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关于促进气体消防技术领域的深入研讨及灭火统计的建议
作者: ‖ 时间:2016-10-11 ‖ 来源: ‖ 点击:929

关于促进气体消防技术领域的深入研讨及灭火统计的建议

    ——加强气体灭火系统灭火实例的统计与分析 

    笔者感想与建议:按照国家消防规范的相关条文规定,在若干建筑场所原本是提倡应用水灭火系统来进行消防安全防护的,因而甲方和设计院选用气体灭火系统的概率和积极性本就不高,如果再加上历年来误喷事故的多次发生,致使选配气体灭火系统的难度反倒有所增加。

    本文作者建议,全国各地的气体消防厂商和消防管理部门,能够重视并及

    时地无遗漏地记录、统计气体灭火系统成功灭火的实例;这样的举措不仅有利于气体灭火技术的不断进步,并有助于相关工程规范及产品标准的修订提高,而且也能鼓舞甲方和设计院在应当配置的特定建筑场所选用气体灭火系统。

    本文作者认为,缪维华专家关于“希望各方能建立一套可行的事故申报和通报制度”的建议,很有必要;并建议完善为:“建立一系列、一整套可行的气体灭火系统灭火案例和误喷事故的申报及通报制度”。

    下文是缪维华专家的原文及本文作者修改及标注的个别文字。

    气体灭火系统误喷事件的分析

    缪维华

    1、前言

    对一些特殊场合,我们需要采用气体灭火系统来进行有效的消防安全保护。

    同其它常规的灭火系统(如水喷淋系统、水喷雾系统、泡沫系统等)相比,气体灭火系统不但投资巨大,而且所使用的灭火剂本身对人体都具有一定的危害性。

    有时,在非火灾的状态下也会发生气体灭火系统的喷放,我们把它们都称之为“误喷”。

    一旦气体灭火系统发生了误喷,不但会因大量的灭火剂喷放而造成很大的经济损失,更有可能由此而造成人员伤亡事故,以往就曾经多次出现过因二氧化碳灭火系统误喷而伤人的事故。

    由此,不可避免地就会引出“使用气体灭火系统是否安全?”及“如何保证气体灭火系统的安全性?”这样的话题。

    以下将介绍几起典型的气体灭火系统误喷案例,并通过对这几起实际的案例起因的分析,探讨如何来减少气体灭火系统的误喷,以及究竟应采取何种对策才能提高气体灭火系统使用的安全性。

    2、误喷案例

    案例1

    上海某汽车有限公司某发动机厂的车间内设有一套采用局部应用灭火方式的高压二氧化灭火系统,该车间内设有火灾自动报警系统,安装有火灾探测器火灾报警控制盘,高压二氧化碳灭火系统虽然配有自己的灭火控制盘,但启动系统所需的火警信号却是由火灾自动报警系统送出。

    一天上午,在车间无任何火灾的情况下,该高压二氧化碳灭火系统发生了误喷放。所幸的是该系统采用的是局部应用的灭火方式,所以虽然车间中一直有工人在现场操作,但系统的喷放并未对人员造成伤害。

    事件发生后,我们赶赴现场进行了仔细勘察,很快确认了高压二氧化碳灭火系统是在收到了火灾自动报警系统送出的火警信号后才自动启动的。那么在无任何火灾的情况下,火灾自动报警系统为什何会送出这个火警信号呢?

    通过对现场人员的询问,以及对火灾自动报警系统的火灾报警控制盘内部报警历史记录的查询,最后确认该次喷放应该是这样发生的:

    事发当天的上午,有人在车间的其它区域进行焊接操作,焊接时电离过程产生的电弧花引起了该区域的火灾探测器的虚假报警,现场的警铃也发出了报警声响,现场人员也很快确认系统是误报警,因此随即在火灾报警控制盘上执行“消音”和“复位”的操作。但由于操作人员匆忙地操作,误按下了与“消音”和“复位”按钮相邻的“总报警”按钮,此按钮规定是在紧急情况下才能启动,因为按下此按钮后,所有预先在火灾报警控制盘内部程序中设置过的系统联动操作都将同时动作,当然也包括了向高压二氧化碳灭火系统灭火控制盘送出的火警信号。

    由于事先并没有将“总报警”按钮启动时对气体灭火系统的联动操作在内部程序上隔离掉,而且该“总报警”按钮上也没有任何保护装置(如安全盖板等),因此高压二氧化碳灭火系统的误喷放就不可避免的发生了。

