虽然备压七氟丙烷比储压七氟丙烷有很大的优势,但在具体应用中仍存在一些技术问题。
(1)系统的设计和计算方法。管网沿线阻力计算方法对备压七氟丙烷系统的整体设计至关重要。目前,由于没有备压七氟丙烷系统的设计规范,备压七氟丙烷管网沿线阻力计算方法没有统一的标准。气体灭火系统设计规范中储压七氟丙烷管网阻力计算公式按单相流体阻力公式简化。由于灭火剂中没有溶解氮气,管道中灭火剂的流动为单相流体,规范中给定的公式应能满足备压七氟丙烷管网的计算要求。通过与国外备压七氟丙烷管网计算结果的比较,标准公式的计算结果与国外公司实际应用中的计算结果基本一致,也证明了这一点。
(2)如何确定喷嘴的最低工作压力。储压七氟丙烷系统灭火剂通常以较高的压力储存在储存容器中。随着灭火剂的喷出,储存容器中的压力不断下降,这必然导致喷嘴前的压力降低,降低喷嘴和管道中七氟丙烷的质量流量。此外,氮气在七氟丙烷中具有一定的溶解性,溶解在液体七氟丙烷中的氮气随储存容器中的压力而变化。当含氮液体七氟丙烷的压力降低时,部分氮气逸出,形成两相流动。当管网内的压力降至七氟丙烷饱和蒸汽压以下时,液体七氟丙烷也会迅速气化,从而迅速增加流体中的含气量。含气量的增加增加了流体在流动过程中的体积流量,导致管道内压力下降的非线性变化。因此,喷嘴的压力必须高于饱和蒸汽压力,但规定的喷嘴压力过高,必然会导致总的有效阻力损失和灭火剂的距离。因此,应确定合理的喷嘴的最低工作压力。
(3)灭火剂开始喷洒的时间。《卤代烷灭火系统设计规范》第4.1.7条规定,灭火剂从容器阀流出到充满管道的时间应小于10秒,但《气体灭火系统设计规范》对充满管道的时间没有要求。这是因为储压七氟丙烷系统的管道距离较短,灭火剂充满管道的时间不仅仅是灭火剂开始喷洒的时间,所以没有必要规定灭火剂充满管道的时间。但从以上数据可以看出,备压七氟丙烷管道的输送距离较长,灭火剂管道的容积大于灭火剂的液体容积。灭火剂从容器阀流出到开始喷洒的时间较长,超过灭火剂的喷洒时间,会影响灭火效果。
(4)驱动气体的用量。备压七氟丙烷系统之所以能将灭火剂输送到更远的距离,是因为驱动气体的用量是储压七氟丙烷驱动气体的几倍。备压七氟丙烷驱动气体的用量计算是备压七氟丙烷和储压七氟丙烷系统设计计算的主要区别之一,也是备压七氟丙烷系统设计的关键参数。备压七氟丙烷驱动气体的用量可根据气体状态方程导出,驱动气体的用量可用。
(1)计算:
计算公式
公式:PZ为减压阀后压力;PC是驱动气体的储存压力;VP是管网的总容积;VR是灭火剂储存容器的总容积;VC是驱动气体的总容积。
(5)如何保证各保护区在组合分配系统中的实际喷射浓度符合规定要求。由于储压七氟丙烷系统中的压力随温度而变化很大,特别是在高充装密度下。当储存容器的工作温度(即环境温度)升高到一定温度时,储存容器内的压力会随着温度的升高而由缓慢升高到急剧升高,危及储存容器的使用安全。因此,储压系统的最大充装密度为kg/m3。然而,备压七氟丙烷系统通常不需要氮气来增加储存瓶内的压力,瓶内的压力不会随着温度的升高而显著增加,最大充装量可达整个容器的90%。充装量的增加无疑大大降低了灭火剂储存容器的数量,即节省了占地面积,降低了工程造价。但对于组合分配系统,由于各保护区体积不同,灭火剂设计量难以满足N瓶灭火剂总和,灭火剂喷雾瓶数量只能圆,在这种情况下,特别是小保护区,灭火剂实际喷雾浓度将超出安全范围,危及人员生命安全,必须注意。
建议和解决方案。
(1)通过降低充装密度来提高输送距离将导致工程投资的显著增加,因此备压七氟丙烷的应用将呈爆炸性增长。此外,《气体灭火系统设计规范》已实施多年,许多制造商对备压七氟丙烷的管道流动特性做了大量工作,积累了大量的试验数据,为备压七氟丙烷系统标准的编制提供了良好的技术条件。因此,应尽快引入相关的设计标准。
(2)由于备压七氟丙烷系统灭火剂在管道中的流动是单流,灭火剂中没有溶解氮,因此灭火剂在流动过程中不会随着压力的降低而逐渐释放氮气。同一喷嘴的喷射效率较高。可参照卤代烷设计规范,喷嘴的最低喷射压力仅为饱和蒸汽压力增加一定的安全系数。
(3)初始火灾控制是灭火的关键。同时,灭火剂喷洒得越早,灭火过程中产生的HF浓度越低。因此,有必要规定从容器阀流出到喷嘴喷洒灭火剂的时间,如10秒。或者规定灭火剂管道的最长输送距离,以限制灭火剂从容器阀流出到喷嘴的时间。
(4)由于储压七氟丙烷系统中储存的灭火剂远高于储压七氟丙烷单容器中储存的灭火剂,小保护区喷洒浓度过高,防止对保护区人员造成伤害,喷洒过高浓度灭火剂也是浪费,可考虑:第一,组合分配系统不再保护小保护区,这些小保护区采用预设灭火装置保护,节省启动装置、选择阀、管网和安装成本。
与预置灭火装置的成本相当,不会导致工程成本的增加;二是选择合适的灭火剂储存容器,将各保护区喷洒的灭火剂浓度控制在规定范围内;三是增加小补偿瓶,单独引入所需保护区,将保护区喷洒的灭火剂浓度控制在规定范围内。