實用滅火技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文對上海某鎮(zhèn)政府計算機房進行了二氧化碳氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計。首先依據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》對建筑進行防火分區(qū)的劃分。其次依據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》和相關(guān)的資料，進行方案論證，確定會議中心檔案室的滅火系統(tǒng)，并確定系統(tǒng)的滅火設(shè)計濃度與用量，然后布置系統(tǒng)的噴頭與管網(wǎng)，并依次確定管網(wǎng)的尺寸、充裝密度、管網(wǎng)內(nèi)容積、全部儲瓶氣相總

2、容積，然后進行了管路損失計算，并應(yīng)用過程中點法驗算設(shè)計計算結(jié)果，選出噴頭型號。最后進行泄壓口的設(shè)計。</p><p>　　關(guān)鍵詞：防火分區(qū)；二氧化碳；過程中點；泄壓口</p><p><b>　　1引言</b></p><p>　　隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，導(dǎo)致火災(zāi)的因素也大量增加，火災(zāi)形勢日益嚴(yán)峻。以2005年為例，全國共發(fā)生火災(zāi)23594

3、1起，死亡2496人，受傷2506人，直接財產(chǎn)損失13.6億元，其中發(fā)生重、特大火災(zāi)283起，死亡501人，受傷282人，直接財產(chǎn)損失1.87億元。如何有效地防止和控制火災(zāi)，已成為刻不容緩的重要問題。</p><p>　　氣體滅火系統(tǒng)是指以液化氣體或非液化氣體作為滅火介質(zhì)的滅火系統(tǒng)。自1900年世界上第一套哈龍104(四氯化碳)滅火系統(tǒng)問世至今，氣體滅火系統(tǒng)已經(jīng)走過了一個多世紀(jì)，現(xiàn)已在工業(yè)和民用建筑中得到廣泛應(yīng)用

4、，成為保護計算機房、通信機房、發(fā)電機房、變配電室及貴重精密設(shè)備貯藏間、檔案館、圖書館等場所的主力軍，成為人類同火災(zāi)作斗爭的強有力的武器。</p><p>　　在1996年之前，我國氣體滅火系統(tǒng)以鹵代烷1211、1301和高壓二氧化碳滅火系統(tǒng)為主。隨著聯(lián)合國《蒙特利爾國際公約》的制定，以及我國1996年頒布實施《中國消防行業(yè)哈龍整體淘汰計劃》以后，哈龍?zhí)娲泛吞娲夹g(shù)研究迅速發(fā)展，短短幾年，二氧化碳、七氟丙烷、混合

5、氣體IG 541、氣溶膠、三氟甲烷等氣體滅火系統(tǒng)相繼出現(xiàn)。種類繁多的氣體滅火系統(tǒng)給用戶帶來了更多的選擇余地。七氟丙烷作為一種新型的滅火劑，其具有1301的許多優(yōu)點，而且所使用的設(shè)備、管道及配置方式與1301幾乎相同，具有良好的滅火效率，滅火速率快、效果好，滅火濃度低，對臭氧層無破壞作用，不導(dǎo)電，滅火后無殘留物等，因而受到廣泛應(yīng)用。</p><p><b>　　2工程概況</b></p&

6、gt;<p><b>　　2.1建筑概況</b></p><p>　　該建筑是一座10層的建筑總高度為45.6的辦公性大樓，其中第一層高3.9二層高4.8，該建筑的二層面積為606。</p><p>　　由于本建筑為政府辦公樓性質(zhì)比較重要，所以耐火等級應(yīng)為一級。</p><p><b>　　2.2自然概況</b&g

7、t;</p><p>　　該建筑位于上海市，上海市地區(qū)氣候?qū)俦眮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，四季分明，日照充分，雨量充沛。上海氣候溫和濕潤，春秋較短，冬夏較長。全年平均氣溫17.6℃，無霜期300天。平均海拔4米。</p><p><b>　　3防火分區(qū)的劃分</b></p><p>　　為了防止火災(zāi)迅速蔓延擴大，減少財產(chǎn)損失和人員傷亡以及為消防救援滅火創(chuàng)造

8、條件，采用防火分隔物把建筑劃分為若干防火分區(qū)，通常采用的防火分隔物有防火墻、防火門和防火卷簾加水幕等。</p><p>　　每個防火分區(qū)允許最大建筑面積，不應(yīng)超過表3.1規(guī)定</p><p>　　表3.1 每個防火分區(qū)允許最大面積</p><p>　　該建筑一層設(shè)有兩個防火分區(qū)，如表3.2所示：</p><p>　　表3.2 防火分區(qū)劃分表&

