貯壓與非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置 主要區別和滅火設計濃度及計算公式探討

摘要：

文章介紹了貯壓與非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置的定義、結構、工作原理、特點與差異，應用場所和領域要求，滅火設計濃度及計算公式確定。

關鍵詞：

貯壓、非貯壓、懸掛式超細干粉滅火裝置、滅火劑噴放性能、滅火效果、雙電爆動作要求、可靠性、安全性、使用維護與監測、應用場所、滅火設計濃度、計算公式。

近年來，隨著超細干粉滅火劑的廣泛應用，懸掛式超細干粉滅火裝置在消防滅火領域取得到了很大的發展，當前在城市地下綜合管廊應用較多。懸掛式超細干粉滅火裝置按滅火劑貯存的形式分為貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置和非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置。貯壓式超細干粉滅火裝置是指滅火劑貯存容器內按規定充裝一定質量的超細干粉滅火劑和一定壓力的驅動氣體，驅動介質為氮氣。非貯壓式超細干粉滅火裝置又叫脈沖式懸掛式超細干粉滅火裝置，是指貯存容器內按規定只充裝一定質量的超細干粉滅火劑，沒有充裝一定壓力的驅動氣體，貯存容器內無壓力，但滅火裝置內放置產生氣體的驅動裝置。貯壓和非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置能用于全淹沒滅火，貯壓懸掛式干粉滅火裝置也可用于局部滅火，許多省級地方標準中規定非貯壓懸掛式干粉滅火裝置不能用于局部滅火。當發生火災時，超細干粉粉體連續大于1秒鐘以上時間與高溫燃燒物體表面不斷接觸時，才能阻斷燃燒鏈式反應，即化學抑制作用。干粉滅火劑在保護對象表面的高溫作用下被熔化并形成一個玻璃狀覆蓋層將固體表面與周圍空氣隔開，使燃燒窒息。超細干粉最顯著的特點是粉體的顆粒非常微小，其中90%以上顆粒的粒徑小于20μm。滅火時懸浮的顆粒能繞開障礙物，漂浮到障礙物背面實施滅火，其滅火效果與氣體滅火的效果類似。超細干粉具有滅火效能高、成本低、滅火性能穩定、絕緣性能好等優點。

貯壓與非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置產品由于結構組成、噴射性能與參數的較大差別，從而帶來了滅火效果穩定性、可靠性的較大差異。由于該產品沒有制定國家、行業施工及驗收規范，超細干粉滅火設計濃度、貯壓與非貯壓滅火設計濃度補償系數、計算公式存在較大歧義，將會給人民生命財產帶來較大安全隱患。發表這篇文章主要是闡述這方面理論和實踐經驗，供大家一起探討，希望生產廠家、設計院、消防工程公司、直接用戶達成共識，使這類懸掛式超細干粉滅火裝置產品，為保護人民生命財產安全，健康、可靠、穩步發展。

2.1 結構組成和工作原理

貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置主要由容器、吊環或固定支架、噴頭（閥門）組件、壓力指示器、感溫元件、電引發器等組成。發生火災時，感溫玻璃球或易熔合金等感溫元件，感溫自動啟動或電動啟動，噴頭上的壓板受粉罐內壓力推動脫落，滅火劑在驅動氣體作用下3～15秒內快速噴出，實施滅火。

非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置主要由裝有滅火劑和噴發劑（氣體發生劑組件）的殼體或罐體、噴發劑組件、電引發（燃燒）器、鋁箔噴口等組成。發生火災時，電動啟動滅火裝置滅火噴發劑部件，噴發劑部件內點火頭點火，引發噴發劑瞬間產生壓力氣體使噴口鋁箔破裂，驅動滅火劑噴射時間≤1秒內，瞬間從噴口釋放，實施滅火。非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置中的電引發（燃燒）器、噴發劑（氣體發生劑組件）已在GA499.1標準中列入民爆品范圍，采購、運輸、儲存、加工生產及成型等過程，必須符合民爆、火工危險品條例和法規要求。公安部滅火設備自愿性認證細則規定，火工危險品必須到當地公安部門備案審查合格后，方能生產、銷售、運輸、驗收。

