贮压与非贮压悬挂式超细干粉灭火装置 主要区别和灭火设计浓度及计算公式探讨

摘要：

文章介绍了贮压与非贮压悬挂式超细干粉灭火装置的定义、结构、工作原理、特点与差异，应用场所和领域要求，灭火设计浓度及计算公式确定。

关键词：

贮压、非贮压、悬挂式超细干粉灭火装置、灭火剂喷放性能、灭火效果、双电爆动作要求、可靠性、安全性、使用维护与监测、应用场所、灭火设计浓度、计算公式。

近年来，随着超细干粉灭火剂的广泛应用，悬挂式超细干粉灭火装置在消防灭火领域取得到了很大的发展，当前在城市地下综合管廊应用较多。悬挂式超细干粉灭火装置按灭火剂贮存的形式分为贮压悬挂式超细干粉灭火装置和非贮压悬挂式超细干粉灭火装置。贮压式超细干粉灭火装置是指灭火剂贮存容器内按规定充装一定质量的超细干粉灭火剂和一定压力的驱动气体，驱动介质为氮气。非贮压式超细干粉灭火装置又叫脉冲式悬挂式超细干粉灭火装置，是指贮存容器内按规定只充装一定质量的超细干粉灭火剂，没有充装一定压力的驱动气体，贮存容器内无压力，但灭火装置内放置产生气体的驱动装置。贮压和非贮压悬挂式超细干粉灭火装置能用于全淹没灭火，贮压悬挂式干粉灭火装置也可用于局部灭火，许多省级地方标准中规定非贮压悬挂式干粉灭火装置不能用于局部灭火。当发生火灾时，超细干粉粉体连续大于1秒钟以上时间与高温燃烧物体表面不断接触时，才能阻断燃烧链式反应，即化学抑制作用。干粉灭火剂在保护对象表面的高温作用下被熔化并形成一个玻璃状覆盖层将固体表面与周围空气隔开，使燃烧窒息。超细干粉最显著的特点是粉体的颗粒非常微小，其中90%以上颗粒的粒径小于20μm。灭火时悬浮的颗粒能绕开障碍物，漂浮到障碍物背面实施灭火，其灭火效果与气体灭火的效果类似。超细干粉具有灭火效能高、成本低、灭火性能稳定、绝缘性能好等优点。

贮压与非贮压悬挂式超细干粉灭火装置产品由于结构组成、喷射性能与参数的较大差别，从而带来了灭火效果稳定性、可靠性的较大差异。由于该产品没有制定国家、行业施工及验收规范，超细干粉灭火设计浓度、贮压与非贮压灭火设计浓度补偿系数、计算公式存在较大歧义，将会给人民生命财产带来较大安全隐患。发表这篇文章主要是阐述这方面理论和实践经验，供大家一起探讨，希望生产厂家、设计院、消防工程公司、直接用户达成共识，使这类悬挂式超细干粉灭火装置产品，为保护人民生命财产安全，健康、可靠、稳步发展。

2.1 结构组成和工作原理

贮压悬挂式超细干粉灭火装置主要由容器、吊环或固定支架、喷头（阀门）组件、压力指示器、感温元件、电引发器等组成。发生火灾时，感温玻璃球或易熔合金等感温元件，感温自动启动或电动启动，喷头上的压板受粉罐内压力推动脱落，灭火剂在驱动气体作用下3～15秒内快速喷出，实施灭火。

非贮压悬挂式超细干粉灭火装置主要由装有灭火剂和喷发剂（气体发生剂组件）的壳体或罐体、喷发剂组件、电引发（燃烧）器、铝箔喷口等组成。发生火灾时，电动启动灭火装置灭火喷发剂部件，喷发剂部件内点火头点火，引发喷发剂瞬间产生压力气体使喷口铝箔破裂，驱动灭火剂喷射时间≤1秒内，瞬间从喷口释放，实施灭火。非贮压悬挂式超细干粉灭火装置中的电引发（燃烧）器、喷发剂（气体发生剂组件）已在GA499.1标准中列入民爆品范围，采购、运输、储存、加工生产及成型等过程，必须符合民爆、火工危险品条例和法规要求。公安部灭火设备自愿性认证细则规定，火工危险品必须到当地公安部门备案审查合格后，方能生产、销售、运输、验收。

