HỆ THỐNG CHỮA CHÁY BẰNG KHÍ – TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
PHẦN 9: CHẤT CHỮA CHÁY HFC 227EA
Gaseous fire – extinguishing – Physical properties and system design
Part 9: HFC 227EA extinguishant
LỜI NÓI ĐẦU
TCVN 7161-9:2002 hoàn toàn tương đương với ISO 14520-9:2000
TCVN 7161-9:2002 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC 21 Thiết bị PCCC biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành.
1.1. Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu riêng đối với hệ thống chữa cháy bằng khí dùng chất chữa cháy HFC227ea. Tiêu chuẩn này bao gồm các chi tiết về tính chất vật lý, đặc tính kỹ thuật, cách sử dụng và các khía cạnh an toàn.
1.2. Tiêu chuẩn này áp dụng cho hệ thống hoạt động ở áp suất danh định 25bar hoặc 42bar với khí đẩy Nitơ. Điều này không loại trừ việc sử dụng các hệ thống khá
TCVN 7161-1:2002 (ISO 14520-1:2000) Hệ thống chữa cháy bằng khí – Tính chất vật lý và thiết kế hệ thống – Phần 1: Yêu cầu chung.
Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa trong TCVN 7161-1:2002.
4.1. Quy định chung
Chất chữa cháy HFC227ea phải phù hợp với đặc tính kỹ thuật cho trong Bảng 1.
HFC227ea là chất khí không màu, hầu như không mùi, không dẫn điện, có khối lượng riêng xấp xỉ sáu lần không khí.
Tính chất vật lý cho trong Bảng 2.
HFCea dập tắt các đám cháy chủ yếu bằng biện pháp lý học nhưng cũng bằng một số biện pháp hóa học.
Bảng 1 – Đặc tính của HFC227ea
|
Đặc tính |
Yêu cầu |
|
Độ sạch |
Min 99,6% khối lượng |
|
Tính axit |
Max 3x10-6 khối lượng |
|
Thành phần nước |
Max 10x10-6 khối lượng |
|
Thành phần không bay hơi |
Max 0,01% khối lượng |
|
Chất lơ lửng hoặc cặn |
Không nhìn thấy |
Bảng 2 – Tính chất vật lý của HFC227ea
|
Tính chất |
Đơn vị |
Trị số |
|
Nguyên tử lượng |
- |
170 |
|
Điểm sôi ở 1,013bar (tuyệt đối) |
oC |
-16,4 |
|
Điểm đông đặc |
|
-131,1 |
|
Nhiệt độ tới hạn |
|
101,7 |
|
Áp suất tới hạn |
Bar tuyệt đối |
29,12 |
|
Thể tích tới hạn |
cm3/mol |
274 |
|
Khối lượng riêng tới hạn |
kg/m3 |
621 |
|
Áp suất hơi ở 20oC |
Bar tuyệt đối |
3,91 |
|
Khối lượng riêng thể lỏng ở 20oC |
kg/m3 |
1407 |
|
Khối lượng riêng bay hơi bão hòa ở 20oC |
kg/m3 |
31,176 |
|
Thể tích riêng của hơi quá nhiệt ở 1,013 bar và ở 20oC |
m3/kg |
0,1373 |
|
Công thức hóa học |
|
CF3CHFCF3 |
|
Tên hóa học |
|
Heptaflopropan |
4.2. Cách sử dụng hệ thống HFC227ea
Hệ thống nạp toàn bộ HFC227ea có thể được sử dụng để dập tắt tất cả các loại đám cháy quy định trong Điều 4 của TCVN 7161-1:2002.
Các yêu cầu về chất chữa cháy theo thể tích của vùng bảo vệ cho trong Bảng 3 đối với các mức nồng độ khác nhau. Điều này dựa trên cơ sở các phương pahps cho trong 7.6 TCVN 7161-1:2002.
Nồng độ chất chữa cháy và nồng độ thiết kế đối với n-heptan và bề mặt nguy hiểm cấp A cho trong Bảng 4. Nồng độ đối với các nhiên liệu khác cho trong Bảng 5 và nồng độ khí trơ cho trong Bảng 6.