2.2 滅火劑噴放性能

貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置噴放時能維持較長的噴射時間（≥5S）。滅火劑噴射狀態均勻，快速擴散，霧化效果好。當全淹沒滅火時，使防護區每個角落快速達到設計滅火濃度，迅速滅火；當局部滅火時，滅火劑必須在連續數秒不間斷對準保護對象滅火和降溫，使保護對象浸漬在高滅火劑濃度中，使保護對象火災難以復燃，貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置產品就較容易實現這一要求。氣體和超細干粉滅火劑最大特點是滅火速度快；缺點是保護對象浸漬時間短，極易復燃。如日常中操作手提式滅火器，噴射第一秒鐘時很難將火災撲滅，一般均應連續噴射3～8秒滅火劑后，甚至更長時間對準火源噴射，方能將火災最后撲滅。噴射的滅火劑在惰性氣體的帶動下與氣體均勻混合再以氣體方式釋放到空間。噴放時不產生熱量，與裝置儲存環境溫度一致。噴放聲音很小，滅火裝置屬無聲啟動，無噪聲污染。

非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置噴放時為瞬間噴射（一般≤1S，固氣轉換型稍長點，但不穩定），非貯壓懸掛式干粉滅火裝置，又稱脈沖式懸掛式干粉滅火裝置。滅火劑噴放狀態為定向噴射，定向沖擊，霧化效果差。滅火劑噴射具有方向性，如果噴射到空曠的防護區內或離保護物較遠的情況下，滅火劑受到緩沖不能形成粉霧而影響滅火效果，甚至其中有部分干粉成自由落體狀掉落到地面而未參與滅火。噴放時氣體發生劑（火藥）燃燒產生高溫高熱，局部最高可達200℃以上。且噴放聲音大，有噪聲污染，氣體發生劑爆燃后產生的聲響很大，特別是脈沖式或超音速式類型的滅火裝置，瞬間爆破的聲響巨大。

2.3 密封性和耐腐蝕性能

貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置按壓力容器的標準制造（承壓能力大于等于2.1MPa），滅火劑被密封在一種惰性性氣體內，保證空氣無法進入以確保滅火劑始終處于干燥的狀態，具有良好的密封性能。容器設計使用年限20年，具有很好的抗腐蝕性能。超細干粉滅火藥劑正常使用壽命為5年左右。

非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置以鋁膜壓邊封口，密封性一般。如果安裝到潮濕的地下室等場所，潮濕空氣進入滅火裝置內會導致滅火劑受潮而失效。如果滅火裝置安裝在有腐蝕性氣體的環境中，封口鋁膜很薄易氧化，很容易受到腐蝕而破損。

2.4 裝置啟動方式

懸掛式超細干粉滅火裝置看似結構簡單，實際在各類氣體滅火系統和裝置中屬比較復雜的，主要是懸掛式滅火裝置驅動（啟動）裝置類型種類繁多、結構性能復雜。驅動（啟動）裝置主要有兩大類：一類是非電爆類，有定溫（玻璃球或易熔合金）型 、電磁鐵型、定溫電磁鐵型、定溫加熱型四種為主；另一類是電爆類，有燃氣型、熱敏線（導火索）定溫型、定溫玻璃球或易熔合金電爆型四種為主。

貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置驅動（啟動）裝置主要采用非電爆類四種和電爆類定溫玻璃球電爆型共五種方式。非貯懸掛式超細干粉滅火裝置驅動（啟動）裝置主要采用電爆類除定溫玻璃球電爆型另外三類方式。

電爆型驅動（啟動）裝置的核心組件是電引發（燃燒）器，也就是電點火頭(電雷管），通電后通過該電引發（燃燒）器發熱、燃燒反應后提供一定強度熱量或能量給噴發劑（氣體發生劑）或玻璃球，使懸掛式干粉滅火裝置啟動，噴射滅火劑。

依據GA602-2013標準中6.19.1條，GA61-2010中5.4.6條，GA499.1中6.2.1條規定，懸掛式滅火裝置中的電引發（燃燒）器采用電點火頭做引發元件時，應至少采用兩個電引發元件，電引發元件中有橋絲，也就是直徑很小的電阻絲，電阻絲上裹有引火藥和可燃燒火藥，且一個電爆部件失效時，另一個電爆部件應能使驅動裝置正常工作。

2.5 可靠性

貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置上安裝有壓力顯示器，在有效期限內日常檢查時，只要看到壓力表顯示在正常區域就能證明滅火裝置可正常使用，裝置可靠性高。懸掛式干粉滅火裝置若安裝泄漏自動報警和滅火自動報警雙反饋裝置后，可實時遠程無人監控滅火裝置，使滅火裝置是否處于正常狀態一目了然。

