探火管式灭火装置的设计选型与安装使用

摘要：

  文章介绍了探火管式灭火装置的结构类型、工作原理，将探火管式灭火装置与传统固定灭火系统对比，分析了其主要技术特点。详细阐述了探火管式灭火装置的设计选型、安装调试及使用维护，使探火管式灭火装置在实际应用中能正确发挥其探测和灭火的双重功能。

  关键词：

  探火管式灭火装置、直接式、间接式、灭火介质、结构、工作原理、特点、设计、选型、安装调试、使用。

  1 概述

  探火管式灭火装置（以下简称探火装置）是消防灭火领域的一个重大创新发明。

  探火管式灭火装置是集火灾探测和灭火于一体的自动灭火系统，利用自身储压，依靠充压的探火管及装置瓶组就能实现快速、准确、有效地探测火源，将火灾扑灭在初级萌芽阶段。具有设计计算简单，施工安装简便，灭火快速有效，无需任何电源控制，无需专门的烟（温）感探测器，无需复杂的设备及管线，纯机械自动控制和启动的优点。是一种低碳、环保、简单、成本低廉且高度可靠、独立的自动灭火系统。

  探火装置特别适用于扑救相对密闭，体积较小的空间及电器柜火灾，故实际应用中可把传统的灭火系统对较大封闭空间的保护，改为直接对各种较小封闭空间的贵重设备和电气箱进行保护。此种方式可大幅度减少灭火剂用量，既降低了消防工程的造价，也减少了灭火剂喷放对环境的影响和现场人员的伤害。

  探火装置于2000年引入中国，2008年后，山西、福建等省均制定了《探火管式灭火装置设计、施工及验收规范》地方标准，并均获国家住房和城市建设部批准，为工程建设地方标准。为规范该新产品的安装、使用及促进市场快速发展，2010年12月30日公安部消防产品合格品评定中心实施了CNCA/CTS0015－2010《感温自启动灭火装置认证技术规范》产品标准。在2014年最新修订的GB50016-2014《建筑设计防火规范》条文说明8.3中对探火装置的应用也作了明确说明：“二是推荐了一种较适合该类场所的灭火系统类型，正常情况下应采用该系统，但并不排斥采用其他适用的系统类型或灭火装置。如在有的场所空间很大，只有部分设备是主要的危险源并需要灭火保护，或建筑内只有少数面积较小的场所内的设备需要保护时，可对该局部火灾危险性大的设备采用火探管、气溶胶、超细干粉等小型自动灭火装置进行局部保护，而不必采用大型自动灭火系统保护整个空间的方法。”中国工程建设标准化协会与公安部天津消防研究所制定了CECS345：2013《探火管灭火装置技术规程》，于2013年9月1日起施行。为了更进一步规范探火管式灭火装置产品生产制造，中华人民共和国公安部于2014年6月23日公技监（2014）57号通知，批准了GA1167-2014《探火管式灭火装置》行业标准，为强制标准，于2014年7月1日起实施。探火装置产品虽是消防灭火领域的一个重大创新发明，是一种低碳、环保产品，但应用发展缓慢，这些年来介绍该产品的文章、论文很少。本人对探火装置这一领域关注近十多年，研究了国内、外各厂家资料、样品，对该产品进行了一系列研发，并做了大量试验，愿为探火装置产品被广大用户、设计院、消防工程公司认可和产品快速发展尽微薄之力。现对探火装置产品特点和该产品设计、选型、安装、使用等方面谈谈体会和看法。

  探火装置广泛适用于石油、化工、制药厂、计算机房、通讯机房、配电间、发电厂、风力发电机组、厨房（酒楼、餐馆）、钢铁厂、汽车、铁路、地铁、银行设备、煤气、易燃易爆仓库、储油库、重型机械、船舶、潜艇、反恐装甲车、各种电气箱、控制箱、配电盒中及电缆隧道、城市地下综合管道、电缆夹层、电缆井中。