9、lt;/p><p><b>　　4方案論證</b></p><p>　　常見的氣體滅火系統(tǒng)主要有以下幾種：鹵代烷1301、二氧化碳、七氟丙烷、三氟甲烷、氣溶膠滅火系統(tǒng)。本文將從滅火效果、環(huán)保性能、對保護對象的安全性、對人員的安全性、工程造價五個方面對上述五種氣體滅火系統(tǒng)展開比較。</p><p><b>　　4.1滅火效果</b&g

10、t;</p><p>　　上述五種滅火系統(tǒng)滅火效果對比見表4.1。</p><p>　　表4.1 滅火效果對比</p><p><b>　　4.2環(huán)保性能</b></p><p>　　上述五種滅火系統(tǒng)，除鹵代烷1301為聯(lián)合國環(huán)境署限制使用外，其余四種系統(tǒng)均被列入允許使用環(huán)保產(chǎn)品。二氧化碳是引起全球環(huán)境溫室效應(yīng)的最大元兇

11、，滅火劑作為溫室氣體自身環(huán)保性能較差。氣溶膠由于噴放時會分解產(chǎn)生部分有毒氣體，同時產(chǎn)生的大量固體微粒對環(huán)境造成一定程度的污染。</p><p>　　4.3對保護對象的安全性</p><p>　　鹵代烷1301、七氟丙烷、三氟甲烷滅火劑均屬于含氟化合物，明焰下會受熱分解產(chǎn)生氫氟酸(HF)，對保護對象的金屬、玻璃表面會產(chǎn)生腐蝕，生成氫氟酸的多少與藥劑本身、火災(zāi)的大小、滅火時間長短有關(guān)。由于上述

12、三種系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計噴放時間都很短，滅火速度很快，酸性分解物的量一般很小，對大部分保護對象可不考慮其腐蝕影響。二氧化碳噴放過程中，由于液相和固態(tài)“干冰”的快速汽化，防護區(qū)溫度會急劇下降，對保護對象產(chǎn)生一定程度的“冷激”、“冷淬”影響。氣溶膠屬于固基熱氣溶膠，其滅火劑主要由氧化劑、燃料、催化劑和添加劑組成，滅火劑需通過燃燒放熱反應(yīng)，可能會出現(xiàn)溫度過高、火焰外噴現(xiàn)象。同時生成物含大量的碳酸鹽及金屬氧化物粉塵，約占總重量的90％，滅火后對保護對象

13、和環(huán)境會造成污染。</p><p>　　4.4對人員的安全性</p><p>　　鹵代烷1301由于藥劑本身對臭氧層的破壞，被逐漸禁止使用。二氧化碳系統(tǒng)由于滅火濃度高，能夠引起人員缺氧窒息；同時二氧化碳噴放時會因迅速氣化吸熱，造成人員凍傷，產(chǎn)生“白霧”影響人員逃生，也被禁止使用在有人場所。氣溶膠由于噴放時大量粉塵煙霧降低防護區(qū)能見度，嚴(yán)重影響人員逃生。</p><p&g

14、t;<b>　　4.5工程造價</b></p><p>　　二氧化碳、混合氣體藥劑便宜，但由于滅火劑用量大、系統(tǒng)壓力高、儲瓶數(shù)量多，其設(shè)備造價、管網(wǎng)造價相對較高。鹵代烷1301、七氟丙烷和三氟甲烷滅火劑價格較高且需要定期更換，藥劑成本和維護費用較大，但由于滅火劑用量少、系統(tǒng)壓力低，其設(shè)備造價和管網(wǎng)造價相對較低。氣溶膠目前僅局限于滅火裝置，尚無管網(wǎng)系統(tǒng)，藥劑用量少、設(shè)備簡單，其前期工程造價低，

15、只是藥劑環(huán)境要求高、藥效時間短，系統(tǒng)后期維護費用較大。</p><p><b>　　4.6系統(tǒng)選擇</b></p><p>　　按照要求，本設(shè)計選用二氧化碳氣體滅火系統(tǒng)。本設(shè)計有兩個房間，所以采用組合分配系統(tǒng)，可以用一套存儲裝置通過管網(wǎng)的選擇分配閥，保護兩個防護區(qū)。并設(shè)計成均衡管網(wǎng)系統(tǒng)，管網(wǎng)布置為均衡管網(wǎng)系統(tǒng)有利于滅火劑在防護區(qū)噴放均勻，有利于滅火，還可不考慮管網(wǎng)中的