2.2 灭火剂喷放性能

贮压悬挂式超细干粉灭火装置喷放时能维持较长的喷射时间（≥5S）。灭火剂喷射状态均匀，快速扩散，雾化效果好。当全淹没灭火时，使防护区每个角落快速达到设计灭火浓度，迅速灭火；当局部灭火时，灭火剂必须在连续数秒不间断对准保护对象灭火和降温，使保护对象浸渍在高灭火剂浓度中，使保护对象火灾难以复燃，贮压悬挂式超细干粉灭火装置产品就较容易实现这一要求。气体和超细干粉灭火剂最大特点是灭火速度快；缺点是保护对象浸渍时间短，极易复燃。如日常中操作手提式灭火器，喷射第一秒钟时很难将火灾扑灭，一般均应连续喷射3～8秒灭火剂后，甚至更长时间对准火源喷射，方能将火灾最后扑灭。喷射的灭火剂在惰性气体的带动下与气体均匀混合再以气体方式释放到空间。喷放时不产生热量，与装置储存环境温度一致。喷放声音很小，灭火装置属无声启动，无噪声污染。

非贮压悬挂式超细干粉灭火装置喷放时为瞬间喷射（一般≤1S，固气转换型稍长点，但不稳定），非贮压悬挂式干粉灭火装置，又称脉冲式悬挂式干粉灭火装置。灭火剂喷放状态为定向喷射，定向冲击，雾化效果差。灭火剂喷射具有方向性，如果喷射到空旷的防护区内或离保护物较远的情况下，灭火剂受到缓冲不能形成粉雾而影响灭火效果，甚至其中有部分干粉成自由落体状掉落到地面而未参与灭火。喷放时气体发生剂（火药）燃烧产生高温高热，局部最高可达200℃以上。且喷放声音大，有噪声污染，气体发生剂爆燃后产生的声响很大，特别是脉冲式或超音速式类型的灭火装置，瞬间爆破的声响巨大。

2.3 密封性和耐腐蚀性能

贮压悬挂式超细干粉灭火装置按压力容器的标准制造（承压能力大于等于2.1MPa），灭火剂被密封在一种惰性性气体内，保证空气无法进入以确保灭火剂始终处于干燥的状态，具有良好的密封性能。容器设计使用年限20年，具有很好的抗腐蚀性能。超细干粉灭火药剂正常使用寿命为5年左右。

非贮压悬挂式超细干粉灭火装置以铝膜压边封口，密封性一般。如果安装到潮湿的地下室等场所，潮湿空气进入灭火装置内会导致灭火剂受潮而失效。如果灭火装置安装在有腐蚀性气体的环境中，封口铝膜很薄易氧化，很容易受到腐蚀而破损。

2.4 装置启动方式

悬挂式超细干粉灭火装置看似结构简单，实际在各类气体灭火系统和装置中属比较复杂的，主要是悬挂式灭火装置驱动（启动）装置类型种类繁多、结构性能复杂。驱动（启动）装置主要有两大类：一类是非电爆类，有定温（玻璃球或易熔合金）型 、电磁铁型、定温电磁铁型、定温加热型四种为主；另一类是电爆类，有燃气型、热敏线（导火索）定温型、定温玻璃球或易熔合金电爆型四种为主。

贮压悬挂式超细干粉灭火装置驱动（启动）装置主要采用非电爆类四种和电爆类定温玻璃球电爆型共五种方式。非贮悬挂式超细干粉灭火装置驱动（启动）装置主要采用电爆类除定温玻璃球电爆型另外三类方式。

电爆型驱动（启动）装置的核心组件是电引发（燃烧）器，也就是电点火头(电雷管），通电后通过该电引发（燃烧）器发热、燃烧反应后提供一定强度热量或能量给喷发剂（气体发生剂）或玻璃球，使悬挂式干粉灭火装置启动，喷射灭火剂。

依据GA602-2013标准中6.19.1条，GA61-2010中5.4.6条，GA499.1中6.2.1条规定，悬挂式灭火装置中的电引发（燃烧）器采用电点火头做引发元件时，应至少采用两个电引发元件，电引发元件中有桥丝，也就是直径很小的电阻丝，电阻丝上裹有引火药和可燃烧火药，且一个电爆部件失效时，另一个电爆部件应能使驱动装置正常工作。

