气体灭火一级消防工程师

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一级消防工程师技术实务教材精讲：气体灭火系统灭火机理

一、二氧化碳灭火系统

二氧化碳灭火作用主要在于窒息，其次是冷却。在常温常压条件下，二氧化碳的物态为气相，当贮存于密封高压气瓶中，低于临界温度℃时是以气、液两相共存的。在灭火过程中，当二氧化碳从贮存气瓶中释放出来，压力骤然下降，使得二氧化碳由液态转变成气态，分布于燃烧物的周围，稀释空气中的氧含量。氧含量降低会使燃烧时热的产生率减小，而当热产生率减小到低于热散失率的程度，燃烧就会停止下来。这是二氧化碳所产生的窒息作用。另一方面，二氧化碳施放时又因焓降的关系，温度急剧下降，形成细微的固体干冰粒子，干冰吸取其周围的热量而升华，即能产生冷却燃烧物的作用。

二、七氟丙烷灭火系统

七氟丙烷灭火剂是一种无色无味、不导电的气体，其密度大约是空气密度的6倍，在一定压力下呈液态贮存。该灭火剂为洁净药剂，释放后不含有粒子或油状的残余物，且不会污染环境和被保护的精密设备。七氟丙烷灭火主要是由于它的去除热量的速度快，其次是灭火剂分散和消耗氧气。七氟丙烷灭火剂是以液态的形式喷射到保护区内的，在喷出喷头时，液态灭火剂迅速转变成气态需要吸收大量的热量，降低了保护区和火焰周围的温度。另一方面，七氟丙烷灭火剂是由大分子组成的，灭火时分子中的一部分键断裂需要吸收热量。其次，保护区内灭火剂的喷射和火焰的存在降低了氧气的浓度，从而降低了燃烧的速度。

三、IG-541混合气体灭火系统

IG-541混合气体灭火剂是由氮气、氩气和二氧化碳气体按一定比例混合而成的气体，由于这些气体都是在大气层中自然存在，且来源丰富，因此它对大气层臭氧没有损耗(臭氧耗损潜能值ODP=0)，也不会对地球的“温室效应”产生影响，更不会产生具有长久影响大气寿命的化学物质。混合气体无毒、无色、无味、无腐蚀性及不导电，既不支持燃烧，又不与大部分物质产生反应。以环保的角度来看，是一种较为理想的灭火剂。

IG-541混合气体灭火机理属于物理灭火方式。混合气体释放后把氧气浓度降低到不能支持燃烧来扑灭火灾。通常防护区空气中含有21%的氧气和小于1%的二氧化碳。当防护区中氧气降至15%以下时，大部分可燃物将停止燃烧。混合气体能把防护区氧气降至，同时又把二氧化碳升至4%。二氧化碳比例的提高，加快人的呼吸速率和吸收氧气的能力，从而来补偿环境气体中氧气的较低浓度。灭火系统中灭火设计浓度不大于43%时，该系统对人体是安全无害的。

一级消防工程师资格考试设《消防安全技术实务》、《消防安全技术综合能力》和《消防安全案例分析》3个科目，实务和综合能力科目的考试题型为客观题，案例分析科目考试题型为综合案例分析题。

《消防安全技术实务》考查消防专业技术人员在消防安全技术工作中，依据现行消防法律法规及相关规定，熟练运用相关消防专业技术和标准规范，独立辨识、分析、判断和解决消防实际问题的能力。

考试内容有：

（1）燃烧与火灾：燃烧、火灾、爆炸、易燃易爆危险品；

（2）通用建筑防火：生产和储存物品的火灾危险性、建筑分类与耐火等级、总平面布局和平面布置、防火防烟分区与分隔、安全疏散、建筑电气防火、建筑防爆、建筑设备防火防爆、建筑装修、外墙保温材料防火、灭火救援设施；

（3）建筑消防设施：室内外消防给水系统、自动水灭火系统、气体灭火系统、泡沫灭火系统、干粉灭火系统、火灾自动报警系统、防烟排烟系统、消防应急照明和疏散指示标志、城市消防安全远程监控系统、建筑灭火器配置、消防供配电。

