新型船用七氟丙烷气体灭火装置系统构成及工作原理

新型船用七氟丙烷气体系统构成及工作原理。七氟丙烷(HFC一227ea)是一种新型的洁净气体灭火剂。七氟丙烷对大气臭氧层没有破坏作用，无色、无臭、不导电、不击穿电子电器设备、热稳定性和化学稳定性良好、液相储存稳定。其灭火机理既有物理作用(冷却火焰温度)，又有化学作用(中断链式反应)，灭火速度快，灭火效能高，非常适合保护电气、机电设备、磁介质等设备。其灭火后无固、液相残留物，对保护的物品无损害，灭火浓度低，喷射到防护区内后能立即闪蒸成气态，可应用于全淹没气体系统。因七氟丙烷释放压力小、无毒，灭火后对现场人员影响小，故七氟丙烷系统受到美国NFPA(洁净气体灭火剂及灭火系统设计规范)、uI(美国保险商试验室)等认可，并由美国环保署(EPA)同意可以使用在有人员工作的场所，七氟丙烷洁净灭火气体是国际公认的对人体无害的灭火药剂，已成为取代哈龙1301的一种较好灭火剂，在国内外已经广泛应用。

七氟丙烷灭火剂的主要特点。

1)环保。臭氧耗损潜能值(ODP)为零，不会破坏大气臭氧层，灭火后无残渣，对设备无污损。

2)安全。七氟丙烷的未观察到不良反应浓度NOAEL值为9％，可观察到不良反应最小浓度(LOAEL)为10．5％，而一般七氟丙烷的灭火设计浓度为7％一9％，最大不超过10％，对人体无害。

七氟丙烷作为哈龙替代的清洁高效灭火剂，技术已比较成熟。但我国船用七氟丙烷灭火装置开发不多。本文介绍一种新型船用七氟丙烷气体灭火装置。

1系统构成

系统主要由3个彼此独立又相互联系的部分组成：①火灾探测系统；②火灾报警及灭火控制系统；③气体灭火执行系统。

火灾探测系统应对发生在防护区内的火灾具有自动探测的功能。

火灾报警及灭火控制系统包括火灾报警器及灭火控制器，在火灾探测器动作的情况下，能够发出火灾警报，并能够向控制单元发出联动信号和灭火信号。

气体灭火执行系统由灭火剂瓶组、启动空气系统、灭火剂输出喷射设备、压力反馈装置等组成，包括灭火剂容器瓶、容器阀组件、启动气瓶、三通分配阀、气动球型开关阀、单向阀、高压软管、灭火剂释放管路、压力信号器、喷嘴等。根据使用要求。可组成独立单元系统或组合分配系统，实施对单区或多区的消防保护。

火灾探测系统和火灾报警及灭火控制系统可以系统集成，本文着重介绍气体灭火执行系统。

2系统工作原理

防护区一旦发生火灾，火灾探测器动作，火灾报警系统发出报警信号，灭火控制器发出启动信号，或启动现场接通箱，使灭火剂投入。原理如下。

启动气瓶内充满4．5MPa的压缩空气，当接到启动信号后，三通分配阀动作，其入口与工作口连通，压缩空气由启动空气瓶经三通分配阀一路进入球形开关阀使其打开，主管路贯通，另一路进入灭火装置的启动释放控制阀，打开容器阀，灭火剂通过高压软管、单向阀、气动球形开关阀、输送管、喷头等进入被保护区域。与此同时，断开通风装置并关闭通风阀来密封舱室。通过向着火区域释放大量的灭火剂来抑制燃烧的化学反应和降低空气中的含氧量和温度，使可燃物的燃烧终止或逐渐窒息，实现灭火。在灭火剂进入到输送管路压力达到0．4MPa时，压力信号器动作，向控制设备反馈“化学灭火系统已启动”信号。

当灭火控制器自动和遥控启动均失效的情况下，可手动开启现场接通箱，或直接开启三通分配阀，通过压缩空气把球形开关阀和容器阀打开来启动灭火设备，还可手动启动释放控制阀和球形开关阀来启动该灭火装置，实施人工启动灭火。灭火系统原理见图1。

