一、总述
IG-541混合气体灭火系统是近年来发展起来的一种新型气体灭火系统。其成分由52%氮气、40%氩气和8%二氧化碳组成,是大气的基本成分。使用后以其原有成分回归自然,无色无味,无导电、无腐蚀、无环保限制、无臭氧层破坏,灭火过程中无分解物。它是一种绿色灭火剂。
二、灭火机理
IG-541混合气体灭火机理属于物理灭火方式。混合气体释放后,通过降低氧气浓度来灭火。通常,保护区的空气含有21%的氧气和不到1%的二氧化碳。当保护区的氧气降至15%以下时,大多数可燃物将停止燃烧。释放的混合气体可以将保护区的氧气含量降低到12.5%,同时将二氧化碳升高到4%。当二氧化碳比例增加时,会加速人的呼吸速率和吸收氧气的能力。当灭火系统中的灭火设计浓度不超过43%时,系统对人体安全无害。
三、系统优势
IG-541混合气体灭火系统主要具有以下优势:
1) 灭火剂完全由自然界存在的气体组成,来源广泛,喷放后对环境完全无损害;
2) 在规定的灭火浓度下对人体完全无害,可以用在有人停留的场所;
3) 喷放后不会引起防护区内温度急剧下降,对精密设备和其他珍贵财物无任何伤害;
4) 因储存压力较高,较其他灭火系统可输送更长的距离。
四、应用场所
IG-541混合气体灭火系统适用于保护封闭空间的场所,典型的火灾危险场所包括:电气和电子设备室、通讯设备室、国家保护文物中的金属、纸绢质制品和音像档案库、易燃和可燃液体储存空间及有可燃液体的设备用房、经常有人停留的场所等。
五、设计计算
例:某机房为20m X 20m X 3.5m,最低环境温度20℃,将管网均衡布置,如下:
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图中:减压孔板前管道(a-b)长15m,减压孔板后主管道(b-c)长75m,管道连接件当量长度9m,一级支管(c-d)长5m,管道连接件当量长度11.9m,二级支管(d-e)长5m,管道连接件当量长度6.3m,三级支管(e-f)长2.5m,管道连接件当量长度5.4m,末端支管(f-g)长2.6m,管道连接件当量长度7.1m。
解:
1)确定灭火设计浓度
依据GB50370规范中3.4.2: 固体表面火灾的灭火浓度为28.1%,其它灭火浓度可按本规范附录A中附表A-3的规定取值,惰化浓度可按本规范附录A中附表A-4的规定取值。本规范附录A中未列出的,应经试验确定。通常,通讯机房,电子计算机房、电气设备火灾、配电室、发电机房等灭火设计浓度宜采用37.5%,图书档案、文物资料库等防护区,灭火设计浓度宜采用43%,IG541混合气体灭火系统最高灭火设计浓度不宜超过52%。
综上所述:取C1=37.5%。
2)计算保护空间实际容积
V=20×20×3.5=1400(m?)。
3)计算灭火设计用量
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依据GB50370规范公式(3.4.7-1),其中,K取1,
S=0.6575+0.0024×20(℃)=0.7055(m3/kg),分别带入K、V、S C1 值后得:
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4)设定喷放时间
依据GB50370规范3.4.3,在此取值t=55s。
5)选定灭火剂储存容器规格及储存压力级别
选用正天齐80L的15MPa存储容器,根据W=932.68kg,充装系数η=211.15kg/m3,储瓶数n=(932.68/211.15)/0.08=55.2,取整后,n=56(只)。
6)计算管道平均设计流量
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主干管:
一级支管:Qg1=Qw/2=8.055 (kg/s);
二级支管:Qg2=Qg1/2=4.028(kg/s);
三级支管:Qg3=Qg2/2=2.014(kg/s);
末端支管:Qg4=Qg3/2=1.007(kg/s);
即Qc=1.007kg/s。
7)选择管网管道通径
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初选管径为:
主干管: 125mm;
一级支管:80mm;
二级支管:65mm;
三级支管:50mm;
末端支管:40mm。
8)计算系统剩余量及其增加的储瓶数量
V1(减压孔板前)=0.1178m3,V2(减压孔板后)=1.1287m3,VP(管道内积)=V1+V2=1.2465m3;
Vo(钢瓶储存总体积)=0.08×56=4.48m3;
依据GB50370(3.4 7-3)规范,Ws≥2.7Vo+2.0VP≥14.589(kg),计入剩余量后的储瓶数:n1≥[(932.68+14.589)/211.15]/0.08≥56.078,取整后,n1=57(只)
9)灭火实际浓度校核
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其中W=962.844kg,S=0.7055(m3/kg),V=1400m3,K=1代入后得,C1=38.44%,符合灭火浓度且低于附录G中NOAEL浓度(43%)。
10)计算减压孔板前压力
依据GB50370规范公式(3.4.8-4):
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11)计算减压孔板后压力
依据GB50370规范(3.4.8-5):P2=δ·P1,δ可取值0.52,带入得P2=0.52×4.954=2.576(MPa)。
12)计算减压孔板孔口面积
依据GB50370规范公式(3.4.8-6):
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并初选μk=0.61,得出Fk=20.570(cm2),FK=πd2/4 ?得d=51.177(mm)。d/D=0.4094;验证说明μk选择正确。
13)计算流程损失
根据P2=2.576(MPa),查GB50370规范附录E表E-1,得出b点Y=566.6,Z=0.5855;
依据GB50370规范(3.4.8-7):
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代入各管段平均流量及计算长度(含沿程长度及管道连接件当量长度),并结合本规范附录E表E-1,推算出:
c点Y=656.9,Z=0.5855;该点压力值P=2.3317MPa;
d点Y=705.0,Z=0.6583;
e点Y=728.6,Z=0.6987;
f点Y=744.8,Z=0.7266;
g点Y=760.8,Z=0.7598。
14)计算喷头等效孔口面积
因g点为喷头入口处,根据其Y、Z值,查GB50370规范附录E表E-1,推算出该点压力Pc=2.011MPa;查附录F表F-1,推算出喷头等效单位面积喷射qc=0.4832kg(s·cm?);
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查范附D,可选用规格代号为22的喷头(16只)。
15)计算防护区泄压口面积
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Qx=17.51kg/s,PF=1200Pa 代入得Fx=0.556m2
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