——低壓CO₂滅火系統調研報告

宋旭東
（公安部天津消防科學研究所 天津 300381）

　　摘 要：《二氧化碳滅火系統設計規范》（GB 50193－93）中，未對低壓二氧化碳滅火系統進行規定。通過對調查情況的總結分析，指出了目前國內二氧化碳滅火系統生產、工程設計、施工安裝等方面存在的一些問題，提出了解決建議。
　　關鍵詞：消防；滅火系統；二氧化碳
　　中圖分類號：998.1
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009－2455（2001）01－0054－03

　　二氧化碳滅火系統，按滅火劑儲存方式可分成：滅火劑在常溫下儲存的二氧化碳滅火系統和滅火劑在-18℃－20℃低溫下儲存的二氧化碳滅火系統；習慣上，根據儲存壓力的不同，前者稱為高壓二氧化碳滅火系統，后者稱為低壓二氧化碳滅火系統。
　　低壓二氧化碳滅火系統由二氧化碳滅火劑儲存裝置、選擇閥、管網、噴頭及控制系統等組成。滅火劑儲存裝置應由儲存容器、容器閥。安全泄壓裝置、壓力表、壓力報警裝置和制冷裝置等組成，其中儲存容器應有絕熱措施。低壓二氧化碳滅火系統以其滅火劑儲存量大、運用靈活、易于維護等優點，在工業生產裝置保護中得到廣泛應用。
　　我國在制訂《二氧化碳滅火系統設計規范》（GB 50193－93以下簡稱“規范”）時，在低壓二氧化碳滅火系統方面還是空白，既沒有產品，也沒見工程應用；所以“規范”中沒有對低壓二氧化碳滅火系統的要求和規定。后來上海大眾汽車廠從美國Figgie公司引進一套13t低壓二氧化碳滅火系統，上海寶鋼公司從丹麥Ging－Kerr公司引進一套15t低壓二氧化碳滅火系統，秦皇島電廠等也安裝了低壓二氧化碳滅火系統，西安524廠等也相繼開發了低壓二氧化碳滅火系統。短短的幾年時間，我國生產低壓二氧化碳滅火系統的廠家已初具規模。
　　目前國內生產的低壓二氧化碳滅火系統，不僅有1t以上的大容量產品，而且有500kg以下的小容量產品；在儲存裝置的型式上，有立式、臥式、柜式；在絕熱措施方面，有真空－堆積絕熱法和聚氨脂泡沫絕熱法；在釋放量控制方式上，有時間控制、流量累計控制、液位控制。從現有生產廠家的生產能力看，可以滿足市場要求；但是，在銷售價格上還不夠低廉，在產品質量上和設計安裝上還存在一些問題，這都在影響著低壓二氧化碳滅火系統的普及應用。

1 產品說明書存在的問題

1.1 噴頭的說明問題
　　二氧化碳噴頭分為全淹沒系統噴頭和局部應用系統噴頭。全淹沒系統噴頭的應用參數主要是噴頭人口壓力P_T和噴頭流量Q_i；局部應用系統噴頭的應用參數，除P_T和Q_i外，又增加了噴頭保護面積AT0噴頭保護面積為：在使油盤桿弦高（液面至緣口距離）150mm盤內正庚烷或符合GB 489規定的70#汽油不產生飛濺的條件下，能在20s內滅火的面積，對應的噴頭流量就是它的Q_i值。架空型噴頭的保護面積隨安裝高度的不同而不同，槽邊型噴頭的保護面積隨噴頭的流量不同而不同。此外，高壓系統的噴頭不可用于低壓系統，因為同等的噴頭人口壓力，在高壓系統和低壓系統二者的噴射率是不等的。因此，低壓二氧化碳滅火系統的產品說明書中應給出噴頭特性曲線。遺憾的是現有低壓二氧化碳滅火系統生產廠家的產品說明書中均沒給出噴頭特性曲線；這不能不讓人懷疑其噴頭參數是否有試驗基礎。
1.2 管道附件當量長度問題
　　管道附件當量長度是管網計算必不可少的參數，它是通過試驗測試得到的，國內低壓二氧化碳滅火系統生產廠家，有的沒給出，有的給出理論值。這都影響著設計計算的準確性。
1.3 儲存容器內二氧化碳剩余量問題
　　由于儲存容器內二氧化碳剩余量M_s值隨產品結構不同而不同，因此“規范”中沒給出具體值，這應從低壓二氧化碳滅火系統產品說明書查出，可是有的說明書連這樣容易測定的數據也沒給出。
　　總之，以上諸問題都有待解決，都要通過大量的測試實驗把工程數據補充完善；此外，各低壓二氧化碳滅火系統生產廠家還應進一步努力提高產品質量，通過降低成本把價格壓下來，推動低壓二氧化碳滅火系統在我國的普及應用。