《消防安全技术综合能力》考查消防专业技术人员在消防安全技术工作中，掌握消防技术前沿发展动态，依据现行消防法律法规及相关规定，运用相关消防技术和标准规范，独立解决重大、复杂、疑难消防安全技术问题的综合能力。

考试内容有：

（1）消防法及相关法律法规与注册消防工程师职业道德：消防法及相关法律法规、注册消防工程师执业；

（2）建筑防火检查：总平面布局与平面布置检查、防火防烟分区检查、安全疏散设置检查、易燃易爆场所防爆检查、建筑装修和建筑外墙保湿检查；

（2）消防设施检测与维护管理：通用要求、消防给水设施、消火栓系统、自动水灭火系统、气体灭火系统、泡沫灭火系统、干粉灭火系统、建筑灭火器配置与维护管理、防烟排烟系统、消防用电设备的供配电与电气防火防爆、消防应急照明和疏散指示标志、火灾自动报警系统、城市消防安全远程监控系统。

《消防安全案例分析》考查消防专业技术人员根据消防法律法规和消防技术标准规范，运用《消防安全技术实务》和《消防安全技术综合能力》科目涉及的理论知识和专业技术，在实际应用时体现的综合分析能力和实际执业能力。

考试内容有：

本科目考试内容和要求参照《消防安全技术实务》和《消防安全技术综合能力》两个科目的考试大纲。

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一级消防工程师技术实务教材精讲：气体灭火系统设计参数

气体灭火系统的设计应以《气体灭火系统设计规范》(GB50370-2005)、《气体灭火系统施工及验收规范》(GB50263-2007)等国家现行规范和标准为依据，根据保护对象、系统设置类型、灭火剂种类等不同，确定设计基本参数。

知识点：防护区设置、安全要求及二氧化碳灭火系统设计

一、防护区的设置要求

(一)防护区的划分

防护区的划分应根据封闭空间的结构特点和位置来划分，防护区划分应符合下列规定：防护区宜以单个封闭空间划分;同一区间的吊顶层和地板下需同时保护时，可合为一个防护区;采用管网灭火系统时，一个防护区的面积不宜大于800㎡，且容积不宜大于3600m3;采用预制灭火系统时，一个防护区的面积不宜大于500㎡，且容积不宜大于1600m3。

(二)耐火性能

防护区围护结构及门窗的耐火极限均不宜低于;吊顶的耐火极限不宜低于。

全淹没灭火系统防护区建筑物构件耐火时间(一般为30min)包括：探测火灾时间、延时时间、释放灭火剂时间及保持灭火剂设计浓度的浸渍时间。延时时间为30s、释放灭火剂时间对于扑救表面火灾应不大于1min;对于扑救固体深位火灾不应大于7min。

(三)耐压性能

在全封闭空间释放灭火剂时，空间内的压强会迅速增加，如果超过建筑构件承受能力，防护区就会遭到破坏，从而造成灭火剂流失、灭火失败和火灾蔓延的严重后果。防护区围护结构承受内压的允许压强，不宜低于1200Pa。

(四)泄压能力

对于全封闭的防护区，应设置泄压口，七氟丙烷灭火系统的泄压口应位于防护区净高的23以上。防护区设置的泄压口，宜设在外墙上。泄压口面积按相应气体灭火系统设计规定计算。对于设有防爆泄压设施或门窗缝隙未设密封条的防护区可不设泄压口。

(五)封闭性能

在防护区的围护构件上不宜设置敞开孔洞，否则将会造成灭火剂流失。在必须设置敞开孔洞时，应设置能手动和自动关闭的装置。在喷放灭火剂前，应自动关闭防护区内除泄压口外的开口。

(六)环境温度

防护区的最低环境温度不应低于-10℃。

二、安全要求

设置气体灭火系统的防护区应设疏散通道和安全出口，保证防护区内所有人员在30s内撤离完毕。

防护区内的疏散通道及出口，应设消防应急照明灯具和疏散指示标志灯。防护区内应设火灾声报警器，必要时，可增设闪光报警器。防护区的入口处应设火灾声、光报警器和灭火剂喷放指示灯，以及防护区采用的相应气体灭火系统的永久性标志牌。灭火剂喷放指示灯信号，应保持到防护区通风换气后，以手动方式解除。