  2 工作原理与结构类型

  2.1工作原理

  探火装置由充装有灭火剂的压力容器、容器阀和能释放灭火剂的探火管及释放管、喷嘴组成。将探火管置于靠近或在火源最可能发生处的上方，同时依靠沿探火管的诸多探测点（线型）进行探测。一旦着火时，探火管在受热温度最高处被软化并爆破，灭火介质通过探火管本身（直接式）的爆破出口或通过释放管、喷嘴释放到保护区域。其中，探火管为该装置的核心部件，是一种高科技非金属合成品，它集长时间抗漏、柔韧性及有效的感温性于一体，在一定温度范围内爆破，喷射灭火介质，并可传递火灾信息。

  2.2主要结构类型

  探火装置主要有两种类型：直接式和间接式。

  2.2.1直接式探火管灭火装置

  将探火管作为火灾探测、装置启动、灭火剂释放部件的灭火装置称直接式探火管灭火装置。

  直接式探火装置是探火管通过容器阀连接到灭火剂容器上，进行火源探测，遇火时探火管爆破，探火管中的压力下降，使灭火剂容器内的灭火介质在压力作用下，经探火管流向爆破口，实施灭火。直接式探火装置由1灭火剂、2容器、3容器阀、4高压小球阀、5探火管、6压力表、7管道固定夹、8支架、9压力表开关、10探火管终端压力表、11信号反馈装置、12报警铃等组成。

  图1为直接式探火装置；图2为间接式探火装置转换为直接式探火装置（一侧布置）；图3为直接式（或间接式）探火装置居中管线布置。

图1 直接式探火装置   图2 间接式转换为直接式探火装置

图3 直接式（或间接式）探火装置居中管线布置

  2.2.2间接式探火管灭火装置

  将探火管作为火灾探测及启动部件，释放管、喷头作为灭火剂释放部件的灭火装置称间接式探火管灭火装置。

  探火管通过容器阀连接到灭火剂容器上，进行火源探测，遇火时探火管爆破，利用探火管中的压力下降，启动容器阀，通过释放管至喷嘴将灭火剂释放出来。间接式探火装置由1灭火剂、2容器、3容器阀、4高压小球阀、5探火管、6压力表、7管道固定夹、8支架、9压力表开关、10探火管终端压力表、11信号反馈装置、12报警铃、13释放管、14喷嘴、15探火管管路附件、16手动泄压阀（手动开启阀）等组成。

  图4为间接式探火装置。

图4 间接式探火装置

  3 主要特点

  探火装置中一般充装七氟丙烷、二氧化碳等气体灭火剂或ABC超细干粉灭火剂。装置一般以小型化为主，特别适宜于扑救相对密闭，体积较小的空间或设备火灾，具有施工安装方便、灭火准确及时、使用安全环保、运行维护简单、成本低等特点，与传统的气体、干粉等固定灭火系统相比具有明显的优势。表1为探火装置与传统灭火系统主要特点对比。

  表1探火装置与传统灭火系统主要特点对比

  4 设计与计算

  4.1设计依据

  探火管灭火装置生产制造应依据CNCA/CTS0015－2010《感温自启动灭火装置认证技术规范》或GA1167-2014《探火装置》中华人民共和国公共安全行业标准。前者为自愿认证规范，后者为型式检验标准，均为现行有效标准（规范）。探火装置方案设计和计算及安装验收应依据中国工程建设协会标准CECS345∶2013《探火管灭火装置技术规程》。

  4.2设计前提

  探火管灭火装置设计应具备以下前提条件：

  （1）防护区或保护对象的长、宽、高尺寸或机柜的长、宽、高尺寸。

  （2）保护对象属性，是什么类型火灾。

  （3）防护区或保护对象不可关闭的泄压面积，特别是机柜等是否有底板或顶板结构。

  （4）防护区或机柜的最低、最高温度。

  （5）保护对象的海拔高度。

  4.3设计计算（见表2）

  表2主要设计计算参数

  （1）全淹没灭火系统采用二氧化碳灭火剂灭火设计用量计算可采用两种方法计算。第一种依据GB50193-93《二氧化碳灭火系统设计规范》中3.2.3条中公式计算；第二种采用手工简易快速公式计算。