2 設計安裝問題

　　隨著低壓二氧化碳滅火系統的普及，其在工程中的應用也日益增多，不僅在電力系統、化工系統。冶金系統等工業消防中有低壓二氧化碳滅火系統的應用，而且在建筑消防中也有低壓二氧化碳滅火系統的應用。由于種種原因，目前在設計安裝方面也存在一些問題。
2.1 設計方法問題
　　低壓二氧化碳滅火系統的設計計算包括：二氧化碳設計用量M，二氧化碳儲存量M_c，管網節點壓力P_J等等。其中節點壓力P_J計算順序按流向可分為：正序（順流向）和反序（逆流向）。僅局部應用系統面積法中降壓環節下游的節點壓力P_J計算采用反序，其他均采用正序。無論正序還是反序，都存在圖解法和解析法。筆者認為：應該提倡解析法，因為解析法既便于電算又容易控制計算精確度，而圖解法既費時又不好控制精確度。誠然，在《二氧化碳滅火系統設計規范》（GB 50193－93）中給出了圖解法，那是因為計算機還未普及、等效采用ISO 6183之故。管道內二氧化碳二相流壓力降計算方法始于Hesson J.C．的博士論文，他提出了二相流公式——即“規范”中公式（4.0.5），后來Cardox據此描繪了曲線簇——即“規范”中附錄C0過去計算機不普及，人們習慣于用圖解法；現在計算機已很普及，所以，能用解析法時應盡量并首先用解析法。
2.2 二相流公式問題
　　《二氧化碳滅火系統設計規范》（GB 50193－93）中給出的公式與ISO、NFPA等給出的公式形式不完全一樣：
　　Q²=0.8725·10^-5·D^5.25·Y/(L+0.04319·D^1.25·Z)（1）
　　Q²=0.8725·10^-4·D^5.25·Y/(L＋0.04319·D^1.25·Z)（2）
　　公式（1）是ISO、NFPA等標準給出的，其中Y值的單位是bar·kg/m³，系數是10^-5；公式（2）是GB 50193－93標準給出的，其中Y值的單位是MPa·kg/m³，系數是10^-4。這一點有的人注意到了，也有的人提出疑問，如深圳勝捷消防工程公司和成都合力達消防工程公司的同志，為此“規范” 管理組曾經解答過兩次。但是仍然有人沒注意到，只把Y的單位變一變而忽略系數值。
2.3 管道內徑問題
　　在上述公式中，管道內徑D應該采用實際尺寸，不要采用名義尺寸，實際尺寸應按“規范”修訂稿附錄J選取。同樣，在計算管道內二氧化碳剩余量M_r時，管道容積V_i也應按“規范”修訂稿附錄J選取管道內徑D值。
2.4 全淹沒滅火系統噴射時間問題
　　全淹沒滅火系統噴射時間t的取值，“規范”指出：“全淹沒滅火系統二氧化碳的噴射時間不應大于1min，當撲救固體深位火災時，噴射時間不應大于7min，并應在前2min內使二氧化碳的濃度達到30％”。這一條有些人還掌握不好，應先看“規范”附錄A中是否給出抑制時間，若沒給出則按表面火災處理，一般取1min ；若給出抑制時間則按深位火災處理。對于深位火災，噴射時間越長滅火效果越好，這時候，對物質系數K_b值小于3的物質可取；等于2倍的K_b除以0.8584濃度30％對應物質系數0.8584）；對物質系數K_b值大于等于3的物質可取t等于2倍的K_b值（這樣可滿足噴射時間不大于7min）。
2.5 管徑系數取值問題
　　“規范”中給出取值范圍1.41－3.78，這是基于附錄C，附錄C只適于內插法，不適于外推法，所以給出了上下限。對于解析法可以不受此限制，但是按上述取值較經濟。
2.6 高程問題
　　“規范”中對高程沒加限制，但是經驗表明，高程超過50m不易滿足噴頭人口壓力條件。第一點有的人基于工程實踐注意到了，有的人可能還未注意到，但是今后工作可能會遇到。
2.7 噴頭規格問題
　　“規范”所給出的噴頭規格代號是指流量系數等于0.98的標準噴頭的規格代號；如果生產廠家的噴頭沒換算成這樣的標準噴頭數據（產品標準中沒要求，這樣作也可以），那么應按生產廠家的噴頭人口壓力P_r—單位孔口面積的噴射率曲線確定其噴頭規格。
2.8 安裝問題
　　低壓二氧化碳滅火系統管道屬于壓力系統管道，其選材應按《輸送流體用無縫鋼管》（GB 8163）標準執行，不得再按《冷拔或冷軋精密無縫鋼管》標準執行，其施工應該符合要求，應按壓力管道要求焊接和探傷檢查，不可掉以輕心，造成事故。管道斷裂的事實已有發生，應該引起工程公司的高度重視，千萬不要再出現不該發生的事情。

3 建議

　　筆者曾經調研發現：有的水滅火系統噴頭堵塞、管道破裂；有的泡沫滅火系統噴頭入口被厚厚一層污垢堵住；有的氣體滅火系統安裝后沒多久由于報警系統誤報或滅火劑儲存容器泄漏等種種原因被束之高閣。目前國內安裝的低壓二氧化碳滅火系統已達幾十套，這都是用重金換來的，為的是預防萬一；建議大家交流管理維護方面的經驗，互相切磋，共同提高管理維護水平；時刻牢記“責任重于泰山”的重托，否則，釀成事故，給人身和財產造成損失將悔之晚矣！

作者簡介：
　　宋旭東（1944-），男，副研究員。