Bảng 3 – Lượng chất chữa cháy toàn bộ HFC227ea.
|
Nhiệt độ ToC |
Thể tích hơi riêng S m3/kg |
Yêu cầu khối lượng HFC 227ea trên đơn vị thể tích vùng bảo vệ, m/V (kg/m3) |
|||||||||
|
Nồng độ thiết kế (theo thể tích) |
|||||||||||
|
6% |
7% |
8% |
9% |
10% |
11% |
12% |
13% |
14% |
15% |
||
|
-10 |
0,1215 |
0,5254 |
0,6196 |
0,7158 |
0,8142 |
0,9147 |
1,0174 |
1,1225 |
1,2301 |
1,3401 |
1,4527 |
|
-5 |
0,1241 |
0,5142 |
0,6064 |
0,7005 |
0,7967 |
0,8951 |
0,9957 |
1,0985 |
1,2038 |
1,3114 |
1,4216 |
|
0 |
0,1268 |
0,5034 |
0,5936 |
0,6858 |
0,7800 |
0,8763 |
0,9748 |
1,0755 |
1,1785 |
1,2839 |
1,3918 |
|
5 |
0,1294 |
0,4932 |
0,5816 |
0,6719 |
0,7642 |
0,8586 |
0,9550 |
1,0637 |
1,1546 |
1,2579 |
1,3636 |
|
10 |
0,1320 |
0,4834 |
0,5700 |
0,6585 |
0,7490 |
0,8414 |
0,9360 |
1,0327 |
1,1316 |
1,2328 |
1,3364 |
|
15 |
0,134 |
0,4740 |
0,5589 |
0,6457 |
0,7344 |
0,8251 |
0,9178 |
1,0126 |
1,1096 |
1,2089 |
1,3105 |
|
20 |
0,1373 |
0,4650 |
0,5483 |
0,6335 |
0,7205 |
0,8094 |
0,9004 |
0,9934 |
1,0886 |
1,1859 |
1,2856 |
|
25 |
0,1399 |
0,4564 |
0,5382 |
0,6217 |
0,7071 |
0,7944 |
0,8837 |
0,9750 |
1,0684 |
1,1640 |
1,2618 |
|
30 |
0,1425 |
0,4481 |
0,5284 |
0,6104 |
0,6943 |
0,7800 |
0,8676 |
0,9573 |
1,0490 |
1,1428 |
1,2388 |
|
35 |
0,1450 |
0,4401 |
0,5190 |
0,5996 |
0,6819 |
0,7661 |
0,8522 |
0,9402 |
1,0303 |
1,1224 |
1,2168 |
|
40 |
0,1476 |
0,4324 |
0,5099 |
0,5891 |
0,6701 |
0,7528 |
0,8374 |
0,9239 |
1,0124 |
1,1029 |
1,1956 |
|
45 |
0,1502 |
0,4250 |
0,5012 |
0,5790 |
0,6586 |
0,7399 |
0,8230 |
0,9080 |
0,9950 |
1,0840 |
1,1751 |
|
50 |
0,1527 |
0,4180 |
0,4929 |
0,5694 |
0,6476 |
0,7276 |
0,8093 |
0,8929 |
0,9784 |
1,0660 |
1,1555 |
|
55 |
0,1553 |
0,4111 |
0,4847 |
0,5600 |
0,6369 |
0,7156 |
0,7960 |
0,8782 |
0,9623 |
1,0484 |
1,1365 |
|
60 |
0,1578 |
0,4045 |
0,4770 |
0,5510 |
0,6267 |
0,7041 |
0,7832 |
0,8641 |
0,9469 |
1,0316 |
1,1186 |
|
65 |
0,1604 |
0,3980 |
0,4694 |
0,5423 |
0,6167 |
0,6929 |
0,7707 |
0,8504 |
0,9318 |
1,0152 |
1,1005 |
|
70 |
0,1629 |
0,3919 |
0,4621 |
0,6338 |
0,6072 |
0,6821 |
0,7588 |
0,8371 |
0,9173 |
0,9994 |
1,0834 |
|
75 |
0,1654 |
0,3859 |
0,4550 |
0,5257 |
0,5979 |
0,6717 |
0,7471 |
0,8243 |
0,9033 |
0,9841 |
1,0668 |
|
80 |
0,1678 |
0,3801 |
0,4482 |
0,5179 |
0,5890 |
0,6617 |
0,7360 |
0,8120 |
0,8898 |
0,9694 |
1,0509 |
|
85 |
0,1704 |
0,3745 |
0,4416 |
0,5102 |
0,5903 |
0,6519 |
0,7251 |
0,8000 |
0,8767 |
0,9551 |
1,0354 |
|
90 |
0,1730 |
0,3690 |
0,4351 |
0,5027 |
0,5717 |
0,6523 |
0,7145 |