  （2）二氧化碳全淹没手工简易快速公式如下：

  W=Kb（0.7ABC+0.4AB+0.4AC+0.4BC）

  式中：W—防护区灭火剂重量（Kg）；

  A—防护区长度（m）；

  B—防护区宽度（m）；

  C—防护区高度（m）；

  Kb—防护区保护对象物质系数。计算机、通讯机、电缆间与沟槽Kb=1.5；开关电气室、配电间Kb=1.2；数据储存、图书、档案、文物Kb=2.25；可燃液体（汽油、柴油）Kb=1。

  （3）ABC超细干粉探火管式灭火装置防护区灭火设计用量计算：

  （a）全淹没灭火剂用量计算：

  W=CVK1K2

  式中：W—防护区超细干粉灭火剂用量（Kg）；

  C—超细干粉灭火剂灭火设计浓度（Kg/m3），C＞0.072kg/m3或按厂家

  公布值计算，一般取C=0.10kg/m3,普通干粉灭火设计浓度C请查

  有关规范；

  V—防护区的总体积（m3）；

  K1—配置场所危险等级补偿系数，按表3取值，若配置场所危险系

  数很难确定时，则灭火设计浓度取C=0.10Kg/m3；

  K2—防护区不密封度补偿系数，按表4取值；

  三种灭火介质特点对比：

  灭火装置防护区不密封度补偿系数：

  （b）局部应用灭火剂用量计算：

  W=CV

  式中W—防护区超细干粉灭火剂用量(Kg)；

  C—保护体积超细干粉灭火剂平均灭火设计浓度（Kg/m3），当灭火

  装置喷嘴离保护对象距离为2m～3.5m，设计浓度平均取

  C=0.30Kg/m3；

  V—保护对象计算体积（m3）,保护对象计算体积V应在实际保护体

  积对象线外缘,应加距离不应小于0.6m,一般取1m；

  （4）防护区灭火装置数量计算：

  式中N—灭火装置数量（具）；

  W—防护区灭火剂用量(Kg)；

  W1—单具灭火装置额定灭火剂充装量（Kg/具）。

  5 探火装置选型

  探火管灭火装置以其自身的特点，可广泛应用于民用建筑、电厂、石油、化工、冶金、钢铁、通讯、广电、公路、铁路等场所，特别适用于保护上述场所内的配电间、机房、数控机床、重型设备等场所和这些场所中的电器柜、配电盒，以及电缆隧道、电缆夹层、电缆井等。在实际工程应用中如何正确选择探火装置？重点应注意以下几个方面：

  5.1选择正确的灭火介质

  探火装置可采用多种灭火介质，目前应用较多的有七氟丙烷、二氧化碳、ABC超细干粉三种灭火介质，其中七氟丙烷和二氧化碳为气体灭火剂。三种灭火介质各有特点，详见表3。

  表3 三种灭火介质特点对比

  通过表3可知，在选择灭火介质时，应重点考虑以下几个因素：

  （1）防护区或保护对象的重要程度及洁净度要求

  当防护区或保护对象非常重要时，如机房、电子机柜、重要文件档案、贵重设备物品等场所，对洁净度要求较高，灭火后要求对设备不能损坏，且能马上恢复使用。应优先考虑采用七氟丙烷或二氧化碳气体类灭火介质，特别是精密电子仪器应选择七氟丙烷灭火剂。当防护区或保护对象对洁净度要求不高时，如发电机房、电缆隧道、电缆夹层、电缆竖井、城市地下电缆、光缆、燃气管等隧道及石油、化工、易燃易爆仓库、风力发电机组机舱等场所，应优先考虑选择ABC超细干粉类灭火介质。