2.5 可靠性

贮压悬挂式超细干粉灭火装置上安装有压力显示器，在有效期限内日常检查时，只要看到压力表显示在正常区域就能证明灭火装置可正常使用，装置可靠性高。悬挂式干粉灭火装置若安装泄漏自动报警和灭火自动报警双反馈装置后，可实时远程无人监控灭火装置，使灭火装置是否处于正常状态一目了然。

非贮压悬挂式超细干粉灭火装置上没有压力表，不利于平常检查判定灭火装置是否处于正常工作状态，电引发器、喷发剂组件和灭火剂有受潮失效的风险，装置可靠性一般，加之有少数生产企业不按产品标准安装两个电引发（燃烧）器，使灭火装置启动可靠性难以得到保证。

2.6 灭火装置电启动联动方式

两台以上贮压悬挂式干粉灭火装置一般采用并联方式联动启动，并联方式联动启动最大优点是：某一台灭火装置电启动装置因质量问题或短路，不会影响其它灭火装置启动。若采用串联或串并联方式启动联动，一台短路或质量问题，将可能影响其它灭火装置不能同时启动。非贮压悬挂式干粉灭火装置主要采用串联或串并联方式联动启动。

2.7 使用环境温度与湿度

贮压悬挂式超细干粉灭火装置除电爆类定温玻璃球电爆型驱动(启动)装置结构外，其它非电爆型驱动装置适用低温-45℃～＋60℃，湿度≥95%场所，不会因温度变化较大而元器件脆化或软化发生功能性变化，也不会因湿度太大易受潮，影响正常性能和工作。贮压悬挂式灭火装置电加热启动驱动方式易通过IP65防水、防尘检测，符合城市地下综合管廊标准中IP65要求。

非贮压悬挂式超细干粉灭火装置中电引发器(电雷管)和产生气体的喷发剂是火药，是火工危险品，极易受低温和受潮湿环境影响，将严重影响它的正常性能。依据499.1(新报批稿)中6.1.2条工作环境要求，灭火装置的工作温度范围应为-20℃～＋55℃,工作环境相对湿度不应大于95%。非贮压悬挂式超细干粉灭火装置的电启动装置的引火药、产气药，均是电爆火工品药剂，很难通过IP65防水、防尘检测，只能用于干燥场所，启动电流较大，不适用于潮湿度较大场所使用，如城市地下综合管廊等。非贮压悬挂式超细干粉灭火装置的电爆启动装置，启动电流很小，易在安装调试和雷电中误启动。

2.8 安全性

贮压悬挂式超细干粉灭火装置按压力容器的标准制造，无爆炸危险，使用安全。灭火装置喷放时，对灭火现场的物体及人体不会造成伤害，可用于有人经常进出场所。

非贮压悬挂式超细干粉灭火装置启动喷放时，有爆炸、坠落等危险，对灭火现场的物体及人员有伤害的危险，不适宜用于经常有人进出场所。由于其内置的电引发器（电雷管）、喷发剂组件属火药，是易燃、易爆火工危险品，原料在灭火装置生产、运输、使用和报废回收方面存在一定的安全隐患，一旦火药流入社会，将造成重大安全隐患。

2.9 使用维护与监测

贮压悬挂式超细干粉灭火装置一般贮存压力为1.2MPa～1.5MPa，装置上安装有压力表，日常使用维护操作简单明了、快速方便。但长时间的贮存，有压力泄漏的风险。在使用过程中应每隔一段时间检查压力表显示的压力是否在正常的范围内，或者在灭火装置上安装泄漏报警和灭火启动报警反馈装置，实时远距离自动监测灭火装置的工作状态。灭火剂贮存容器为压力容器，在正常使用年限（20年）内，灭火剂喷放后，可反复充装，重复使用。

非贮压悬挂式超细干粉灭火装置为常压贮存，没有安装压力表，不能显示灭火装置和灭火剂及气体发生剂工作状态是否正常，无法通过性能参数检测，也不能实时自动监测与反馈,日常使用维护操作不便。因常压贮存，故没有压力泄漏的风险。在使用过程中应重点注意灭火剂贮存容器或壳体上下封口处是否腐蚀、破损，防止灭火剂和气体发生剂暴露受潮失效。灭火剂喷放一次后，灭火剂贮存容器或壳体在气流的瞬间冲击下产生变形、裂口、应力等损毁，故不宜再次使用。