    案例2

    上海某汽车有限公司(非上文所述的那家公司)的油漆车间设有多个喷漆房,每个喷漆房都设有全淹没灭火方式的高压二氧化碳灭火系统,喷漆房内设有火焰探测器作为自动探测火灾的设备,喷漆房门外还设有手动启动系统的装置,并配有专门的火灾报警和灭火控制盘。喷漆房采用的是间歇性的工作形式,即白天工作,晚上则进行设备检修。

    但一段时间以来,先后有多个喷漆房发生了高压二氧化碳灭火系统在无火灾情况下的自动误喷放。由于喷漆房工作过程具有很大的火灾危险性,因此在喷放的高压二氧化碳灭火系统得到重新充装并恢复正常工作之前,喷漆房只能暂时停止工作。因此这些误喷给工厂的正常生产造成了很大的困扰,为此厂方特地邀请了多家具有气体灭火系统工程经验的消防公司对原有的系统进行检查和诊断,以确认这些误喷发生的原因,并提出应该采取的补救措施。

    厂方向我们介绍,喷漆房的高压二氧化碳灭火系统自建成后,报警控制系统一直有设备故障出现,而且有时会出现长时间的故障报警后还会自动转为火警;而喷漆房内设置的火焰探测器探测的波长太宽广,当在晚上维修时使用普通的手电筒照明时,也会出现报警现象;另外,系统中的火焰探测器、信号接收模块、报警灭火控制盘采用的都是不同的品牌,而且都没有通过国家有关质量认证机构的质量认证。而通过现场的察看,我们发现报警控制系统的线缆状态良好,平时也未有线路短路、开路等故障显示,因此不应该存在问题。

    据此,我们认为应该是报警控制系统设备的匹配性不佳和稳定性不好,部分设备选型不当,以及系统设计不尽合理等因素从而引起了高压二氧化碳灭火系统的这些误喷,并建议在条件允许下应对系统的报警控制部分重新进行设计,并重新更换该部分的设备。

    案例3

    某芯片企业采用的是储存压力为4.2MPa的FM-200气体灭火系统为进口产品。该系统的报警控制部分设备则另外完整地采用了一家美国公司的产品,其中的单区域报警控制盘实际是由美国另一家公司为其OEM生产的,而这另外一家美国公司除了自身对外销售完全一致的报警控制盘外,还同时为美国其它多家灭火系统生产厂商OEM生产这样的报警控制盘,在中国国内它们都有广大的用户。

    2003年4月的一天,厂方因需要进入保护区域对其它设备进行检修,因预计需要检修的时间较长,出于对人员安全的考虑,厂方希望能暂时切断系统的供电,并电话咨询我们是否可行。我们同意厂方可以进行停电操作,几分钟后厂方即打电话告诉我们:FM-200气体灭火系统出现了喷放。

    接到该消息后,我们立即赶赴现场,会同厂方人员共同检查了系统的报警控制盘,确认发生误喷时系统中火灾探测器并未出现过任何报警,系统中的电气式手拉开关也未被人为操作过,而钢瓶瓶头阀上的手动启动装置也未被人为操作过。但就是在这样的情况下,FM-200气体灭火系统却发生了喷放,这几乎是不可能出现的事件。

    为慎重起见,我们首先向生产厂商询问以往是否有类似事件发生,但很快被告知其产品不应该有任何问题。无奈之下,我们只能在现场重新模拟当时所进行过的操作步骤。在多次对报警控制盘通电和停电试验过程中,出现了几次报警控制盘的报警输出回路(接钢瓶瓶头阀上的电磁启动器)确有电信号输出,足以启动瓶头阀电磁启动器,这样就可以解释FM-200气体灭火系统为什么会出现误喷现象。

    2003年10月27日上午,我们在上海某通信大楼中对IG-541(某品牌)气体进行维修,主要是更换系统中一个损坏的信号接收模块,这个信号接收模块是接受某个保护区域的压力开关的动作信号。维修工作很快就结束了,维修人员在钢瓶间中将配套的报警控制盘的保护盖板盖上后准备离开,却听到了气体喷放的声响。由于通往保护区域的选择阀并未被打开,因此从钢瓶中释放出的IG-541(某品牌)气体聚集在钢瓶出口的高压软管与选择阀之间的集流管中,并没有喷放到保护区域中,而且钢瓶的释放也是相对比较缓慢的。