16、剩余量，做到節(jié)省。</p><p>　　5二氧化碳氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　5.1二氧化碳設(shè)計用量計算</p><p>　　根據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50370-2005中“3.1.5 組合分配系統(tǒng)的滅火劑儲存量，應(yīng)按儲存量最大的防護區(qū)確定?！倍趸嫉脑O(shè)計按最大防護區(qū)（計算機房1）計算。</p><p>　　全淹沒滅火系統(tǒng)

17、二氧化碳設(shè)計用量按下式計算：</p><p>　　(5.1) ；；M—二氧化碳設(shè)計用量，（kg）；Kb—物質(zhì)系數(shù)，按表附錄一選用；A—折算面積，（m2）； Av—防護區(qū)（包括開口）總面積，（m2）； Ao—防護區(qū)開口總面積，（m2）； </p><p>　　V—防護區(qū)的凈容積，（m3）； Vv—防護區(qū)容積，（m3）；Vg—防護區(qū)內(nèi)不燃燒體或難燃燒體的總體積，（m3）。</p>

18、<p>　　防護區(qū)1的開口都可以關(guān)閉，經(jīng)過計算，防護區(qū)內(nèi)表面積，開口面積，防護區(qū)容積。由于是計算機房所以查附錄一可得二氧化碳的物質(zhì)系數(shù) 根據(jù)公式5.1計算二氧化碳設(shè)計用量：</p><p>　　二氧化碳儲存量可按下式計算：</p><p><b>　　(5.2)</b></p><p>　　—二氧化碳儲存量，（kg）。</p

19、><p>　　根據(jù)公式5.2，防護區(qū)1的二氧化碳儲存量為：</p><p><b>　　148(kg)</b></p><p>　　同理可計算出防護區(qū)2的二氧化碳設(shè)計用量：</p><p>　　根據(jù)公式5.2，防護區(qū)2的二氧化碳儲存量為：</p><p>　　5.2儲存容器個數(shù)估算</p>

20、<p>　　儲存容器個數(shù)可按下式計算：</p><p><b>　　(5.3)</b></p><p>　　—儲存容器個數(shù)；—單個儲存容器的容積，（L）；—儲存容器中二氧化碳的充裝率，（kg/L）。</p><p>　　采用容積為的高壓儲存容器，儲存容器中二氧化碳的充裝率，儲存容器個數(shù)按公式5.3估算：</p>&l

21、t;p><b>　　個</b></p><p>　　所以防護區(qū)1采用4個的高壓儲存容器。 </p><p>　　同理可以計算出防護區(qū)2：</p><p><b>　　個</b></p><p>　　所以防護區(qū)2采用5個的高壓儲存容器。 </p><p>　　表 5.1

22、高壓儲瓶</p><p>　　故高壓組合分配系統(tǒng)，具體如圖5.1所示</p><p>　　5.3管網(wǎng)設(shè)計流量計算</p><p>　　規(guī)范規(guī)定，撲救固體深位火災(zāi)時，二氧化碳 設(shè)計用量應(yīng)在7min之內(nèi)噴完，并在2min之內(nèi)達到30％的體積濃度的要求，高壓系統(tǒng)蒸汽補償量。</p><p>　　物質(zhì)系數(shù)可按下式計算：</p><

23、p><b>　　(5.4)</b></p><p>　　Kb—物質(zhì)系數(shù)；C’ —某物質(zhì)的二氧化碳設(shè)計滅火濃度。</p><p>　　根據(jù)公式5.4計算出30％濃度的物質(zhì)系數(shù)：</p><p>　　根據(jù)公式5.1計算達到30％濃度所需的噴放二氧化碳滅火劑的用量：</p><p>　　干管的設(shè)計流量可按下式計算：<

24、;/p><p><b>　　(5.5)</b></p><p>　　—干管的設(shè)計流量，（kg/min）；—二氧化碳噴射時間 </p><p>　　根據(jù)公式5.5計算干管的設(shè)計流量為：</p><p>　　單個噴嘴的設(shè)計流量可按下式計算：</p><p><b>　　(5.6)</b&g

