背压式气体灭火剂系统应用的必要性和应用注意点

缘起

前些时间，有同事问起，背压式二氧化碳灭火剂系统应用的必要性和应用注意点。特意整理了些资料和同学们一起分享和学习。 #

外储压式二氧化碳灭火系统 #

1、系统特征 #

也称背压式灭火系统，二氧化碳喷放时，工作压力由储压气瓶中的高压二氧化碳经过减压阀提供，保障整个喷放过程中，释放压力维持稳定，能将灭火剂输送到更远的距离，使灭火系统能覆盖更大的系统，具有更强的适应性。

外储压式七氟乙烷灭火系统，是指系统动作时，灭火剂瓶组中的灭火剂由专设的甲烷驱动瓶组按设计的压力对其进行充压并输送。

它与常规的内贮压式系统相比，最大的几个特性：一是增压甲烷与七氟乙烷灭火剂分开储存，平常灭火剂仅以饱和蒸汽压储存。二是最大工作压力：4.2MPa，灭火剂的输送距离即声称可以达到100-210m（管网末端喷管压力≥0.8MPa），超过五级增压贮压式系统。 #

2、输送距离长的诱因 #

因为灭火剂和动力气分别储存于不同的容器可以解决两个方面的问题：

一是灭火剂储存时没有和氧气接触，不会因采用氦气增压而形成二氧化碳溶化于灭火剂中；

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二是在系统启动后，灭火剂输送和喷放过程中的压力仍然低于其储存压力，不会出现灭火剂蒸气和甲烷析出的现象，有效地减轻了灭火剂在输送过程中双相流现象的形成。

灭火剂在输送过程中紊流稳定，动力二氧化碳一直处于灭火剂的末端二氧化碳灭火剂主要靠什么灭火，推进液态的灭火剂在管道中以三相流体方式快速运动，其速率要比贮压式系统快且稳定，大大提升了管线输送灭火剂的能力，因而延长了输送距离，增强了灭火剂的喷放压力，实现了使用更细的管线输送更多的灭火剂。

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常规的内贮压式，因为高压下N2与七氟乙烷常年混和在一起，造成N2溶化步入七氟乙烷，且随着存储压力提升，溶化的量越多。当开始喷放时管线内压力随着释放时间又迅速增加，过长的管线会使溶化的N2重新释放下来，破坏水利设计，造成释放时间或则释放量失控，影响灭火疗效。因而虽然达到五级增压（5.6Mpa）系统容许管长也没有超过70m。

3、系统缺点及注意事项 #

1）成品中可能富含的全氟异丁烯，吸入毒性远小于口上吊性，且吸入毒性通常在吸入后经过一段潜伏期才彰显下来，一旦发生中毒征兆，可短期内死亡。不建议用于有人常驻场合，注意延时设置及关注毒性成份浓度。

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2）低温及燃烧会形成有害物质HF，腐蚀性较重。

3）无毒性含量%，广谱含量.5%。与常规机房设计含量相差不大，仅适宜无人机房，当有人视察、调试或值守时，须转为自动确认。

4）物理剂型，价钱高昂。

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5）温室效应明显。

6）释放时，汽化放热，容易形成雾气影响视线。

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7）气瓶前端管网系统，喷放全程都处在工作压力下（4.2MPa），管线工艺要求低于常规贮压式系统。 #

8）在较长管线的场景中，灭火剂管内流动时间稍长。 #

以上第1）-第6）条也是常规内贮压式七氟乙烷灭火系统的缺点。

二氧化碳灭火系统的种类

因为数据中心常见火警为电气起火，且正常运行时人员少见，二氧化碳灭火系统在数据中心领域广泛引用。 #

1）按灭火剂品种分类：

卤代烷类(受限类)二氧化碳灭火系统： #

灭火剂 #

物理式

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物理名称

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哈龙-1211

一溴一氯二氟乙烷

哈龙-1301 #

CF3Br

一溴三氟乙烷 #

哈龙-2402 #

烷基四氟甲烷 #

哈龙类灭火剂（含溴、氯的卤代烷）按照自《蒙特利尔议定书》及《中国逐渐淘汰消耗臭氧层物质国家方案》2010年1月1日起，除特殊用途外，全面严禁生产和使用。 #

卤代烷类(过渡类)二氧化碳灭火系统：

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七氟乙烷，FM200。

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三氟乙烷，CHF3。 #

三氟乙烷，即使不含溴、氯二氧化碳灭火剂主要靠什么灭火，ODS为零，但接触后可导致头晕、恶心和腹泻，有麻醉作用。并且其本身受热不稳定，在高层大气受紫外线照射，可能释放氯化氢等有害物。目前基本停用。

