干个独立的小容积低压储存装置组成一种新型二氧化碳灭火系统，但这种新系统不仅没有克服现有低压系统储存压力过低的缺点，反而由于小容积低压储存装置的造价过高，使系统的造价大幅度升高。

本发明的任务是提供一种以二氧化碳为灭火剂的新型灭火系统，尤其是中压二氧化碳灭火系统(简称中压系统，以下同)。该系统的储存压力不仅可以同时满足各种场合的全淹没和局部应用两种二氧化碳灭火系统工程的实际需要，而且无需使用高压容器或低温压力容器，并且可以大幅度地降低系统的综合造价。

为完成上述任务，本发明的解决方案是：根据消防工程的实际需要和二氧化碳灭火剂的温度-压力关系，将系统的储存温度范围设置在二氧化碳灭火剂临界温度以下的某一段特定温度范围内，在确保系统的储存压力能够同时满足各种场合的全淹没和局部应用两种消防工程实际需要的前提下，使二氧化碳灭火剂主要以液态形式储存，同时尽可能地降低系统的最高储存压力，以达到大幅度降低系统综合造价的目的。

为达到上述目的，可将二氧化碳灭火剂的储存温度设置在-13℃≤～＜0℃或0℃＜～≤20℃的范围内。为便于实际应用，储存温度范围的设置可以由标准温度T和温差ΔT两部分组成，即实际储存温度范围为T±ΔT。其中标准温度T可以设置在上述温度范围内的任何一个整数或小数位置；温差ΔT则可以根据需要设置，既可以是整数，也可以是小数。例如可以将储存温度范围设置成-6.2℃±2℃或4℃±0.5℃等等。

对中压系统而言，将其储存温度设置在-10℃≤～＜0℃或0℃＜～≤15℃之间均可以获得最佳的储存效果。在-10℃≤～＜0℃的储存温度范围内，其标准温度T以设置为-9℃～-2℃之间的整数为最佳，温差ΔT以取1℃～4℃之间的整数为最佳，例如将储存温度范围设置成-4℃±3℃、-3℃±2℃或-2℃±1℃等；同样，在0℃＜～≤15℃的储存温度范围内，其标准温度T以设置为2℃～14℃之间的整数为最佳，温差ΔT以取1℃～7℃之间的整数为最佳，例如将储存温度范围设置成3℃±2℃、4℃±3℃或5℃±4℃等。在-10℃≤～＜0℃的储存温度范围内，系统的储存压力一般维持在2.7MPa～3.5MPa之间；在0℃＜～≤15℃的储存温度范围内，系统的储存压力一般维持在3.5MPa～5.0MPa之间。

此外，当储存温度设置在0℃＜～≤20℃的温度范围内时，可以直接应用现有的国家标准GB 50193-99《二氧化碳灭火系统设计规范》进行消防工程设计；当储存温度设置在-13℃≤～＜0℃的温度范围内时，系统的综合造价会更低一些。

根据有关规定，二氧化碳灭火系统必须配备灭火剂储存量监测装置。在中压系统中，容器内的灭火剂即使发生了泄漏也是少量和十分缓慢的，并不会打破气液两相之间的平衡，因而容器内二氧化碳灭火剂气液两相之间始终处于平衡状态。在这种情况下，监测灭火剂储存量的方法除了传统的称重法外还可以有多种，如只监测液体灭火剂质量的液位法、同时监测液体和气体灭火剂质量的综合法、同时监测容器内部温度和压力并利用已知体积而获取灭火剂质量的物理化学法等。

对于以其它高压液化气体为灭火剂的气体灭火系统，同样可以遵循上述原则选取最佳的储存温度范围，以达到既可以满足消防工程的实际需要又可以降低系统综合造价的目的。

与现有的高压系统相比：首先，由于储存温度的降低，中压系统的储存容器、阀门和管网的设计压力可以从高压系统的15MPa降低到3.5MPa，甚至2.7MPa，从而避免了使用高压容器、高压阀门和高压管网；其次，中压系统单个储存容器的经济容积可以比高压系统增大20～50倍，系统中所使用的容器和各种阀门的数量一般也可以因此减少90％以上；第三，中压系统中容器的充装系数可以比高压系统提高30％左右；第四，中压系统的一套储存量显示装置可以取代高压系统中的全部称重式泄漏检测装置。因此，与高压系统相比，中压系统的造价会有大幅度的降低。

与现有的低压系统相比：首先，中压系统的储存温度明显高于低压系统，其储存压力可以提高到3.5MPa，甚至5.0MPa，不仅能够同时满足各种场合的全淹没和局部应用两种二氧化碳灭火系统工程的实际需要，而且可以从根本上避免在灭火剂施放过程中产生干冰的可能性；其次，中压系统无需采用低温压力容器，系统在使用过程中维持恒温的费用也比较低，因此其综合造价也会比低压系统有一定程度的降低，尤其在应用最为广泛的中等储存量的消防工程中，其造价优势更加明显。

下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。

附图为一个储存温度为5℃±2℃的中压二氧化碳灭火系统最佳实施例的结构简图。

在该实施例中，储存容器(4)设置在温度调节装置(6)的保温层内，通过温度调节装置(6)的调节和保温，储存容器(4)内二氧化碳灭火剂(7)的温度始终保持在设定的温度范围内；储存量显示装置(3)通过监测有关参数可以直接或间接获得储存容器(4)内二氧化碳灭火剂(7)的实际储存量；当充装系数为0.75kg/L时，系统的储存压力一般维持在3.8MPa～4.1MPa之间。

Claims (1)

1. 一种由安全阀(1)、排放阀(2)、储存量显示装置(3)、储存容器(4)、充装阀(5)、温度控制装置(6)、二氧化碳灭火剂(7)、喷放控制装置(8)、控制阀(9)、管网(10)和喷头(11)等组成的中压二氧化碳灭火系统，通过温度控制装置(6)的调节和保温作用可以使储存容器(4)内二氧化碳灭火剂(7)的储存温度始终保持在设定的温度范围内，通过储存量显示装置(3)可以显示储存容器(4)内二氧化碳灭火剂(7)的实际储存量，通过喷放控制装置(8)对设置在储存容器(4)出口处的控制阀(9)的控制可以实现二氧化碳灭火剂(7)的定量喷放，其特征在于：二氧化碳灭火剂(7)的储存温度可以设置在-13℃≤～＜0℃或0℃＜～≤20℃之间的任何一段温度范围内。