3主要性能参数

主要技术参数如下。

系统灭火方式：全淹没。

工作温度范围：0～50oC；

灭火装置最大工作压力(50℃)：5．3MPa；

灭火装置额定工作压力(20℃)：4．2MPa；

灭火剂瓶容积：40、7O、90、120L；

系统工作电源：AC220V50Hz，DC24V；

增压气体：氮气或空气；

充装密度：950kg／m；

启动气体：压缩空气；

启动气体压力(20~C)：4．0～4．5MPa；

系统喷射时间：≤10S；

系统启动方式：自动、遥控、手动。

4系统设计

4．1灭火浓度

七氟丙烷灭火系统最小灭火浓度为7％，未观察到不良反应最大浓度(NOAEL)9％，可观察到不良反应最小浓度(LOAEL)10．5％，根据保护场所可燃物类型以及火灾场景类型，其灭火设计浓度一般设计为8％～9％，最大可设计为10％。

4．2喷头布置

在保护区内，喷头流量均应按同一灭火设计浓度、同一喷放时间进行设计。喷头保护高度最大不宜大于6．5Ill，最小不应小于0。3m；喷头安装高度小于1．5in时，保护半径不宜大于4．5In：喷头安装高度不小于1．5m时，保护半径不应大于7．5131。喷头宜贴近防护区顶面安装，距顶面最大距离不宜大于0．51TI。喷头的布置应满足喷放后气体灭火剂在防护区内均匀分布的要求。

4．3喷放压力

系统一般采用氮气增压输送，南于舰船氮气获取相对困难，也可使用压缩空气进行增压输送，储存容器的增压压力一般为4．2MPa(20℃)，因此容器阀喷放压力就是4．2MPa(20℃)。

4．4喷放时间

七氟丙烷灭火时遇热分解产生氟化氢(HF)对人体呼吸系统有刺激作用，并腐蚀电子设备。试验证明灭火剂释放越快，防护区内达到灭火浓度的时间越短，分解物会越少，只要喷射时间和灭

火时间能按要求得到控制，灭火过程中只有少量七氟丙烷分解并形成氢氟酸(HF)，不足以损坏电子仪器及和贵重物品，也不会对人呼吸道产生刺激作用。因此七氟丙烷灭火系统的设计，要求火灾发现早，灭火剂释放时间短，缩短七氟丙烷系统喷放时间可有效提高系统灭火效能，减少灭火过程中HF的生成浓度。

目前我国气体灭火系统设计规范中规定的七氟丙烷系统喷放时间不大于10s，在舰船上喷放时问一般也不超过10S，当然，缩短喷放时间对火火更有利，但由于缩短喷放时问需要系统提供更高压力的增压气体，增加通道直径等，以提高七氟丙烷喷放速率，这会增加系统设计和产品设计的难度，尤其对于远离储瓶问的防护区，其难度会更大一些。

4．5启动方式

七氟丙烷灭火系统包含三种启动方式：自动启动、半自动启动和人工应急启动。通常情况下，系统应处于自动启动状态；系统在失去火灾自动探测与报警的情况下应能完成半自动启动和人工应急启动。

1)自动启动。将灭火控制器上控制方式选择键拨到“自动”位置时，灭火系统处于自动控制状态。此时，系统具有延时启动功能。当防护区有火灾发生，火灾探测器发现火情后，信息上传到火灾报警及灭火控制系统，发出声、光报警信号，同时发出联动指令，关闭连锁设备(如停电、停止通风机及关闭通风阀等)，经过约0～30s后，发出灭火指令，接通三通分配阀，继而打开容器阀和球形开关阀，释放七氟丙烷实施灭火。在自动控制状态下，也可实现手动控制。

2)半自动启动(手动控制)。将灭火控制器上控制方式选择键拨到“手动”位置时，灭火系统处于手动控制状态。当保护发生火情，即可按下灭火控制器卜‘的启动按钮，或按下现场接通箱的启动按钮，仍按上述程序实施灭火。在自动启动和半自动启动情况下，若已经发出火灾警报，在延时时问内而发现有异常情况，需要停止启动灭火系统时，可按下现场接通箱或火灾报警及灭火控制器上的紧急停止按钮，即可阻止控制器发出灭火指令。

3)人工紧急启动(应急操作)。当火灾报警系统或灭火控制系统发生故障、不能投入工作时，若保护区发生火情，欲启动灭火系统，应先通知有关人员撤离防护区，手动启动“关闭联动设备”，

再开启三通分配阀，把球形开关阀和容器阀打开，启动灭火设备；也可手动启动释放控制阀和球形开关阀来启动该灭火装置，实施灭火。

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