非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置上沒有壓力表，不利于平常檢查判定滅火裝置是否處于正常工作狀態，電引發器、噴發劑組件和滅火劑有受潮失效的風險，裝置可靠性一般，加之有少數生產企業不按產品標準安裝兩個電引發（燃燒）器，使滅火裝置啟動可靠性難以得到保證。

2.6 滅火裝置電啟動聯動方式

兩臺以上貯壓懸掛式干粉滅火裝置一般采用并聯方式聯動啟動，并聯方式聯動啟動最大優點是：某一臺滅火裝置電啟動裝置因質量問題或短路，不會影響其它滅火裝置啟動。若采用串聯或串并聯方式啟動聯動，一臺短路或質量問題，將可能影響其它滅火裝置不能同時啟動。非貯壓懸掛式干粉滅火裝置主要采用串聯或串并聯方式聯動啟動。

2.7 使用環境溫度與濕度

貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置除電爆類定溫玻璃球電爆型驅動(啟動)裝置結構外，其它非電爆型驅動裝置適用低溫-45℃～＋60℃，濕度≥95%場所，不會因溫度變化較大而元器件脆化或軟化發生功能性變化，也不會因濕度太大易受潮，影響正常性能和工作。貯壓懸掛式滅火裝置電加熱啟動驅動方式易通過IP65防水、防塵檢測，符合城市地下綜合管廊標準中IP65要求。

非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置中電引發器(電雷管)和產生氣體的噴發劑是火藥，是火工危險品，極易受低溫和受潮濕環境影響，將嚴重影響它的正常性能。依據499.1(新報批稿)中6.1.2條工作環境要求，滅火裝置的工作溫度范圍應為-20℃～＋55℃,工作環境相對濕度不應大于95%。非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置的電啟動裝置的引火藥、產氣藥，均是電爆火工品藥劑，很難通過IP65防水、防塵檢測，只能用于干燥場所，啟動電流較大，不適用于潮濕度較大場所使用，如城市地下綜合管廊等。非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置的電爆啟動裝置，啟動電流很小，易在安裝調試和雷電中誤啟動。

2.8 安全性

貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置按壓力容器的標準制造，無爆炸危險，使用安全。滅火裝置噴放時，對滅火現場的物體及人體不會造成傷害，可用于有人經常進出場所。

非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置啟動噴放時，有爆炸、墜落等危險，對滅火現場的物體及人員有傷害的危險，不適宜用于經常有人進出場所。由于其內置的電引發器（電雷管）、噴發劑組件屬火藥，是易燃、易爆火工危險品，原料在滅火裝置生產、運輸、使用和報廢回收方面存在一定的安全隱患，一旦火藥流入社會，將造成重大安全隱患。

2.9 使用維護與監測

貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置一般貯存壓力為1.2MPa～1.5MPa，裝置上安裝有壓力表，日常使用維護操作簡單明了、快速方便。但長時間的貯存，有壓力泄漏的風險。在使用過程中應每隔一段時間檢查壓力表顯示的壓力是否在正常的范圍內，或者在滅火裝置上安裝泄漏報警和滅火啟動報警反饋裝置，實時遠距離自動監測滅火裝置的工作狀態。滅火劑貯存容器為壓力容器，在正常使用年限（20年）內，滅火劑噴放后，可反復充裝，重復使用。

非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置為常壓貯存，沒有安裝壓力表，不能顯示滅火裝置和滅火劑及氣體發生劑工作狀態是否正常，無法通過性能參數檢測，也不能實時自動監測與反饋,日常使用維護操作不便。因常壓貯存，故沒有壓力泄漏的風險。在使用過程中應重點注意滅火劑貯存容器或殼體上下封口處是否腐蝕、破損，防止滅火劑和氣體發生劑暴露受潮失效。滅火劑噴放一次后，滅火劑貯存容器或殼體在氣流的瞬間沖擊下產生變形、裂口、應力等損毀，故不宜再次使用。