25、t;</p><p>　　Qg—干管的設(shè)計流量，（kg/min）；Qi—單個噴嘴的設(shè)計流量，（kg/min）；N—噴嘴總數(shù)。</p><p>　　根據(jù)公式5.6 計算管網(wǎng)中噴嘴的設(shè)計流量為：</p><p>　　支管的設(shè)計流量可按下式計算：</p><p><b>　　(5.7)</b></p><p

26、>　　Q—支管的設(shè)計流量，（kg/min）；Qi—單個噴嘴的設(shè)計流量，（kg/min）；</p><p>　　Ng—安裝在計算支管下游的噴嘴數(shù)量。</p><p>　　管網(wǎng)中支管的設(shè)計流量按公式5.7計算，結(jié)果見圖5.2。</p><p><b>　　5.4初定管徑</b></p><p>　　管道內(nèi)徑可按下式計算

27、：</p><p><b>　　(5.8)</b></p><p>　　式中：Q—支管的設(shè)計流量，（kg/min）；</p><p>　　D—管道內(nèi)徑（mm）。</p><p>　　各管段管徑按公式5.8估算，具體結(jié)果見圖5.2。</p><p>　　5.5確定管段計算長度</p>

28、<p>　　管段計算長度應(yīng)為管段實長與管道附件當(dāng)量長度之和，管道附件當(dāng)量長度從表5.2中查出，具體見5.7二氧化碳管道壓力降計算。</p><p>　　表5.2管道附件當(dāng)量長度</p><p>　　表5.3 瓶頭閥規(guī)格型號</p><p>　　表5.4 止回閥規(guī)格型號</p><p>　　5.6二氧化碳管道壓力降計算</p&g

29、t;<p>　　根據(jù)管段布置圖進行管道壓力降計算。管網(wǎng)具體布置見圖5.2。</p><p>　　采用圖解法計算二氧化碳管道壓力降。設(shè) ，各管段管道壓力降計算具體如下：0~1管段：</p><p>　　流量Q=36.24kg/min，管徑D=13mm，高程1.51m，沿程長度1.51mm，局部損失當(dāng)量長度5.6+3.8=9.4m（止回閥+瓶頭閥），所以管段計算長度為：</

30、p><p><b>　　，則：</b></p><p>　　Q/D2=36.24/132=0.21</p><p><b>　　始端0點的坐標(biāo)值：</b></p><p>　　縱坐標(biāo)：y0=P0=51.7</p><p><b>　　橫坐標(biāo)：x-0=0</b&g

31、t;</p><p><b>　　終端1坐標(biāo)為：</b></p><p><b>　　橫坐標(biāo)：</b></p><p>　　查附錄二，得縱坐標(biāo)（x1=0.44與Q/D2=0.21曲線的交點）：y1=P1=48.5 </p><p>　　靜壓水頭：以平均壓力 (51

32、.7+48.5)/2=50.1MPa，采用內(nèi)插法查表4.5得高程壓力校正系數(shù)為0.0775，則：，</p><p>　　所以校正后1點計算壓力為：P1=48.5-0.155=48.345(10-1MPa/m)</p><p>　　表5.5高壓儲存(51.7×10-1MPa)系統(tǒng)各壓力下的高程壓力校正系數(shù)</p><p><b>　　1~2管段：&

33、lt;/b></p><p>　　本管段管徑D=20mm，高程 0m。</p><p>　　平均流量：由于每瓶容器的設(shè)計流量為，所以該管段的平均流量為，平均計算長度：最遠點，沿程長度1.092m，局部損失當(dāng)量長度1.37m（1個D=20的側(cè)三通），所以管段計算長度為：</p><p><b>　　，所以：</b></p>&

34、lt;p><b>　　始端1坐標(biāo)為：</b></p><p><b>　　縱坐標(biāo)：</b></p><p>　　橫坐標(biāo)：(與曲線的交點)：</p><p><b>　　終點2坐標(biāo)為：</b></p><p><b>　　橫坐標(biāo)：</b></p&

35、gt;<p>　　縱坐標(biāo)：(與曲線的交點)：</p><p><b>　　2~3管段：</b></p><p>　　流量Q=55.92kg/min，管徑D=20mm，高程1.5m，沿程長度20.342m，局部損失當(dāng)量長度（1個D=20的三通的直通部分+3個D=20的90°彎頭），所以管段的計算長度為：</p><p>&