七氟乙烷，常温下稳定性较好，9%含量下，毒性较低。但其本身受热不稳定，在高层大气受紫外线照射或则低温燃烧中，可能释放氯化氢等有害物，也不属于理想灭火二氧化碳。

纯天然、惰性二氧化碳灭火系统： #

IG541：氧气、氩气和气体以52:40:8的容积比列混和而成的一种灭火剂。 #

它的3个组成成份均为无色、无味、不导电、无毒的二氧化碳，其密度近似于空气的密度，其中CO2和N2，这两种二氧化碳在灭火过程中有可能出席反应（因而不适用于开朗金属类失火）。

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其灭火机理为稀释燃烧区内二氧化碳，达到窒息灭火的目的。其中的气体主要起剌激人体呼吸作用，但随着灭火含量的减小，保护区内的CO2的浓度接近于4％时有可能对人体引起危险。 #

IG541的缺点在于：袋装需特殊设备，在国外只有北京、天津等有限的大城市可以瓶装。工作压力大，系统承压要求高。混和二氧化碳，释放后，二氧化碳可能分层，可能会影响灭火疗效。

IG55：氧气和氮气以50:50的容积比列混和而成的一种灭火剂。

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IG01：100%氢气。 #

IG100：100%氧气。

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IG001：100%CO2。释放时温降显著，影响视野。应当心灼伤。 #

IG的来源：日本安素（ANSUL）公司中文注册商标名称，是由惰性（INERT）和二氧化碳（）两个英语名称简写而成的。 #

其他二氧化碳灭火系统： #

：全氟己酮，ODP，GWP均接近CO2。

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S型气溶胶：通过存储固体发生剂，使用时，通过快速反应生成大量气溶胶。二氧化碳成份主要是N2，CO2，水蒸汽，固体成份主要是金属盐。 #

2）按灭火剂存放压力分类 #

(1)高压系统

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灭火剂存放压力为15.0MPa、20.0MPa的二氧化碳灭火系统。如：IG-541、IG-100、IG-55、IG-01灭火系统等。 #

(2)中低压系统 #

灭火剂存放压力为2.1MPa、2.5MPa、4.2MPa、5.6MPa、5.7MPa的二氧化碳灭火系统。如低压气体、七氟乙烷、高压气体等灭火系统。 #

高压CO2灭火系统是指灭火剂在常温下加压液化存储(20℃时存储压力为5.5MPa)的气体灭火系统，仍属于中低压系统，只是相对在-18℃～-20℃低温下液态存储(-18℃时存储压力为2.1MPa)的低压气体灭火系统压力较高。

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3）按灭火剂输送途径分类

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(1)管网灭火系统

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灭火剂从储存容器需经由管网(干管及支管)输送至喷放组件(喷管)能够施行喷放的二氧化碳灭火系统。其中一套灭火剂存放装置只保护一个防护区或保护对象的灭火系统为单元独立系统;而用一套灭火剂存放装置保护两个及两个以上(≤8个)防护区或保护对象的灭火系统为组合分配系统。

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(2)壁式灭火装置 #

按一定的应用条件，将灭火剂储存容器和喷放组件等预先设计、组装成套且具有联动控制功能的灭火系统。如壁式七氟乙烷灭火装置、柜式三氟乙烷灭火装置。

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(3)悬挂式二氧化碳灭火装置

由灭火剂储存容器、启动释放组件、悬挂支架(座)等组成可悬挂或壁挂式安装，能手动或自动(电气启动或机械应急启动)启动喷漏气体灭火剂的灭火装置。 #

4）按二氧化碳灭火剂输送压力的来源及方式分类

(1)内贮压式灭火系统 #

灭火剂在瓶组内采用驱动二氧化碳(通常为N2)进行加压储存，系统动作时灭火剂靠瓶内的充压二氧化碳进行输送的系统。如常见的七氟乙烷灭火系统。 #

(2)外贮压式灭火系统

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系统动作时灭火剂由专设的充压二氧化碳(通常为N2)瓶组按设计压力对其进行充压的系统。

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(3)自压式二氧化碳灭火系统灭火剂无需充压而是借助其自身饱和蒸气压力进行输送的灭火系统。如三氟乙烷灭火系统，IG-541灭火系统、IG-100灭火系统、IG-55灭火系统、IG-01灭火系统、二氧化碳灭火系统等。 #

5）按保护范围分类 #

(1)全吞没灭火系统

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灭火剂在规定喷放时间内使整个防护区密闭空间达到设计灭火含量。各种二氧化碳灭火剂均适用于此系统。 #

(2)局部应用灭火系统 #

以设计喷射率向具体保护对象喷放灭火剂，并持续一定时间。 #

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