  （2）防护区或保护对象密闭情况

  当防护区或保护对象不能关闭（或封堵）的开口总面积小于总保护对象面积的1%时，可选择七氟丙烷、二氧化碳、ABC超细干粉任一种灭火介质进行全淹没灭火保护；当防护区或保护对象不能关闭（或封堵）的开口总面积大于总保护对象面积的1%，且小于3%时可以选择二氧化碳或ABC超细干粉灭火剂进行全淹没灭火保护或局部灭火保护；当防护区或保护对象不能关闭（或封堵）的开口总面积大于总保护对象面积的3%，且小于5%时只能采用ABC超细干粉灭火剂进行全淹没灭火保护，或选择二氧化碳、ABC超细干粉两种灭火介质中的任意一种进行局部灭火保护；当防护区或保护对象不能关闭（或封堵）的开口总面积大于总保护对象面积的5%时只能选择二氧化碳、ABC超细干粉两种灭火介质中的任意一种进行局部灭火保护。在进行局部灭火保护时，保护对象附近风速应小于2m/s，如超过2m/s则应增大灭火剂用量，以补偿灭火剂的流失。

  （3）环境和安全要求

  当防护区或保护对象的环境温度低于0℃时，应选择ABC超细干粉灭火剂，低于-20℃的极寒和高于+50℃的高温环境下，则不能选用这三种灭火介质，即不适宜采用探火装置进行保护。二氧化碳灭火剂不能用于防护区内有人的场所，只能用在无人工作的场所或保护有人工作场所内的机柜或设备，房间内二氧化碳灭火剂总重量应小于防护区房间设计灭火浓度总重量的5%，且喷射后人员应立即撤离现场。七氟丙烷和ABC超细干粉灭火剂可用于经常有人工作的区域，但喷射后人员也应撤离现场。

  5.2选择正确的灭火装置结构类型

  探火装置主要分为直接式和间接式两大类，按照装置内充装的灭火介质类型和充装重量不同，常用的探火装置见表4。

  表4常用探火管式灭火装置灭火剂最大充装重量

  在选择探火装置时，首先应按5.1条所述选用适合的灭火介质，然后按照规范要求或根据表2计算灭火剂用量，再根据表4选择装置类型。在选择装置类型时应遵循以下要求：

  （1）当采用直接式七氟丙烷探火装置时，保护的防护区最大单体容积不应大于6m³；当采用直接式二氧化碳探火管灭火装置时，保护的防护区最大单体容积不应大于3m³；当采用间接式七氟丙烷和二氧化碳探火装置时，保护的防护区最大单体容积不应大于60m³。

  （2）当采用一套直接式探火装置同时保护几个防护区或保护对象时，防护区或保护对象数量不宜大于6个；当采用几套间接式探火装置同时保护一个防护区或保护对象时，灭火装置数量不应超过4套，并应能同时启动，其动作响应时差不应大于2s。

  5.3选择认证或检测合格的产品

  依据中华人民共和国质检总局、公安部、认证委发布的2014年第12号公告，探火装置暂未列入强制性认证消防产品目录。目前可依据CNCA/CTS0015－2010《感温自启动灭火装置认证技术规范》申请自愿性认证，取得公安部合格品评定中心颁发的认证证书；或依据GA1167-2014《探火装置》进行强制检验，取得国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心出具的检验报告。用户在采购探火装置产品时，应选择取得相应规格型号的产品认证证书或检验报告的合格产品。

  5.4选择必要的配件

  在选择探火装置的同时，应依据CECS345∶2013《探火管灭火装置技术规程》要求和实际应用需要，选择与探火装置配套的配件，并要求厂家提供这些必要的配件。主要应注意以下几点：

  （1）探火装置应配备信号反馈装置和警铃或火灾声光报警器，当探火装置动作时，能及时反馈火灾信号，发出报警声音。

  （2）当采用间接式探火装置时，应配备机械应急操作配件，如手动泄压阀、手动启动阀等。

  （3）当采用一套间接式探火装置同时保护多个防护区或保护对象时，可配备探火管选择阀。

  （4）特殊应用场所（如：电缆隧道、电缆井、城市地下综合管道等受损、磨损严重和有老鼠或小动物损害的场所）应配备保护探火管的配件，如防鼠抗拉套管等。