2.10 貯壓與非貯壓滅火裝置特點

貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置的主要特點是：滅火劑噴射滅火可持續一定時間，滅火穩定、可靠，滅火后難復燃；可用于封閉場所全淹沒滅火和半封閉局部滅火；日常檢查維修簡單、明了，只看壓力表指針；裝置若安裝泄漏與滅火自動報警雙信號反饋裝置后，可實時遠程無人監控滅火裝置是否處于正常工作狀態，適用于工作溫度-45℃～＋90℃，工作環境相對濕度≥95%的場所。當前國內、外自動滅火裝置大多數均是以貯壓式滅火裝置為主，設計計算規范也是以它為模型的，因它驅動滅火劑的動能量穩定，則產品質量穩定可靠，保護大型防護區和重要保護場所均采用貯壓式滅火裝置。缺點是長時間存放易泄漏。

非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置的主要特點是：長時間貯存不易泄露，體積小、成本低。缺點是滅火劑噴射時間瞬間式，噴射時間不穩定；特別是局部滅火環境中，不能持續對火源冷卻滅火，火災易復燃，滅火可靠性不高；因啟動安全電流小，安裝調試或雷電時易誤啟動；只適用于工作環境相對濕度不大于95%的場所；氣體發生劑是火藥，屬易燃、易爆火工產品，易受潮；平時不易檢測產品質量是否處于正常工作狀態；非貯壓式滅火裝置是火工危險品，必須到當地公安部門備案審查合格后方能生產、運輸、驗收、使用。非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置滅火劑重量、裝置臺數是貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置滅火劑重量、裝置臺數的1.5～2倍。設備總造價和日常維護成本可能也高出1.5～2倍。

懸掛式超細干粉滅火裝置適用于潔凈度要求不高的各類大小空間的全淹沒滅火和局部應用滅火保護。特別適應于發電機房、城市電纜隧道、電纜夾層、電纜豎井、城市地下綜合管廊及石油、化工、易燃易爆倉庫、風力發電機組機艙等潔凈度要求不高的場所。尤其是在近年來興建的城市地下綜合管廊中得到了廣泛的應用。適用撲救：A 、B 、C類火災和E類電氣火災。

4.1 滅火設計濃度確定

4.1.1 依據DB35/T1153-2011《超細干粉自動滅火裝置設計、施工及驗收規程》福建省地方標準，表1全淹沒應用方式滅火設計濃度規定，最小滅火設計濃度≥0.12Kg/m^3,，圖書、檔案、石化場所滅火設計濃度≥0.15Kg/m^3,。

4.1.2 天津國家固定滅火系統和耐火構件質量監督檢驗中心從事該產品檢測滅火試驗專家建議，全淹沒懸掛式超細干粉滅火裝置產品滅火設計濃度應≥0.13Kg/m^3,。

4.1.3 依據本人從事該產品設計和大量超細干粉和普通干粉操作滅火試驗經驗，因各廠家送檢產品與今后生產產品是有一定差異的。懸掛式超細干粉滅火裝置產品在正常生產和安裝使用中，將會存在如下影響滅火性能的因素：一是藥劑生產廠家質量會有變化或更換超細干粉藥劑廠家；二是貯壓式結構鋼瓶內壓力將會下降，非貯壓式結構氣體發生器因受潮或化學變化造成產氣量減少；三是超細干粉滅火藥劑結塊、化學變化等諸多因素影響。本人建議全淹沒應用滅火方式各種類型火災應用場所，懸掛式超細干粉滅火裝置滅火設計濃度C≥0.13Kg/m^3,,此參數比較科學合理，滅火安全可靠。

4.2 貯壓與非貯壓補償系數確定

4.2.1 依據DGJ32/TJ80-2009《超細干粉滅火系統設計、安裝與驗收規程》江蘇省工程建設標準中第4.2.2條表4.2.2-2 超細干粉滅火裝置噴射不均勻補償系數，貯壓懸掛式補償系數K₃=1, 非貯壓懸掛式補償系數K₃=2。也就是說同一規格型號產品，非貯壓是貯壓超細干粉滅火劑重量或數量的2倍。

4.2.2 依據DB37/T1317-2009《超細干粉滅火系統設計、施工及驗收規范》山東省地方標準中第3.3.2條表3 超細干粉滅火裝置噴射不均勻補償系數，貯壓懸掛式補償系數K₃≥1, 非貯壓懸掛式補償系數K₃≥1.5。