0,7883 |
0,8638 |
0,9411 |
1,0202 |
|
95 |
0,1755 |
0,3638 |
0,4290 |
0,4956 |
0,5636 |
0,6332 |
0,7044 |
0,7771 |
0,8616 |
0,9277 |
1,0057 |
|
100 |
0,1780 |
0,3587 |
0,4229 |
0,4886 |
0,5557 |
0,6243 |
0,6945 |
0,7662 |
0,8396 |
0,9147 |
0,9916 |
Chú thích – Các thông tin này do nhà sản xuất Great Lakes Chemical Corporation, USA cung cấp. Chứng chỉ liên quan tới sản phẩm FM200 và không đại diện cho bất kỳ sản phẩm nào khác chứa heptaflopropan. Ký hiệu:
− m/V là yêu cầu khối lượng chất chữa cháy (kg/m3); đó là khối lượng, tính bằng kg của chất chữa cháy quy định tren m3 thể tích bảo vệ để tạo ra nồng độ chỉ định ở nhiệt độ quy định.
− V là thể tích nguy hiểm thực (m3), đó là thể tích bao kín trừ đi kết cấu cố định mà chất chữa cháy không thấm qua.
− T là nhiệt độ oC, đólà nhiệt độ thiết kế trong vùng nguy hiểm;
− S là thể tích riêng (m3/kg); thể tích riêng của hơi HFC 227 ea quá nhiệt ở áp suất 1,013 bar được tính bằng công thức:
S = k1 + k2T
Trong đó:
k1 = 0,1269; k2 = 0,000513
− C là nồng độ %; đó là nồng độ thể tích của HFC 227 ea trong không khí ở nhiệt độ chỉ định, và áp suất 1,013 bar tuyệt đối.
Bảng 4 – Nồng độ chất chữa cháy chuẩn HFC 227 ea và nồng độ thiết kế.
|
Nhiên liệu |
N.độ chất chữa cháy % |
N.độ thiết kế nhỏ nhất % |
|
Heptan |
6,6 |
8,6 |
|
Bề mặt nguy hiểm cấp Aa) |
5,8 |
7,5 |
|
Chú thích 1 – Nồng độ chất chữa cháy được cung cấp phù hợp với phụ lục B TCVN 7161 – 1 : 2002, sử dụng chén nung VdS. Chú thích 2 – Được kiểm định bằng phương pháp chén nung ULI toàn bộ phạm vi |
||
|
a) Xem 7.5.1.3 TCVN 7161-1:2002. |
||
Bảng 5 – Nồng độ chất chữa cháy HFC 227 ea và nồng độ thiết kế cho các nhiên liệu khác.
|
Nhiên liệu |
N.độ chất chữa cháy % |
N.độ thiết kế nhỏ nhất % |
|
Aceton |
6,5 |
8,5 |
|
Etanol |
7,6 |
9,9 |
|
Etylen Glycol |
7,8 |
10,1 |
|
Metanol |
9,9 |
12,9 |
|
Toluen |
5,1 |
6,6 |
|
Chú thích – Do phương pháp chén nung VdS cung cấp |
||
Bảng 6 – Nồng độ trơ HFC 227 ea và nồng độ thiết kế
|
Nhiên liệu |
Độ trơ % |
Thiết kế nhỏ nhất % |
|
Isobutan |
11,3 |
12,4 |
|
1 – Clo – 1,1 – Difloetan (HCFC 1416 |
2,6 |
2,9 |
|
1,1 – Difloetan (HCFC 152a) |
8,6 |
9,5 |
|
Diflometan (HCFC 32) |
3,5 |
3,9 |
|
Etylen Oxit |
13,6 |
15,0 |
|
Metan |
8,0 |
8,8 |
|
Pentan |
11,6 |
12,8 |
|
Propan |
11,6 |
12,8 |
|
Chú thích – Nồng độ trơ cung cấp phù hợp với các yêu cầu của phụ lục D và 7.5.2 của TCVN 7161 – 1:2002 |
|
|
Bất kỳ sự nguy hiểm nào đối với con người do phun HFC 227 ea đều phải được xem xét trong thiết kế hệ thống.