2.10 贮压与非贮压灭火装置特点

贮压悬挂式超细干粉灭火装置的主要特点是：灭火剂喷射灭火可持续一定时间，灭火稳定、可靠，灭火后难复燃；可用于封闭场所全淹没灭火和半封闭局部灭火；日常检查维修简单、明了，只看压力表指针；装置若安装泄漏与灭火自动报警双信号反馈装置后，可实时远程无人监控灭火装置是否处于正常工作状态，适用于工作温度-45℃～＋90℃，工作环境相对湿度≥95%的场所。当前国内、外自动灭火装置大多数均是以贮压式灭火装置为主，设计计算规范也是以它为模型的，因它驱动灭火剂的动能量稳定，则产品质量稳定可靠，保护大型防护区和重要保护场所均采用贮压式灭火装置。缺点是长时间存放易泄漏。

非贮压悬挂式超细干粉灭火装置的主要特点是：长时间贮存不易泄露，体积小、成本低。缺点是灭火剂喷射时间瞬间式，喷射时间不稳定；特别是局部灭火环境中，不能持续对火源冷却灭火，火灾易复燃，灭火可靠性不高；因启动安全电流小，安装调试或雷电时易误启动；只适用于工作环境相对湿度不大于95%的场所；气体发生剂是火药，属易燃、易爆火工产品，易受潮；平时不易检测产品质量是否处于正常工作状态；非贮压式灭火装置是火工危险品，必须到当地公安部门备案审查合格后方能生产、运输、验收、使用。非贮压悬挂式超细干粉灭火装置灭火剂重量、装置台数是贮压悬挂式超细干粉灭火装置灭火剂重量、装置台数的1.5～2倍。设备总造价和日常维护成本可能也高出1.5～2倍。

悬挂式超细干粉灭火装置适用于洁净度要求不高的各类大小空间的全淹没灭火和局部应用灭火保护。特别适应于发电机房、城市电缆隧道、电缆夹层、电缆竖井、城市地下综合管廊及石油、化工、易燃易爆仓库、风力发电机组机舱等洁净度要求不高的场所。尤其是在近年来兴建的城市地下综合管廊中得到了广泛的应用。适用扑救：A 、B 、C类火灾和E类电气火灾。

4.1 灭火设计浓度确定

4.1.1 依据DB35/T1153-2011《超细干粉自动灭火装置设计、施工及验收规程》福建省地方标准，表1全淹没应用方式灭火设计浓度规定，最小灭火设计浓度≥0.12Kg/m^3,，图书、档案、石化场所灭火设计浓度≥0.15Kg/m^3,。

4.1.2 天津国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心从事该产品检测灭火试验专家建议，全淹没悬挂式超细干粉灭火装置产品灭火设计浓度应≥0.13Kg/m^3,。

4.1.3 依据本人从事该产品设计和大量超细干粉和普通干粉操作灭火试验经验，因各厂家送检产品与今后生产产品是有一定差异的。悬挂式超细干粉灭火装置产品在正常生产和安装使用中，将会存在如下影响灭火性能的因素：一是药剂生产厂家质量会有变化或更换超细干粉药剂厂家；二是贮压式结构钢瓶内压力将会下降，非贮压式结构气体发生器因受潮或化学变化造成产气量减少；三是超细干粉灭火药剂结块、化学变化等诸多因素影响。本人建议全淹没应用灭火方式各种类型火灾应用场所，悬挂式超细干粉灭火装置灭火设计浓度C≥0.13Kg/m^3,,此参数比较科学合理，灭火安全可靠。

4.2 贮压与非贮压补偿系数确定

4.2.1 依据DGJ32/TJ80-2009《超细干粉灭火系统设计、安装与验收规程》江苏省工程建设标准中第4.2.2条表4.2.2-2 超细干粉灭火装置喷射不均匀补偿系数，贮压悬挂式补偿系数K₃=1, 非贮压悬挂式补偿系数K₃=2。也就是说同一规格型号产品，非贮压是贮压超细干粉灭火剂重量或数量的2倍。

4.2.2 依据DB37/T1317-2009《超细干粉灭火系统设计、施工及验收规范》山东省地方标准中第3.3.2条表3 超细干粉灭火装置喷射不均匀补偿系数，贮压悬挂式补偿系数K₃≥1, 非贮压悬挂式补偿系数K₃≥1.5。