4.2.3 貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置滅火效果穩定。滅火劑在貯瓶內儲存的惰性氣體的作用下，攜帶足夠的動能，均勻的噴射、霧化到防護區內，可繞過障礙物的縫隙擴散到任意位置，實施連續不斷的在一定設計滅火濃度懸掛式干粉滅火裝置為c≥0.13kg/m³下滅火，將保護對象數秒內持續浸漬在這一設計濃度中，滅火效果非常好。非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置滅火效果不穩定。滅火劑依靠氣體發生劑（火藥）爆燃產生的沖擊力，定向瞬間噴灑在防護區內，滅火劑噴出后由于缺乏后續的推力，不能很好的擴散到各個角落，部分顆粒甚至會直接掉落下來，從而降低了滅火空間內設計滅火濃度均勻性，難以連續在一定設計滅火濃度下，數秒內滅火。由于非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置有效噴射時間小于1秒（固氣轉換型稍長點，但不穩定），滅火效果很不穩定。目前沒有行業、國家規范，各設計院、消防工程公司均依據地方標準設計、計算。建議超細干粉滅火裝置噴射不均勻補償系數K₃，貯壓式K₃=1，非貯壓式K₃=1.5～2。也就是說同一產品規格型號時，非貯壓式干粉滅火裝置滅火劑重量、裝置、數量是貯壓式干粉滅火裝置滅火劑重量、裝置臺數的1.5～2倍。否則，很難確保滅火安全可靠性。

5.1 滅火劑設計用量計算公式：

              m=CVK₁K₂K₃

      式中：m—超細干粉滅火劑設計用量（Kg）；

 C—超細干粉滅火劑滅火設計濃度（Kg/m³），C=0.13Kg/m³；

V—防護區凈容積（m³）；

              K₁—配置場所危險等級補償系數，嚴重危險級K₁=1.5，中危險級K₁=1.1，輕危險級K₁=1；

K₂—防護區不密封度補償系數，不密封度￠≤5%時K₂=1.0，5%＜￠≤10%時K₂=1.1，10%＜￠≤15%時K₂=1.2；

K₃—超細干粉滅火裝置噴射不均勻補償系數，貯壓懸掛式K₃=1，非貯壓懸掛式K₃=1.5～2.0。

說明：超細干粉滅火劑滅火設計濃度C，目前沒有相應的國家標準和行業標準進行規定，設計計算時大多依據各個地方標準中的相關規定取值。式中取滅火設計濃度C=0.13Kg/m³是依據國家固定滅火系統和耐火構件質量監督檢驗中心相關專家意見，建議在懸掛式超細干粉滅火裝置A類和B類滅火試驗中取0.13Kg/m³滅火設計濃度較為合理。因此本公司懸掛式干粉滅火裝置產品在A類和B類滅火試驗中采用的滅火設計濃度為0.13Kg/m³，滅火試驗穩定可靠，能100%滅火成功。若依據DGJ32/TJ80-2009第4.1.1條規定取0.06Kg/m³的1.2倍作為滅火設計濃度則太低，不能保證100%滅火成功。若按DB37/T1317-2009第3.3.1條規定取1.2倍注冊數據（滅火試驗滅火濃度）作為滅火設計濃度則太高，造成浪費，不符合經濟適用的設計原則。

5.2 滅火裝置數量計算公式：

    N≥m/m₁

    式中:

    N——懸掛式超細干粉滅火裝置數量（具）；

m₁——單具懸掛式滅火裝置超細干粉額定充裝量（kg）。

6.2 依據GB50838-2015《城市綜合管廊工程技術規范》中7.1.6條要求，天然氣管道、電力電纜艙室應每隔200m進行防火分隔，采用甲級防火門。

6.3 干粉滅火裝置不應用于經常有人停留或聚集的場所。

6.4 當用于同一防護區或同一被保護對象時，應選用同一類型和規格的滅火裝置。

6.5 采用局部應用滅火方式時，保護對象周圍的空氣流動速度不宜大于2m/s。由于文章篇幅受限，局部應用滅火設計、計算就不介紹了。

6.6 貯壓懸掛式滅火裝置的最大保護高度不宜大于6m,非貯壓懸掛式滅火裝置的最大保護高度不宜大于8m，當保護高度超過最大保護高度時，應分層設置。

6.7自動控制裝置應接到兩個獨立的火災報警信號或確定火災信號后才能啟動。

6.8 采用電控啟動時，懸掛式滅火裝置應設自動控制和手動控制兩種啟動方式。干粉滅火裝置不應采用導火索聯動啟動。

6.9 設置無管網滅火裝置的防護區或滅火單元應設置滅火裝置噴放信號反饋裝置。

收稿日期：2021-09-20； 修改日期：2021-09-28