EBM气溶胶自动灭火系统

夏国开，陈常洲
（包头钢铁设计研究总院，包头 014010）

　　摘要：阐述了EBM气溶胶灭火剂的组成，灭火原理，应用范围，灭火系统的构成，灭火系统的设计计算及设计实例。
　　关键词：气溶胶；灭火系统；设计
　　中图分类号：TU998.14
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455（2000）04-00480-02

概况

　　1989年我国加入《保护臭氧层维也纳公约》，1991年6月正式加入《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书（修订本）》国际条约。1994年公安部发出了《关于在非必要场所停止再配置卤代烷灭火器的通知》^[1]。1996年公安部颁布了《卤代烷替代品推广应用的规定》。世界各国的科技人员在积极研究卤代烷的替代品。EBM气溶胶是一种新型灭火剂。它具有无毒、无腐蚀、无污染、不损耗大气臭氧层和快速高效、全方位全自动灭火、设计安装维护简便易行、造价低等特点，是适合我国国情的一种较理想的卤代烷灭火剂替代品。

1 EBM气溶胶灭火系统

1.1 EBM气溶胶灭火剂的组成
　　EBM气溶胶灭火剂由金属氧化物(K₂O)、碳酸盐(K₂CO₃)或碳酸氢盐(KHCO₃)、碳粒和少量金属炭化物组成。这些固体颗粒的粒径大部分小于1μｍ，具有非常大的比表面积，是高浓度、高分散度的一种混合物。
1.2 EBM气溶胶的灭火原理
　　灭火系统自动启动后，释放出EBM气溶胶，达到一定的灭火浓度时，固体颗粒裂解产物K以蒸汽或离子的形式存在，瞬间与活性基团H、OH和O等吸附并发生化学反应，从而消耗燃料活性基团，使燃烧的链式反应受到抑制^[2]。其反应如下：
　　 　　K+OH→KOH
　　 　　K+O→KO
　　 　　KOH+OH→KO+H2O
　　 　　KOH+H→K+H₂O
　　K₂O与燃烧物质C在高温下反应，吸收燃烧火源部分热量，使火焰温度降低，因而燃烧反应受到一定程度的抑制作用。其反应如下：
　　K₂O+C→2K+CO
　　2K₂O+C→4K+CO₂
　　上述抑制燃烧反应的灭火化学反应同时或链式进行，从启动到燃烧过程终止，一般为60～180s。
1.3 EBM气溶胶灭火系统
1.3.1 EBM灭火系统

　　

　　火灾初期，感烟或感温探测器中的任一个将信号传到启动器，启动器发出声光预警信号。当二个探测器都感测到火灾信号后，启动器即发出火警声光报警，同时关闭门窗并指令风机停运，关闭空调系统。在预定的延迟时间内(30s)，人员撤离火灾现场。延迟时间结束，灭火系统自动启动，气溶胶通过导流系统进入保护区进行灭火，并向启动器返回信号。图2应用于小于240m³的防护区；图3应用于大于等于240m³的大防护区。
　　在需要人工启停时，可以使用手动按钮。

2 EBM气溶胶的应用范围

　　EBM灭火剂本身不含破坏臭氧层的物质；气溶胶灭火产物为水蒸汽、N₂、CO₂及微量的CO气体和无毒害、无污染、无腐蚀的物质。因此可用于扑救下列物质的初期火灾。
2.1　变电室、配电间、发电机房、电缆夹层、电缆井、电缆沟、通讯机房、电子计算机房等场所的火灾。
2.2　生产、使用或储存动物油、植物油、重油、润滑油、变压器油、闪点大于60℃的柴油等各种丙类可燃液体的火灾。
2.3　不发生阴燃的可燃固体物质的表面火灾。
　　气溶胶灭火系统不适用于爆炸危险区域；商场、交通系统的售票处、候车(机)厅、饮食服务、文体娱乐等公共场所；人员密集的场所。

3　灭火系统的设计计算

3.1　系统参数
　　适用温度范围:-20～55℃
　　喷口温度：距喷口100mm处小于等于180℃；
　　喷射时间：小于等于40ｓ；
　　灭火时间：小于等于180ｓ。
3.2　灭火剂用量计算
　　G=(1+0.25)g=1.25.a.V.K
　　式中：G-EBM灭火剂用量,kg；
　　　　　g-EMB灭火剂设计灭火用量,kg;
　　　　　α-EMB灭火剂单位设计用量,kg/m³；
　　　　　α=0.07～0.1kg/m³
　　　　　V-防护区的容积,m³；
　　　　　k-保全系数；
　　　　　k=k₁·k₂
　　　　　k₁-容积系数，当V小于240m³时，K₁=1；
　　　　　　　当V大于等于240m³时,K1=1.2；
　　K₂-重要系数，变配电室、通讯机房、电算机房等K₂=1；文物、档案、图书、资料等K₂＝1.5；
　　0.25-流失补偿量：开口面积与防护区内部四周面积之比小于等于0.3%为允许开口标准。
3.3　设计实例
　　包头市永生光彩大厦等工程电炉变压器室均采用了ＥＢＭ气溶胶气体消防系统。现仅以电炉变压器室EBM气溶胶消防为例。
　　电炉变压器室容积为500m³，围护结构允许压强为0.024MPa，防护区密闭，需考虑设置泄压口。
3.3.1 EBM灭火剂用量：
　　G=1.25·α.V.K=1.25×0.1×500×1.2=75kg
　　选用MECZ16灭火装置5台，配备启动模块10个，启动控制器1台。
3.3.2 气溶胶占混合气体的体积：
 =0.4G/(0.4G+V)=(0.4×75)/(0.4×75+500)=5.66%
3.3.3　泄压口面积计算
　　防护区围护构件所承受的压强为：
　　P=40G(1+0.34/V)/V＝40×75(1+0.34/500＝0.06MPa，需设泄压口，泄压口面积按下式计算：
　　S=0.014Qm/(MmPb)^0.5
　　式中：S—泄压口面积，m²；z
　　　　　Qm- 平均设计质量流量，kg/s；
　　　　　ｔ- EBM气溶胶喷射时间t小于等于40ｓ；
　　　　　Pb- 围护构件的允许压强2.4KPa；
　　　　　Mm- 通过泄压口流出的混合气体比容，m³/kg。
　　　　　Qm=G/t=75kg/40s=1.875kg/s
　　　　　Mm=1/[1.293(1-)+2.5
　　　　　　=1/[1.293(1-0.05666)+2.5×0.0566]
　　　　　　=0.734m³/kg
　　　　　S=(0.014×1.875)/(0.734×2.4)^0.5=0.01978≈0.02m²泄压口设计成3：2的矩形，其尺寸为0.24×0.08m。

参考文献：
　　[1]肖泉生.关于卤代烷（哈龙）替代品现状[R]，建设部建筑设计院，1998.
　　[2]蒋彦胤，等.新型气体灭火设计手册[M].北京：中国环境科学出版社，1999.

---

作者简介：
　　夏国武（1955-），男，工程师。