4.2.3 贮压悬挂式超细干粉灭火装置灭火效果稳定。灭火剂在贮瓶内储存的惰性气体的作用下，携带足够的动能，均匀的喷射、雾化到防护区内，可绕过障碍物的缝隙扩散到任意位置，实施连续不断的在一定设计灭火浓度悬挂式干粉灭火装置为c≥0.13kg/m³下灭火，将保护对象数秒内持续浸渍在这一设计浓度中，灭火效果非常好。非贮压悬挂式超细干粉灭火装置灭火效果不稳定。灭火剂依靠气体发生剂（火药）爆燃产生的冲击力，定向瞬间喷洒在防护区内，灭火剂喷出后由于缺乏后续的推力，不能很好的扩散到各个角落，部分颗粒甚至会直接掉落下来，从而降低了灭火空间内设计灭火浓度均匀性，难以连续在一定设计灭火浓度下，数秒内灭火。由于非贮压悬挂式超细干粉灭火装置有效喷射时间小于1秒（固气转换型稍长点，但不稳定），灭火效果很不稳定。目前没有行业、国家规范，各设计院、消防工程公司均依据地方标准设计、计算。建议超细干粉灭火装置喷射不均匀补偿系数K₃，贮压式K₃=1，非贮压式K₃=1.5～2。也就是说同一产品规格型号时，非贮压式干粉灭火装置灭火剂重量、装置、数量是贮压式干粉灭火装置灭火剂重量、装置台数的1.5～2倍。否则，很难确保灭火安全可靠性。

5.1 灭火剂设计用量计算公式：

              m=CVK₁K₂K₃

      式中：m—超细干粉灭火剂设计用量（Kg）；

 C—超细干粉灭火剂灭火设计浓度（Kg/m³），C=0.13Kg/m³；

V—防护区净容积（m³）；

              K₁—配置场所危险等级补偿系数，严重危险级K₁=1.5，中危险级K₁=1.1，轻危险级K₁=1；

K₂—防护区不密封度补偿系数，不密封度￠≤5%时K₂=1.0，5%＜￠≤10%时K₂=1.1，10%＜￠≤15%时K₂=1.2；

K₃—超细干粉灭火装置喷射不均匀补偿系数，贮压悬挂式K₃=1，非贮压悬挂式K₃=1.5～2.0。

说明：超细干粉灭火剂灭火设计浓度C，目前没有相应的国家标准和行业标准进行规定，设计计算时大多依据各个地方标准中的相关规定取值。式中取灭火设计浓度C=0.13Kg/m³是依据国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心相关专家意见，建议在悬挂式超细干粉灭火装置A类和B类灭火试验中取0.13Kg/m³灭火设计浓度较为合理。因此本公司悬挂式干粉灭火装置产品在A类和B类灭火试验中采用的灭火设计浓度为0.13Kg/m³，灭火试验稳定可靠，能100%灭火成功。若依据DGJ32/TJ80-2009第4.1.1条规定取0.06Kg/m³的1.2倍作为灭火设计浓度则太低，不能保证100%灭火成功。若按DB37/T1317-2009第3.3.1条规定取1.2倍注册数据（灭火试验灭火浓度）作为灭火设计浓度则太高，造成浪费，不符合经济适用的设计原则。

5.2 灭火装置数量计算公式：

    N≥m/m₁

    式中:

    N——悬挂式超细干粉灭火装置数量（具）；

m₁——单具悬挂式灭火装置超细干粉额定充装量（kg）。

6.2 依据GB50838-2015《城市综合管廊工程技术规范》中7.1.6条要求，天然气管道、电力电缆舱室应每隔200m进行防火分隔，采用甲级防火门。

6.3 干粉灭火装置不应用于经常有人停留或聚集的场所。

6.4 当用于同一防护区或同一被保护对象时，应选用同一类型和规格的灭火装置。

6.5 采用局部应用灭火方式时，保护对象周围的空气流动速度不宜大于2m/s。由于文章篇幅受限，局部应用灭火设计、计算就不介绍了。

6.6 贮压悬挂式灭火装置的最大保护高度不宜大于6m,非贮压悬挂式灭火装置的最大保护高度不宜大于8m，当保护高度超过最大保护高度时，应分层设置。

6.7自动控制装置应接到两个独立的火灾报警信号或确定火灾信号后才能启动。

6.8 采用电控启动时，悬挂式灭火装置应设自动控制和手动控制两种启动方式。干粉灭火装置不应采用导火索联动启动。

6.9 设置无管网灭火装置的防护区或灭火单元应设置灭火装置喷放信号反馈装置。

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