防护区的门应向疏散方向开启，并能自行关闭;用于疏散的门必须能从防护区内打开。

灭火后的防护区应通风换气，地下防护区和无窗或设固定窗扇的地上防护区，应设置机械

排风装置，排风口宜设在防护区的下部并应直通室外。通信机房、电子计算机房等场所的通风换气次数应不小于每小时5次。

储瓶间的门应向外开启，储瓶间内应设应急照明;储瓶间应有良好的通风条件，地下储瓶间应设机械排风装置，排风口应设在下部，可通过排风管排出室外。

经过有爆炸危险和变电、配电场所的管网，以及布设在以上场所的金属箱体等，应设防静电接地。

有人工作防护区的灭火设计浓度或实际使用浓度，不应大于有毒性反应浓度。防护区内设置的预制灭火系统的充压压力不应大于。灭火系统的手动控制与应急操作应有防

止误操作的警示显示与措施。设有气体灭火系统的场所，宜配置空气呼吸器。

三、二氧化碳灭火系统的设计

(一)一般规定

二氧化碳灭火系统按应用方式可分为全淹没灭火系统和局部应用灭火系统。全淹没灭火系统应用于扑救封闭空间内的火灾;局部应用灭火系统应用于扑救不需封闭空间条件的具体保护对象的非深位火灾。

1.采用全淹没灭火系统的防护区，应符合下列规定：

(1)对气体、液体、电气火灾和固体表面火灾，在喷放二氧化碳前不能自动关闭的开口，其面积不应大于防护区总内表面积的3%，且开口不应设在底面;

(2)对固体深位火灾，除泄压口以外的开口，在喷放二氧化碳前应自动关闭;

(3)防护区的围护结构及门、窗的耐火极限不应低于，吊顶的耐火极限不应低于;围护结构及门窗的允许压强不宜小于1200Pa;

(4)防护区用的通风机和通风管道中的防火阀，在喷放二氧化碳前应自动关闭。

2.采用局部应用灭火系统的保护对象，应符合下列规定：

(1)保护对象周围的空气流动速度不宜大于3ms。必要时，应采取挡风措施;

(2)在喷头与保护对象之间，喷头喷射角范围内不应有遮挡物;

(3)当保护对象为可燃液体时，液面至容器缘口的距离不得小于150mm。

启动释放二氧化碳之前或同时，必须切断可燃、助燃气体的气源。

组合分配系统的二氧化碳储存量，不应小于所需储存量最大的一个防护区域或保护对象的储存量。

当组合分配系统保护5个及以上的防护区或保护对象时，或者在48h内不能恢复时，二氧化碳应有备用量，备用量不应小于系统设计的储存量。对于高压系统和单独设置备用储存容器的低压系统，备用量的储存容器应与系统管网相连，应能与主储存容器切换使用。

(二)全淹没灭火系统的设计

二氧化碳设计浓度不应小于灭火浓度的倍，并不得低于34%。当防护区内存有两种及两种以上可燃物时，防护区的二氧化碳设计浓度应采用可燃物中最大的二氧化碳设计浓度。

全淹没灭火系统二氧化碳的喷放时间不应大于1min。当扑救固体深位火灾时，喷放时间不应大于7min，并应在前2min内使二氧化碳的浓度达到30%。

(三)局部应用系统的设计

局部应用灭火系统的设计可采用面积法或体积法。当保护对象的着火部位是比较平直的表面时，宜采用面积法;当着火对象为不规则物体时，应采用体积法。局部应用灭火系统的二氧化碳喷射时间不应小于。对于燃点温度低于沸点温度的液体和可熔化固体的火灾，二氧化碳的喷射时间不应小于。

当采用面积法设计时，应符合下列规定：

(1)保护对象计算面积应取被保护表面整体的垂直投影面积;