36、lt;b>　　，所以：</b></p><p><b>　　始端2坐標(biāo)為：</b></p><p><b>　　縱坐標(biāo)：</b></p><p>　　橫坐標(biāo)：(與曲線的交點)：</p><p><b>　　終點3坐標(biāo)為：</b></p><

37、p><b>　　橫坐標(biāo)：</b></p><p>　　縱坐標(biāo)：(與曲線的交點)：</p><p>　　靜壓水頭：以平均壓力，采用內(nèi)插法查表5.5得高程壓力校正系數(shù)為0.0728，所以：，</p><p>　　所以3點上計算壓力為：。</p><p><b>　　3~4管段：</b></p

38、><p>　　流量Q=27.96kg/min，管徑D=20mm，高程0m，沿程長度1.75m，局部損失當(dāng)量長度（1個D=20的三通側(cè)通部分+1個D=15的三通的直通部分），所以管段的計算長度為：</p><p><b>　　，所以：</b></p><p><b>　　始端3坐標(biāo)為：</b></p><p&

39、gt;<b>　　縱坐標(biāo)：</b></p><p>　　橫坐標(biāo)：(與曲線的交點)：</p><p><b>　　終點4坐標(biāo)為：</b></p><p><b>　　橫坐標(biāo)：</b></p><p>　　縱坐標(biāo)：(與曲線的交點)：</p><p><

40、b>　　4~5管段：</b></p><p>　　流量Q=13.98kg/min，管徑D=15mm，高程0m，沿程長度1.5m，局部損失當(dāng)量長度1.04+0.52=1.56m（1個D=15的三通的側(cè)通部分+1個D=15的90°彎頭），所以管段的計算長度為：</p><p><b>　　，所以：</b></p><p>

41、;<b>　　始端4坐標(biāo)為：</b></p><p><b>　　縱坐標(biāo)：</b></p><p>　　橫坐標(biāo)：(與曲線的交點)：</p><p><b>　　終點5坐標(biāo)為：</b></p><p><b>　　橫坐標(biāo)：</b></p>&l

42、t;p>　　縱坐標(biāo)：(與曲線的交點)：</p><p>　　即噴嘴入口壓力為4.69MPa，大于規(guī)范規(guī)定的1.4 MPa，符合要求</p><p><b>　　5.7噴嘴的選擇</b></p><p>　　每個噴嘴流量為13.98kg/min，入口壓力為4.69MPa，采用內(nèi)插法查表5.6得噴嘴單位孔口面積的噴射率g0=2.223 kg/

43、(min×mm2) </p><p>　　噴嘴的等效孔口面積可按下式計算：</p><p><b>　　(5.9)</b></p><p>　　F為噴嘴等效孔口面積，mm2；Q為單個噴嘴流量，kg/min；</p><p>　　q0為等效孔口單位面積的噴射率，kg/min×mm2。</p>

44、<p>　　噴嘴等效孔口面積按公式5.9計算：</p><p>　　查表5.7選用4號噴嘴，其等效孔口面積為7.94 mm2，符合要求。</p><p>　　由于面積較大保護區(qū)的管路損失可滿足最不利點壓力要求，所以面積較小的保護區(qū)也可保證最不利點壓力，噴頭選擇相同型號。</p><p>　　表5.6高壓儲存(51.7×10-1MPa)系統(tǒng)等效

45、孔口的噴射率</p><p>　　表5.7噴嘴等效孔口尺寸</p><p><b>　　6總結(jié)</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計，我應(yīng)用書本上所學(xué)的知識并查閱一些相關(guān)書籍資料，掌握了二氧化碳氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)知識和技巧。同時，在做課設(shè)過程中，也鍛煉了我查閱資料、自己解決問題的能力。這一切都是別的任何途徑都無法獲得的寶貴經(jīng)驗。為以

46、后的學(xué)習(xí)和工作打下了一個堅實的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 中華人民共和國公安部 GB. 50370-2005.氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范.北京:中國計 劃出版社,2006</p><p>　　[2] 中華人民共和國公安部 GB. 50193-93.二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范.北京:中國計劃出版社

47、,1994</p><p>　　[3] 蔣彥胤. 新型氣體滅火系統(tǒng)(鹵代烷替代物)設(shè)計手冊.北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社,1999</p><p>　　[4] 中華人民共和國公安部 GB. 50045-95.高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范.北京:中國計劃出版社,2006</p><p>　　[5] 張樹平.建筑防火設(shè)計.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001</p&