    在将聚集在集流管中的IG-541气体泄放掉之后,发现总共有75个IG-541气体钢瓶被喷放了,钢瓶的瓶头阀上的电磁启动器已经启动。随后立即对这智能型的系统报警控制盘进行了仔细检查,由于维修时并没有切断报警控制盘的电源,因此在维修过程以及最后气体喷放的过程中所有的动作都应该留有历史记录,但结果发现除了所维修的信号接收模块的线路曾经显示有故障外,没有任何火警和其它报警信号出现过,瓶头阀电磁启动器的动作信号也没能在报警控制盘上显示。这肯定是极不正常的现象。

    该系统采用的智能型多区域的控制盘同样也是由上述美国另外一家公司OEM生产的,同时该美国公司同样也有完全相同的产品在市场上销售。

    这两起事故是否是孤立的,我们实在无从知晓,但据2003年10月号的《科技新时代》载文介绍,1998年7月28日在美国爱荷达国家工程和环境试验室出现过一次二氧化碳灭火系统意外启动的事件,在该事件中,总共喷放了2.5吨的二氧化碳气体,进入保护区执行维护工作的13名工人中有8人在二氧化碳气体喷放时顺着应急灯指引的方向及时逃出了保护区,其余5人则昏倒在保护区域内。经营救人员奋力抢救,最后救出了昏倒在保护区域中的5人,但其中的1人在送往医院的途中死亡。

    结果,最后也是由系统承包商在现场测试后发现,意外事故是由系统的火警控制盘发送给报警输出回路的一个假信号引起的,这个假信号还成功地绕过了所有的声音报警系统,使现场的人员在二氧化碳气体喷放之前没有能够得到任何的报警信息。同样也是由于工人在切断系统的供电电源时,电压出现了骤降而意外触发了这个信号。据报道,该系统的报警控制盘的制造商美国某公司随即对该型号的报警控制盘的电路进行了改进,以减小再次发生类似意外事故的可能性。

    案例4

    2002年的一天,上海电信某综合业务楼通知我们,他们大楼中的IG541气体灭火系统发生了误喷放,需要我们协助他们重新充装IG541钢瓶和将系统恢复至正常工作状态。由于该系统总共有100多个IG541钢瓶,保护的又是重要的通信设备,因此它为何会误喷放?喷放后保护区中是否有人员伤亡?围护结构是否已出现了损坏?这些问题都是我们所急于了解的。

    经现场调查,误喷放事件发生的原因实际很简单:该大楼的机房投入使用后,仍有部分区域在进行装潢。该当日有物流公司的人员从电梯将装潢材料搬到楼层,并交于机房中的人员。由于从电梯至楼层之间通道上的大门装有电子门锁,已自动关闭,而机房中的人员回到机房中后,机房出入口大门的电子门锁也自动关闭,物流公司的人员一时被封闭在楼层中。情急之下,他随便按下了楼层中的手动报警按钮,楼层中的警铃因此发出了报警声音。

    大楼管理人员听到报警声音后,已察觉到真实的情况,因此马上通过对讲系统要求物流公司的人员待在楼层中,并不要再操作任何设备,他们将立即赶赴该楼层中为其开门。谁知该物流公司的人员又拉动了安装在手动报警按钮旁的IG541气体灭火系统的电气式手拉开关,IG541气体灭火系统因此被立即启动。

    100多个钢瓶的IG541气体灭火系统被启动后,机房中仍有工作人员停留在里面,并没有能够撤离,喷放时巨大的声响给他们造成了不小的惊吓,但所幸安然无恙,机房的围护结构包括外墙上的防火玻璃窗,也未造成破坏。这也是国内自IG541气体灭火系统投入使用后所进行的一次最大规模的喷放。

    实际上,气体灭火系统的电气式手拉开关被人为恶意启动的现象相当普遍。例如上海电信局某综合业务楼的IG541气体灭火系统在投入使用之前,有学生团体前来参观电信建筑时因顽皮也启动过电气式手拉开关。

    另外,像上海船舶大厦的高压二氧化碳灭火系统、金茂大厦的低压二氧化碳灭火系统、上海磁悬浮快速列车示范运营线的低压二氧化碳灭火系统、上海财政局地方税务局办公大楼的IG541气体灭火系统等项目中的电气式手拉开关都先后被人为恶意启动过。