(2)架空型喷头应以喷头的出口至保护对象表面的距离确定设计流量和相应的正方形保护面积;槽边型喷头保护面积应由设计选定的喷头设计流量确定;

(3)架空型喷头的布置宜垂直于保护对象的表面，其瞄准点应是喷头保护面积的中心。当确需非垂直布置时，喷头的安装角不应小于45°。其瞄准点应偏向喷头安装位置的一方。

知识点：其他气体灭火系统的设计

(一)一般规定

采用气体灭火系统保护的防护区，其灭火设计用量或惰化设计用量，应根据防护区内可燃物相应的灭火设计浓度或惰化设计浓度经计算确定。

有爆炸危险的气体、液体类火灾的防护区，应采用惰化设计浓度;无爆炸危险的气体、液体类火灾和固体类火灾的防护区，应采用灭火设计浓度。几种可燃物共存或混合时，灭火设计浓度或惰化设计浓度，应按其中最大的灭火设计浓度或惰化设计浓度确定。

两个或两个以上的防护区采用组合分配系统时，一个组合分配系统所保护的防护区不应超过8个。

组合分配系统的灭火剂储存量，应按储存量最大的防护区确定。

灭火系统的灭火剂储存量，应为防护区的灭火设计用量与储存容器内的灭火剂剩余量和管网内的灭火剂剩余量之和。

灭火系统的储存装置72小时内不能重新充装恢复工作的，应按系统原储存量的100%设置备用量。灭火系统的设计温度，应采用20℃。

同一集流管上的储存容器，其规格、充压压力和充装量应相同。

同一防护区，当设计两套或三套管网时，集流管可分别设置，系统启动装置必须共用。

各管网上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。

管网上不应采用四通管件进行分流。

喷头的保护高度和保护半径，应符合下列规定：最大保护高度不宜大于;最小保护高度不应小于;喷头安装高度小于时，保护半径不宜大于;喷头安装高度不小于时，保护半径不应大于。

喷头宜贴近防护区顶面安装，距顶面的最大距离不宜大于。

一个防护区设置的预制灭火系统，其装置数量不宜超过10台。

同一防护区内的预制灭火系统装置多于1台时，必须能同时启动，其动作响应时差不得大于2s。

(二)七氟丙烷灭火系统

七氟丙烷灭火系统的灭火设计浓度不应小于灭火浓度的倍，惰化设计浓度不应小于惰化浓度的倍。

固体表面火灾的灭火浓度为，设计规范中未列出的，应经试验确定。

图书、档案、票据和文物资料库等防护区，灭火设计浓度宜采用10%。

油浸变压器室、带油开关的配电室和自备发电机房等防护区，灭火设计浓度宜采用9%。

通讯机房和电子计算机房等防护区，灭火设计浓度宜采用8%。

防护区实际应用的浓度不应大于灭火设计浓度的倍。

在通讯机房和电子计算机房等防护区，设计喷放时间不应大于8s;在其它防护区，设计喷放时间不应大于10s。

灭火浸渍时间应符合下列规定：木材、纸张、织物等固体表面火灾，宜采用20min;通讯机房、电子计算机房内的电气设备火灾，应采用5min;其它固体表面火灾，宜采用10min;气体和液体火灾，不应小于1min。

七氟丙烷灭火系统应采用氮气增压输送。氮气的含水量不应大于。

储存容器的增压压力宜分为三级，并应符合下列规定：

①一级　(表压);

②二级　(表压);

③三级　(表压)。

七氟丙烷单位容积的充装量应符合下列规定：

①一级增压储存容器，不应大于1120kgm3;

②二级增压焊接结构储存容器，不应大于950kgm3;

③二级增压无缝结构储存容器，不应大于1120kgm3;

④三级增压储存容器，不应大于1080kgm3。

管网的管道内容积，不应大于流经该管网的七氟丙烷储存量体积的80%。

管网布置宜设计为均衡系统，并应符合下列规定：

①喷头设计流量应相等;

②管网的第1分流点至各喷头的管道阻力损失，其相互间的最大差值不应大于20%。