Các nguy hiểm tiềm tàng có thể phát sinh từ các nguyên nhân sau:
a. Bản thân chất chữa cháy;
b. Các sản phẩm của đám cháy;
c. Các sản phẩm phân hủy của chất chữa cháy kết quả của việc tiếp xúc với đám cháy.
Đối với các yêu cầu an toàn tối thiểu xem Điều 5 TCVN 7161-1:2002. Thông tin về tính độc lập với HFC 227 ea cho trong Bảng 7.
Bảng 7 – Thông tin về tính độc đối với HFC 227 ea
|
Tính chất |
Giá trị % |
|
ALC |
>80 tại 20% O2 |
|
Mức tác động có hại không đwọc quan trắc (NOAEL) |
9,0 |
|
Mức tác động có hại thấp nhất quan trắc được (LOAEL) |
10,5 |
|
Chú thích – ALC là nồng độ gây chết người gần đúng với số lượng chuột trong thời gian phơi 4h |
|
6.1. Tỷ trọng nạp
Tỷ trọng nạp của bình không được vượt quá các giá cho trong Bảng 8 đối với hệ thống 25bar và trong Bảng 9 tới với hệ thống 42bar.
Vượt quá tỷ trọng nạp lớn nhất có thể đưa đến kết quả là trong bình trở lên “hoàn toàn lỏng” với kết quả là làm áp suất tăng cao với sự tăng rất ít nhiệt độ, điều này có thể gây ảnh hưởng bất lợi đến tính nguyên vẹn của bộ bình chứa.
Mối liên quan giữa áp suất và nhiệt độ cho trên Hình 1 và Hình 2 đối với các mức tỷ tọng nạp khác nhau.
Bảng 8 – Các đặc trưng của bình chứa 25bar cho HFC 227 ea.
|
Tính chất |
Đơn vị |
Giá trị |
|
Tỷ trọng nạp lớn nhất |
kg/m3 |
1150 |
|
Áp suất làm việc lớn nhất của bình chứa ở 50oC |
Bar (chuẩn) |
34 |
|
Điều áp ở 21oC |
Bar (chuẩn) |
25 |
|
Chú thích – Phải đối chiếu với Hình 1 để có các số liệu khác nữa về mối quan hệ áp suất/nhiệt độ |
||
Bảng 9 – Các đặc trưng của bình chứa 42bar cho HFC227ea
|
Tính chất |
Đơn vị |
Giá trị |
|
Tỷ trọng nạp lớn nhất |
kg/m3 |
1150 |
|
Áp suất làm việc lớn nhất của bình chứa ở 50oC |
Bar (chuẩn) |
53 |
|
Điều áp ở 21oC |
Bar (chuẩn) |
41 |
|
Chú thích – Phải đối chiếu với Hình 1 để có các số liệu khác nữa về mối quan hệ áp suất/nhiệt độ |
|
|
6.2. Nén tạo áp
Bình chứa phải được nén tạo áp bằng Nitơ với hàm lượng hơi nước không lớn hơn 0,006% khối lượng đến áp suất cân bằng 25 bar và 41 bar đối với hệ thống tương ứng với nhiệt độ 21oC.
6.3. Lượng chất chữa cháy
Phải quy định lượng chất chữa cháy tối thiểu để đạt được nồng độ thiết kế bên trong thể tích vùng nguy hiểm ở nhiệt độ dự tính nhỏ nhất, được xác định bằng cách sử dụng Bảng 3 và phương pháp quy định ở 7.6 TCVN 7161-1:2002.
Nồng độ thiết kế được quy ddịnh cho các mối nguy hiểm tương ứng trong Bảng 4. Nó bao gồm cả hệ số an toàn 1,3 đối với nồng độ chất chữa cháy.
Phải tính đến việc tăng nồng độ đối với các nguy hiểm đặc biệt và yêu cầu sự hướng dẫn từ các cơ quan có thẩm quyền thích hợp.
Hình 1 – Đồ thị nhiệt độ/ áp suất đối với HFC 227 ea điều áp bằng Nitơ đến 25 bar ở 21oC
Hình 2 – Đồ thị nhiệt độ/ áp suất đối với HFC 227 ea điều áp bằng Nitơ đến 42 bar ở 21oC