    其中上海船舶大厦的18个高压二氧化碳灭火系统钢瓶被喷放(保护区域为备用发电机房,故没有人员伤亡),上海财政局地方税务局办公大楼的多个IG541气体灭火钢瓶被误喷放;而金茂大厦和上海磁悬浮快速列车示范运营线的低压二氧化碳灭火系统因储罐出口的检修阀当时处于正关闭状态,因此二氧化碳气体未能喷入保护区域中。以上这些电气式手拉开关被人为恶意启动的事件中,绝大部分肇事者竟然是内部员工。

    案例5

    上海安泰大厦的IG541气体灭火系统误喷放则是另外一种原因:系统安装完毕后,施工人员准备钢瓶瓶头阀上安装电磁启动器。安装之前,施工人员并未察觉电磁启动器的击发杆已处于启动状态,因此当电磁启动器拧上瓶头阀时,IG541气体灭火系统立即被启动。由于系统已安装完毕,IG541气体随即喷放到保护区域中,并未泄漏在钢瓶间中。

    类似的误喷放事件之前也曾经发生在大连的森茂大厦中,不幸的是,二氧化碳灭火系统在误喷放时,钢瓶间中的集流管还未与保护区域中的管道接通,因此所有的二氧化碳气体都泄漏在钢瓶间中,最后造成了人员的伤害。从最后权威部门分析得出的原因了解到,厂商提供的瓶头阀启动器是散件,并且未在现场予以安装指导,施工人员在现场自行组装后也并未注意到启动器实际已处以启动状态,因此酿成了这起事故。

    3、对误喷案例的具体分析及相应的对策

    以上介绍的几个气体灭火系统误喷案例,绝大多数都是我们直接涉及和参与的工程。由于没有其它方面的统计资料,不知道类似的误喷情况在国内其它项目中是否也有发生,但从我们的经验来看,相信实际数量也决不会太少。

    那么既然有那么多气体灭火系统出现过误喷,是否就可以得出“气体灭火系统是不安全的”这样一个结论呢?我们认为还不能草率地下这样的定论

    很显然,可能有相当多的气体灭火系统出现过误喷现象,这是不可否认的。关键我们要分析引起这些误喷事件的原因是否就是不可避免的;如果确实是不可避免的,则气体灭火系统存在着误喷就是必然的结果;但反过来,如果这些原因本来就是可以避免的,或在采取一些针对性的措施后是可以避免的,则我们也没有任何理由可以怀疑使用气体灭火系统的安全性。

    综观以上的几个误喷案例,最终可归纳为5种不同类型的误喷;既然有不同的原因,也就应该采取不同的对策:

    案例1

    高压二氧化碳灭火系统采取的是一个非独立的系统,它的火警信号需要由火灾自动报警系统提供,尽管这样的系统形式是规范所允许的,在工程实践中也非常普遍。

    这主要是一些防护区需要采用先进的智能型火灾探测器时,而一般的气体灭火控制盘无法与这些智能性火灾探测器直接连接,往往就先与火灾自动报警系统相连,再由火灾自动报警系统送出火警信号。

    在这种情况下,气体灭火系统的安全可靠性将完全依赖于两个不同的系统,这两个系统可能采用的是不同品牌的产品,而且是由两个不同的工程承包商建造,两者之间未必能协调一致,再加上某些产品本身的不足,就极易造成误喷的发生,案例1实际上就是这样的结果。

    案例2

    实际上涉及到的是气体灭火系统自身内部的设备是否匹配一致的问题,同案例1不同,案例2中的火灾探测器等设备是直接连接在自身的火灾报警控制盘上,但由于其中的各类设备是由不同的生产厂商提供,而且还未通过国家有关质量认证机构的质量认证,相互之间能否协调一致的正常工作就很成问题。

    目前,消防监督管理部门也正在重视这一问题。上海市消防局在工程项目验收时提出要求:凡报警控制系统中报警触发装置(火灾探测器、手动报警器)设备与控制器采用的是不同的品牌,生产厂商应出具两者之间可相互匹配的试验报告,并对其可能造成的后果负责。

    案例3

    其中涉及的却是一个相当棘手的问题,即所使用的产品是否存在某种技术缺陷的问题。一般生产厂商是不会主动告诉你其中的实情,国家有关质量认证机构一般也无法检测出其中的问题。而当系统出现误喷时,只要没有出现伤人事故,消防监督管理部门就不会被事后告知,其它用户也就不会事先得到警告。

