低压二氧化碳灭火系统在炼钢厂的应用

1 概述

在工业和民用行业，目前我国使用的气体灭火剂主要是卤代烷CF3Br(1301)、CF2CLBr(1211)及二氧化碳(co2)三种气体。由于人们对环保意识的不断增强，二氧化碳灭火剂的需要量正不断地增加。因为二氧化碳灭火有很多长处，如被保护物毫不受灭火剂沾污，电绝缘性比空气还高，来源广泛，取之容易，价格便宜。因此，在冶金、石油、化工、能源、通讯、信息、建筑等重要部门和特别重要的而又要求自动和无污染灭火的场所中二氧化碳灭火正在被广泛地应用。

 

2 气体灭火系统的选择

2 1 气体灭火剂的选择

卤代烷1301灭火系统，在国际上使用已达30余年之久，具有灭火效率高，对人体毒性低，灭火不留痕迹的特点。但卤代烷灭火剂属氯氟烃类化合物，近年发现大量使用这类化台物对地球大气同温层中的臭氧层有破坏作用，使太阳的紫外线不受阻挡地直照地球，造成严重的环境破坏。1987年联合国就翩定了限制对环境有害的氟利昂和卤代烷灭火剂生产的“蒙特利尔议定书”，世界上将逐步禁止生产和使用卤代烷灭火剂，最早的禁用期限是2000年。现在美国、日本、新西兰和许多欧洲国家已停止使用。我国系第三世界国家，禁用期限可放到2010年。但实际上

现在国内新上的气体灭火系统基本上已不使用卤代烷，而相当多的系统使用二氧化碳作为气体灭火剂。作为1301等卤代烷的代用品除二氧化碳外，还有国外的烟烙尽(INER-GEN)、七氟丙烷(FM200)、曲代(TRIO—DIDE)，国内的SDE等气体灭火剂，这些气体灭火剂也有其各自不同的性能和优缺点，但目前在钢铁厂的应用还相对较少，缺乏实践经验。

二氧化碳灭火系统的应用，已有很长的历史。早在1929年，世界上就颁布了二氧化碳灭火系统的标准，它是比较完善、成熟的灭火系统。二氧化碳灭火时，挥发成气体，完成灭火后，对现场不留痕迹，是一种无污染的“洁净”灭火剂，对迅速恢复生产最为有利。一般地，二氧化碳灭火系统可用于扑救下列火灾：灭火前可切断气源的气体火灾；液体火灾或石蜡、沥青等可熔化的固体火灾；固体表面火灾及棉毛、织物、纸张等部分固体深位火灾；电气火灾。
 

二氧化碳灭火的主要作用是窒息，其次是冷却。当灭火时二氧化碳被释放出来，它会分布于燃烧物的周围，稀释周围空气中的氧含量。氧含量降低会使燃烧时热的产生率减小，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。这就是二氧化碳的窒息作用。

2．2．3 高、低压=氧化碳灭火系统的比较

(1)低压二氧化碳灭火系统有较高的经济性，特别是被用于较大的消防工程。工程越大，节约投资越明显。对同样规模的系统采用低压系统此高压系统可节约投资20％- 30％ 。发达国家可建造上百吨容量的贮罐，每分钟排放量可达数吨。
 

(2)低压二氧化碳灭火系统可以根据预先对各保护区设定不同的释放时间，来控制自动喷放灭火剂的剂量，还可以随时手动开启或关闭系统来控制灭火剂的喷放。而高压二氧化碳灭火系统只能根据预先设置的二氧化碳需用量进行喷放，不能调节。
 

(3)低压二氧化碳灭火系统使用更安全，因为低压二氧化碳灭火系统和高压二氧化碳灭火系统的差别就在于灭火剂贮存方式的不同。高压二氧化碳灭火系统的灭火剂在常温下贮存，瓶内二氧化碳处于饱和状态。压力随环境温度的改变而改变。最高贮存压力可达8MPa。为保证安全，对环境温度有严格的限制，最高不能超过49℃ 由于压力高，所有管件、阀门及控制设备易损坏、漏气，尤其随着环境温度的上升，容易发生意外排放及连接处松脱，存在着危险。低压二氧化碳灭火系统是将灭火剂存储在带隔热设施的容器内，并设有专门冷冻机控制，灭火剂的温度在较小的范围内变化。一般限定在-2O℃ 至-18℃ 内，贮存压力只有2．1MPa。相对来说比较安全。
 

2．2．4 高、低压= 氧化碳灭火系统的选择

根据实践经验，在选择高、低压二氧化碳灭火系统时，可以根据下列几个方面来考虑：

(1)在二氧化碳的设计用量小于1t时。可以选用高压系统。在二氧化碳的设计用量达到或超过1t时就可以选用低压系统。因为二氧化碳的贮存培大时，使高压钢瓶数量过多．占地过大，投资过高。此时，低压贮存系统可减少占地，降低投资，因而更为合理。

例如：某大型钢厂热轧厂地下藏压站的面积约为1500m2，高7．5m．体积约为11250m3， 二氧化碳贮存量约9000kg。如果采用40L二氧化碳钢瓶，需300多瓶，占地面积约需10m×18m，占地大投资也大，又给管理工作带来很大困难。而选择10t的低压贮罐系统只需7m×4m，显然更为合理。

又如：某大型钢厂150t电炉车间的电炉变压器室和LF变压器室消防选用了高压二氧化碳全淹没灭火系统(注：全淹没灭火系统Total flooding extinguishing system，在规定的时间内，向防护区喷射一定浓度的二氧化碳．并使其均匀地充满整个防护区的灭火系统)。由于在该项目中电器工艺允许将一个大的电炉变压器室分割成四个空间，这样每个防护区(注：防护区Protected area能满足二氧化碳全淹没灭火系统要求的有限封闭空间。)的空间缩小了很多，二氧化碳灭火设计用量也减少了 按最大的防护区需用量计算，只需用26个40L的钢瓶， 因此，在设计中将需要保护的空间尽量隔小，能减少二氧化碳的贮存量．这将给设计和施工带来便利。
 

(2)在局部应用灭火系统(注：局部应用灭火系统Local application extinguishing systern，向保护对象以设计喷射率直接喷射二氧化碳，并持续一定时间的灭火系统)中由于管路、喷头分布的不均匀性可选择高压系统。在设计贮存量较少的情况下。选用高压系统能在较大的范围内适应管路、喷头分布的不均匀性。另外，在修磨机工作时，局部温度很高，容易引起火灾，但整个机组较大，将其封闭起来不太可能，因此应采用局部二氧化碳灭火设施。

 

3 低压二氧化碳灭火系统
 

3.1 系统组成

3.2 核心设备

整套系统的核心设备是贮罐。灭火剂贮存在具有良好隔热能力的贮罐内． 通过制冷机使贮罐内温度保持在-20℃ ， 对应的饱和压力为2.0MPa。贮罐上设置温度、压力和液位测量仪表， 并设置各自的高低限值。贮存容器上设有安全阀和爆破膜片． 作为紧急情况下容器超压泄放装置。测量参数除在容器上可以显示外，还可在专门设计的控制屏上显示。该控制屏还应具有接受防护区火灾信号并自动打开和关闭主阀的功能。该控制屏常设在机组附近。现在， 大型的钢铁企业多数将这些控制屏设在消防中心， 或设置控制中心与现场控制柜的远程通讯功能， 以实

现消防中心对现场火灾的监控或遥控操作。