    这就需要在生产厂商、质量认证机构、消防监督管理部门、消防工程公司、最终用户之间建立起一个有效的联络机制。

    案例4

    案例4涉及的是人员素质和管理水平的问题,与系统设计和产品质量并没有太多的关系。像这些被人为恶意启动的电气式手拉开关,本身的操作就需要有两个步骤,因此偶然的碰撞和触摸根本是无法使它启动的。

    通常消极的解决方法是在电气式手拉开关上再增加额外的防护措施(如增加防护罩等),即不断增加被人为恶意启动的难度,这样也同样就增加正常操作的难度,消防监督管理部门也未必认可这样的做法。

    积极的做法仍然是不断提高内部人员的素质以及内部管理水平,但对于一些设置在外来人员也可以轻易接近的区域(如大楼中设在地下停车库周围的机房)电气式手拉开关,在取得消防监督管理部门的认可前提下,也可以考虑增加一些适当的保护措施。

    案例5

    案例5仅仅是涉及气体灭火系统承包商自身的技术能力和管理水平的问题。选择符合资质要求并有充分工程经验的承包商,并要求其制定正确的施工工艺和操作规程,加强施工现场的日常监督管理,这是解决问题的正确方法。

    4、结论

    气体灭火系统所保护的区域都是一些重要的场所,一旦发生气体灭火系统的误喷,无论是否出现对人员的伤害,其造成的社会影响和经济损失都将是巨大的。因此,对于气体灭火系统的误喷必须引起足够的重视。

    气体灭火系统产生误喷的原因,同样可能出现在其它的灭火系统中,如采用电启动的雨淋系统、水喷雾系统和泡沫喷淋系统,它们的误喷虽然不会对人员有所伤害,但由此造成的经济损失也不一定会比气体灭火系统的少。因此,对气体灭火系统的误喷加以分析研究,并在工程实践中加以避免,应该是具有极其广泛的意义。

    引起气体灭火系统误喷的原因是多样的,也涉及到多个方面,其中任何一个方面的疏忽,都有可能发生误喷。而系统的承包商将在其中起到不可忽视的关键作用,如果选定的系统承包商除了具有规定的工程施工资质外,还具有丰富的工程实践经验,以及对同类产品的充分了解,就完全可以通过采取一些适当的技术措施来避免此类误喷的发生。

    同样的,对系统进行科学、合理和完备的设计,同样是避免系统出现误喷的重要手段,而设计人员对规范标准的理解程度、对系统产品的熟悉程度都会成为关键因素,因此有必要进一步加强对专业设计人员业务水平的提高。

    可以看出,除了产品本身可能存在的技术缺陷之外,引起气体灭火系统误喷的种种因素,实际上都是可以逐一加以消除或预防的,因此气体灭火系统的使用从总体上说仍然是安全的。

    至于产品本身可能存在的技术缺陷问题,目前只能寄希望于生产厂商应有的诚信,另外也希望各方能建立一套可行的事故申报和通报制度,以便对多次出现误喷的产品谨慎使用。

    为了使气体灭火系统发生误喷后,能对有关各方的经济损失有一定的补偿,建议引进对工程质量实施保险的做法,目前已确有保险公司设立了“建筑/安装工程一切险”等相关的险种。

    5、附件:

    以上分析的是气体灭火系统误喷原因中的几种,下面笔者请大家了解另外一种气体灭火系统的误喷。

    建议阅读:“启动瓶微漏导致气体灭火系统误喷的可能性分析”;《消防科学与技术》2016年1月第25卷第1期。

    摘要:基于启动瓶微小泄漏造成气体灭火系统误喷的事实,针对启动瓶瓶头阀密封膜片的泄漏问题建立数学模型;计算出一定压力下微小孔径的泄漏量,说明存在微小泄漏的可能性。通过对气体在水中溶解度和溶解速率的分析,应用气体溶解速率的*双膜理论”和气体扩散的“菲克定律”,从理论上计算出气密性试验中的氮气在水中的溶解速率;并以无管网气体灭火系统为例,计算出由于启动瓶微小泄漏可能导致误喷的时间;从而得出满足标准气密性试验条件的启动瓶也有可能由于慢性泄漏而导致气体灭火系统误喷的结论。

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